banner11

 

זרקור על חוקר

 

דפנה גולד מלכיאור

 

פרופסור ליאו יוסקוביץ, האוניברסיטה העברית

 

יד ימינו של הכירורג –... הרובוט

 

פגשנו את פרופ' לאו יוסקוביץ, מנהל המעבדה לכירורגיה בסיוע מחשב ולעיבוד תמונות רפואיות בביה"ס להנדסה ולמדעי המחשב ומרכז אדמונד ולילי ספרא למדעי המוח (ELSC)), האוניברסיטה העברית בירושלים, לשיחה אודות כלים חכמים, התקנים אורתופדיים מבוססי-חישה, יכולת התאמה ומזעור ברובוטיקה רפואית.

 

photo-leo-1

תחומי העניין המחקריים של פרופ' לאו יוסקוביץ, מומחה בעל שם עולמי בקינמטיקה ורובוטיקה רפואית, נפרשים על פני כמה תחומים: תיכון מכני באמצעות מחשב, גיאומטריה חישובית, כירורגיה בסיוע-מחשב ורובוטיקה רפואית בתחומי אורתופדיה, נוירוכירורגיה ורדיולוגיה. הוא מעורב בפיתוח מערכת תמיכה קלינית עבור רדיולוגים - בנק סריקות גדול שיהפוך ל"גוגל של ההדמיה הרדיולוגית"; הוא עמל על פיתוח שיטה להפחתה בסדר גודל של כמות החשיפה המסוכנת של מטופלים לקרינה המצטברת בסריקותCT  חוזרות, ועל פיתוח מערכות אורתופדיה המשתמשות במנגנוני חישה.

 

פרופ' יוסקוביץ נבחר כעמית ((Fellow בשתי אגודות מדעיות חשובות: המכון האמריקאי למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה (IEEE) והחברה האמריקנית למהנדסי מכונות (ASME).  החברה הבינלאומית לכירורגיה אורתופדית בסיוע מחשב העניקה לו פרס מחקר משמעותי.

 

"מזה זמן רב, הצוות שלנו חוקר שברים אורתופדיים. שברים נגרמים מתאונות, מנפילות או מאוסטיאופורוזיס. בבואם לאחות שברים ולחבר עצמות, ניצבים כירורגים אורתופדיים בפני אתגר: לעיתים קרובות מדובר בפיסות עצם קטנות מאוד אותן יש לחבר זו לזו ולעיתים אף חסרות חתיכות. עד היום, תכנון האיחוי בוצע על גבי מסך דו-ממדי, בעוד פיסות העצם תלת-ממדיות. הצוות שלנו פיתח מערכת היוצרת מודלים תלת-ממדיים של השברים. כך מסופקת לכירורגים האורתופדים יכולת מניפולציה אינטואיטיבית יותר המאפשרת פידבק תחושתי, המהווה עבורם סימולציה מציאותית יותר."    

 

מהם כיווני המחקר ברובוטיקה רפואית?

 

"אנו רואים מאמצים רבים לפיתוח כלים חכמים – אלה מאובזרים בחיישנים ועושים שימוש במידע שנאסף באמצעות חישה לשיפור הדיוק בניתוחים. לדוגמא, חיישנים, המסוגלים לזהות כלי דם נסתר ולהרפות את סכין הניתוחים תוך כדי הפעולה על מנת שכלי הדם לא יינזק, או מקדחה אשר לה קצה הנסוג אוטומטית אם המנתח חורג מתכנית הניתוח. אנו נראה גם כלים חכמים המותאמים לצרכים אישיים: ברפואה שיקומית, לדוגמא, עבור חולי פרקינסון – מוטמעים מיקרו-מנועים וחיישנים לתוך כפיות כדי לנטרל את הרעד המאפיין מחלה זו, כדי לייצב את אחיזת יד המטופל בכפית ולאפשר אכילה עצמאית ". 

 

" קיימת עבודה רבה גם בפיתוח רובוטיקה לתמיכה בכירורגיה זעיר-פולשנית (לפרוסקופית). לדוגמא, מערכת דה-וינצ'י של חברת Intuitive Surgical, Inc. עד כה, בוצעו למעלה ממיליון הליכים לפרוסקופיים באמצעותה. הדה-וינצ'י הוא רובוט גדול מימדים, שמחירו עולה על מיליון דולר ליחידה. זוהי מכונה מסיבית, רב-תכליתית. היא משמשת לניתוחים באיברים מגוונים: ערמונית, שחלות, לב ועוד. הרובוט הזה תוכנן להיות גנרי, בעל כפתורים רבים ואפשרויות שונות, ולו חומרה מסיבית ותוכנה מגוונת. מחיר הפיתוח שלו היה אדיר. הכיוון שאנו רואים עתה נוטה להתאמות לצרכים ספציפיים, הפחתת עלויות והתמחות במשימות מוגדרות. נראה גם אוטונומיה רבה יותר. יהיה מגוון רחב יותר של מערכות ממוקדות-משימה, קטנות יותר ויקרות פחות. מטרת רובוטים אלה לספק מערכת תמיכה טובה יותר, לתמוך בתנועות הידיים של המנתחים, לספק הכוונה, יד יציבה, החזקה של הכלי או המצלמה הלפרוסקופית, לשם ניווט מדויק יותר וגם לראיית סטריאו משופרת".

 

"כיוון שלישי שאנו רואים עתה הוא מזעור – ננו-רובוטים שלבסוף יוחדרו לתוך הגוף, ויזחלו להם בתוך עורקים סתומים כדי להסיר רובד טרשתי מדפנות העורק. אני מעריך שאנחנו מצויים היום במרחק של 5-10 שנים עד שנראה את מיזמי המחקר הללו הופכים למציאות קלינית. כיום קיימים מחקרים פעילים בתחום זה באוניברסיטת תל-אביב ובטכניון, הבודקים את הנושאים הללו וכבר מפתחים אבי-טיפוס אחדים".

 

cid:ii_14bd603b887c9086

  cid:ii_14bd60302d2919e1

Visualization  of a child's MRI head and brain scan showing the optimal insertion trajectory for keyhole neurosurgey (yellow line) and possible insertion starting points (green -- safe; red -- risk of hemorrage).

Surface model of muti-fragment fractured femur automatically generated from CT scan showing its reduction and fixation with a plate and screws for visualization and Finite Element Analysis.

cid:ii_14bd60370660c51e

cid:ii_14bd60321cf8fc7a

Schematic view of the FP7 ROBOCAST keyhole neurosurgery concept consisting of a standard robot arm for coarse positioning holding a a small parallel robot for fine positioning.

Visulaization of two needle insertion trajectories (yellow and green) for keyhole eurosurgery.  The goal is to find the trajectory that is furthest from blood vessels (shown in red).

 

 

האם רובוטים רפואיים יחליפו בסופו של דבר את הכירורגים ויתפסו את מקומם?

 

"הדיבורים האלה אודות החלפת כירורגים ברובוטים – זה לא יקרה. הרי יש כל כך הרבה היבטים מורכבים, אתיים, משפטיים ואחרים, אותם יש לקחת בחשבון. רובוטים רפואיים הינם אמצעי תמיכה, סיוע ודיוק עבור הרופאים. אני לא צופה מערכת אוטונומית לחלוטין שתהפוך למציאות. ברובוטיקה הרפואית, ובחדר הניתוח בפרט, יש שחקנים רבים למדי: רופאים מנתחים, בית החולים, חברות הביטוח, גופים רגולטוריים. יוזמות לאומיות ובינלאומיות ברובוטיקה רפואית הן ודאי רצויות ושימושיות אך הן תהיינה מובלות ע"י אנשי המקצוע הרפואיים. השינויים מובלים על פי רוב ע"י הכירורגים עצמם. כירורגים מנוסים. כירורגים "בעצימות גבוהה", כלומר אלה שמבצעים ניתוחים ספציפיים מספר פעמים מדי שבוע. אלה בעלי התפקיד והתובנות המסוגלים להגדיר בצורה הטובה והמדויקת ביותר את פרטי הפרטים של המקומות בהם הרובוטיקה עשויה לעזור במידה המשמעותית ביותר בתמיכה בכירורגים ובהעלאת רמת הדיוק של הביצועים."    

 

מה מצבה של ישראל ברובוטיקה הרפואית ברמה הבינלאומית?

 

"ישראל ודאי מושכת תשומת לב ועניין ניכרים בענף הזה, ולא בכדי. ישנן כמה חברות סטארט אפ, וכמה חברות ישראליות בתחום הרובוטיקה הרפואית שהצליחו, עם יחס הצלחה של 1:10 שזה לא חריג בהיי טק. אך ברפואה אין קיצורי דרך. זה כמו מרתון. אין אב טיפוס שיושב על אתר והלקוחות יכולים להתנסות בו. תהליכי הפיתוח ארוכים מאוד ומורכבים."

 

איך בחרת בתחום המלהיב של רובוטיקה רפואית? 

 

"ניצלתי כמה הזדמנויות מיוחדות מאוד שנקרו בדרכי בזמן הנכון. בתחילת שנות ה-90', סיימתי את לימודי הדוקטורט שלי (לפרופ' יוסקוביץ תואר ראשון במדעי המחשב מהטכניון ותארים שני ושלישי מאוניברסיטת ניו-יורק) ועבדתי בתחום הבינה המלאכותית הגיאומטרית בIBM מחקר. פיתחתי מערכת תכנון קדם-ניתוחית להחלפה כוללת של מפרק הירך עבור רובו-דוק, הרובוט הרפואי הראשון, שפותח ע"י רס טיילור במרכז המחקר ווטסון של IBM בניו יורק. הייתי בר מזל והייתה לי זכות גדולה לעבוד לצידו של רס טיילור, להיות שם ממש מן ההתחלה ותפסתי את ההזדמנות הזו בשתי ידיים. בשלב מאוחר יותר, הייתה לי הזכות הגדולה לעבוד לצידו של פרופ' משה שהם, אבי המערכת הכירורגית "מזור" לניתוחי עמוד שדרה. במהלך שניים וחצי העשורים האחרונים מאז, הרובוטיקה הרפואית הפכה לאחד מנושאי המחקר האהובים עליי.

 

מה אתה צופה ברובוטיקה רפואית בעשור הקרוב?

 

"נראה שגשוג של מערכות ארגונומיות וכלים חכמים שיסייעו לכירורגים במלאכתם, ומינוף של חיישנים וטכנולוגיה רובוטית. מטרת העל שלנו היא מתן טיפול איכותי יותר למטופלים. לשם השגת מטרה זו אנו משקיעים מאמצים מרובים כל כך."

 

מה הדבר הנחוץ ביותר בנקודת הזמן הזו לקידום ופיתוח ענף הרובוטיקה בישראל?

 

"אנו זקוקים לתמיכה רבה במחקר הנדסי יישומי (ולא רק בסיסי). עלינו להגביר מודעות לחשיבותו ולתמוך בו. ואמנם, מתקיימות תחרויות פופולריות רבות בבתי ספר תיכוניים וקל ליצור התלהבות סביב התחום כי הרובוטים מדליקים ומעוררי עניין. קל "למכור" אותם. יש לנו מוזיאונים מדעיים נהדרים. כל אלה מהווים תפאורה להגברת הבאזז החיובי אודות הרובוטיקה. ברור שנחוץ גם בסיס איתן של כישורים מצוינים במתמטיקה ובפיסיקה וקיימת היום מודעות רבה יותר מבעבר גם לכך. מעודדים תלמידים בכיוונים אלה, מעודדים כניסה לתחום של יותר נשים ויותר מיעוטים. עכשיו יש צורך במימון נרחב כדי למנף תשתית מצוינת זו לפתח תעשיית רובוטיקה חזקה בישראל".