Yapay Zekâ-Robotik Teknolojilerinin Ortak Gelişim Süreci ve Yarı Bağımsız Tıbbi Robotik Cerrahi Operasyonları
Çok da uzak olmayan geçmişte, yapay zekâ, bilim kurgu kitaplarının ve filmlerinin malzemesiydi. Yapay zekânın en ünlü örneklerinden biri, Arthur C. Clarke’ın 2001: A Space Odyssey filminde ana karakter olan HAL 9000 bilgisayarıdır. HAL, insan karakteri Dave ile neredeyse insan seviyesinde etkileşime girdi. Ancak bugün, yapay zekâ bilim kurgunun tek mülkü olmaktan çıktı ve bunun yerine modern dünyamızda çok gerçek ve pratik bir gerçeklik haline geldi.
Merriam-Webster Dictionary 'ye göre yapay zekâ, bilgisayarlarda akıllı davranışın simülasyonu ile ilgilenen bir bilgisayar bilimi dalı ve bir makinenin akıllı insan davranışını taklit etme yeteneğidir. Yapay zekâyı geliştirmeye yönelik bilimsel çaba, bir grup bilim insanının bilgisayara zekâ sağlamaya karar vermesiyle 1950'lerde başladı. Amaçları, bilgisayarın beyinle ortak bir mecazi olarak özdeşleştirilmesiyle ulaşılabilir görünüyordu. 1960'ların başında yapay zekâ, Gelişmiş Savunma Araştırma Projeleri Ajansı (Defense Advanced Research Projects Agency - D ARPA) ve Deniz Araştırmaları Ofisi (Office of Marine Research - ONR) tarafından sağlanan fonla hükümetten ilgi gördü. Hükümetin yapay zekâya olan ilgisi, ABD ordusu, NASA ve diğer devlet kurumlarının yapay zekâ araştırmalarına desteklerini eklemesiyle 1970'lerde de devam etti. Elbette yapay zekâ sadece ABD'de kalmadı ve 1980'lerin başlarında bir "uzman sistemler" endüstrisi ortaya çıktı ve Japonya ve Avrupa, yapay zekâ araştırmaları için finansmanlarını önemli ölçüde artırdı.
Giriş
Robotik ve yapay zekâ çok farklı amaçlara hizmet etmektedir. Ancak, insanlar genellikle onları karıştırır; robotik, robotlarla ilgilenen bir teknoloji dalı olup, genellikle bir dizi eylemi bağımsız veya yarı bağımsız olarak gerçekleştirebilen programlanabilir makinelerdir yapma bilimidir. Yapay zekâ (Artificial Intelligence - AI), bilgisayar biliminin bir dalıdır. İnsan zekâsı gerektiren görevleri tamamlamak için bilgisayar programları geliştirmeyi içerir.
Yapay zekânın tıbba başvuruları son yıllarda artmaktadır. Yapay zekâ, tıbbi alanda, hastanın hastalığının güvenilir bir şekilde teşhisi için klinik muayenelerden (Bilgisayarlı Tomografi, Nükleer Manyetik Rezonans, Dijital Anjiyografi vb.) elde edilen verilerin rasyonel bir analizini yapmak için kullanılmıştır
Öte yandan, burada kullanılan yapay zekâ teknikleri seti şimdiye kadar hiçbir zaman bilgimize, tıbbi robotik alanına uygulanmadı. Gerçekten de, bu tür teknikleri bu alanda kullanma fikri oldukça ümit verici görünmektedir çünkü cerrahın “doğal” bir dille düşünülen ve ifade edilen niyetlerini, cerrah tarafından yürütülebilen bir operasyonlar dizisine “çevirmek” çok zordur. Yapay zekânın görevi, bu iki farklı dünya arasında, yani cerrahın “doğal” dünyası ile robot dünyası arasında bir köprü sağlamaktır.
Bu yazıda açıklanan yöntembilim, mevcut tıbbi robotik sistemlerin yerine geçmeyi değil, bu tür sistemleri entegre etmeyi ve yardımcı olmayı amaçlamaktadır. Aslında bu makalede, tıbbi robotun cerrahi görevi yerine getirmek için takip etmesi gereken yolu oluşturabilecek akıllı bir modül önerilir. Daha sonra, cerrahın tüm operasyonu izlemesine olanak tanıyan bir robotik simülatöre girilecektir; son olarak, tıbbi robotik cihaz, operasyonun güvenliği ve doğruluğu ile ilgili tüm standart gereksinimleri karşılarken, yörüngeyi yürütecek ve böylece cerrahi görevi yerine getirecektir.
Tıbbi Robotik
Çok yakın zamanlara kadar, robotik alanındaki araştırmalar endüstriyel alanda uygulamaları geliştirmeyi amaçlıyordu. Sadece son yıllarda robotların tıbbi ve cerrahi uygulamalardaki faydası anlaşıldı ve birçok uygulama kuruldu. Tıpta otomatik sistemlerin ilk uygulamaları tanıya bağlıydı: 70 'li yıllarda Bilgisayarlı Tomografi (Computed Tomography - CT) ve Nükleer Manyetik Rezonans (Nuclear Magnetic Resonance - NMR) gibi otomatik klinik testlerde, detaylandırabilen ve dönüştürebilen bir bilgisayar desteğiyle klinik sinyalleri dönüştürülüp görüntülendi. 80'lerde bilgisayarların kapasitesi, yüksek çözünürlüklü üç boyutlu görüntüleri işleyebilmek için geliştirildi. Bununla birlikte, klinik vakaları incelemeye ve simüle edilmiş etkileşimler gerçekleştirmeye izin veren sanal gerçeklik simülasyonları kuruldu.
İlk tıbbi robotlar 90'larda tanıtıldı. 1994 yılında Computer Mo-tion Inc., televizyon kamerasını cerrahın istediği konumda tutmak için endoskopik cerrahide kullanılabilecek robot AESOP1000 'ı (Optimal Konumlandırma için Otomatik Endoskopik Sistem) yaptı. 1996 yılında, daha yeni bir sürüm olan AESOP2000, vokal emirleri tarafından yönlendirilebilecek şekilde piyasaya sürüldü.
1996 yılında, ortopedik uygulamalar için ilk cerrahi robot piyasaya sürüldü: ROBODOC, Robert Paul tarafından tasarlandı ve Integrated Surgical Systems Inc. tarafından yapıldı. Bu robot, bir freze bıçağıyla asetabulum boşluğunu bir kalça protezinin yerleştirilmesi için şekillendirebilerek bir cerrahtan daha fazla doğruluk sağladı. Robot aynı zamanda optimum protez profilinin seçimi için uzman bir sistemle entegre edildi. Robotun bir vizyon ve uzaktan kumanda sistemi ile daha fazla entegrasyonu, uzaktan operasyonları cerrahın elinden daha iyi bir doğrulukla gerçekleştirebilen ORTHODOC robotuna yol açtı.
Endoskopik cerrahi, robotik biliminin tıpta bir diğer önemli uygulamasıdır. Endoskopi için en popüler robotlar: DAVINCI ve AESOP robotunun bir evrimi olan ZEUS Robotik Cerrahi Sistemidir. Tıbbi robotik, son yıllarda çok hızlı bir şekilde gelişiyor ve bir dizi cerrahi patolojiye terapötik yaklaşımda çarpıcı iyileştirmeler sağlayacak geniş bir potansiyel uygulama yelpazesine sahiptir.
En yeni sistemler, teşhisler ve tedaviler için klinik verilerin uzaktan iletimi yoluyla çalışabilir tele-cerrahi 'yi uygularlar. Yine de, robotik tele-cerrahinin, iletim ve alım arasındaki gecikme nedeniyle, örneğin kablosuz iletim için 50 km ve kablo iletimi için 300 km mesafe sınırlamasına tabi olduğu hatırlanmalıdır.
Kırıkları azaltmak için vida ve çivi yerleştirmenin gerekli olduğu ortopedik alanda bazı robotik sistemler önerilmiştir. Bu alanda, örneğin Lozan Nöro-cerrahi Klinikleri, ACROBOT ve PROBOT robotlarının inşa edildiği Londra İmparatorluk Koleji gibi birkaç hastane faaliyet göstermektedir. ACROBOT diz cerrahisi için yarı aktif bir robot iken PROBOT prostat rezeksiyonu için aktif bir robottur.
Radyo-cerrahi de otomasyona tabidir: Son yıllarda, esas olarak beynin tümör alanlarının veya hastanın vücudunun diğer bölümlerinin ışınlanmasından oluşan radyo-cerrahi görevlerin doğru bir şekilde gerçekleştirilmesini sağlamak için birkaç sistem geliştirilmiştir.
Bu nedenle, cerrahi alanda robot kullanmanın rahatlığı, esas olarak yürütülen işlemlerin yüksek tekrarlanabilirliği ve hassaslığından kaynaklanmaktadır. Bu tür işlemler ayrıca kaydedilebilir (manyetik bantlar veya disketler üzerine) ve ardından çoğaltılabilir. Dahası, tıpta robotlar, teşhis ve tedavi için karmaşık otomatik sistemlere entegre edilebilir. Dolayısıyla, robotize tele-cerrahi devrimci ve önemli perspektifler sunuyor gibi görünmektedir.
Ancak, bazı önemli hususların dikkatlice değerlendirilmesi gerekir. Her şeyden önce, robotize cerrahi operasyonun güvenilirliği tahmin edilmelidir, çünkü robotik cerrahi kullanımında güvenlik en büyük önceliktir.
Riskleri tahmin etmek için bugün kullanılan kriterler, geçmişte kullanılanlardan daha geçerlidir. Niceliksel parametre MTBF'dir (Mean Time Between Errors), yani iki arıza arasındaki ortalama süredir. Bu değer makine ömründen çok daha yüksekse, sistem güvenli kabul edilebilir. Robotiğin cerrahiye olası uygulamaları çoktur (Bunlardan bazıları, Takeyoshi Dohi tarafından yapılan ünlü sınıflandırmanın ardından dâhil edilmiştir). Cerrahi robotlarla ilgili olarak, bunlar iki ana sınıfa ayrılabilir: Lokalizatörler ve tele-manipülatörler. Yer belirleyiciler, cerrah tarafından sağlanan bir dizi koordinat temelinde hastanın belirli bir fiziksel noktasına (örneğin, tümör alanı) ulaşması gereken robotlardır. Bugüne kadar nöro-cerrahi ve ortopedide kullanılırlar.
Yukarıda bahsedilen AESOP (Optimal Konumlandırma için Otomatik Endoskop Sistemi) robotu, mini-invaziv cerrahi operasyonlar sırasında yardımcı olmak için kullanılabilecek bir robot örneğidir. Laparoskop için destekleyici kol görevini yerine getirir ve cerrahın ihtiyaçlarına göre kendi pozisyonunu değiştirebilir.
AESOP robotu birkaç unsurdan oluşur: bir kontrol bilgisayarı, bir dizi ışıklı işaretçi ve bir anahtar. Kontrol Bilgisayarı, sistemin tüm sensörlerine ve aktüatörlerine bağlıdır ve cerrahın komutlarının yorumlayıcısı olarak görev yapar.
Tele-manipülatörler bir yörüngeyi izlemek için önceden programlanmamıştır, ancak doğrudan cerrah tarafından kontrol edilir. Endoskopik tele-manipülatörler, aşağıdaki alt sistemlerden oluşan modüler bir yapıya sahiptir:
- manipülatör,
- uç efektörler ve aletler,
- üç boyutlu video endoskopik sistem,
- sensörler,
- akıllı kontrol sistemleri,
- modellerin oluşturulması için grafik sistemi,
- insan-makine ara yüz sistemi.
Bu elemanlar, bir master-slave sistemi oluşturacak şekilde bağlanır. Master, akıllı kontrol sistemi, grafik sistemi ve insan-makine ara yüzünden oluşur. Bağımlı, manipülatör, uç efektörler ve aletler, üç boyutlu video-endoskopik sistem ve sensörlerden oluşur. Manipülatör, cerrah tarafından uzaktan kontrol edilen bir taşıma sistemine (araç veya vinç gibi) monte edilebilir. Çalışma konumuna ulaştıktan sonra taşıma sistemi bloke edilir. Manipülatörün kesin konumu her an bilgisayar tarafından belirlenebilir.
Sensörler operatörün mekanik basınç, kuvvet, hız, hızlanma ve stres gibi bilgileri almasını sağlar. İşlevlerine dayanarak, aşağıdakilere ayrılabilirler:
- Cerrahın manuel palpasyonunun yerini alan sensörler,
- yerinde teşhis için sensörler,
- tele-manipülatörün ve efektörlerin hareketinin kontrolü için sensörler,
- tele-manipülatörün çeşitli işlevlerinin izlenmesi için sensörler.
Video endoskop, cerraha ameliyat alanının görüntüsünü sağlar.
Kontrol ve izleme sistemi (control and monitoring system - CMS), tele-manipülatörün slave ve master arasındaki bağlantıyı ve koordinasyon birimini oluşturur. İnsan-makine ara yüzü, cerrahi manipülasyonun etkinliği ve güvenliği için dikkate değer bir öneme sahiptir. Ara yüz, bir ana kol (tutuşun hareketini ve yoğunluğunu kontrol etmek için özel bir kavrama ile) veya bir vokal sistemi tarafından desteklenebilen bir kontrol kolundan oluşturulabilir. Son zamanlarda, cerraha etkili bir kuvvet geri beslemesi vermek için yardımcı robotun uç efektörüne yerleştirilmiş yeterli kuvvet sensörleri ile sinyal çıkışından kuvvet hissini aktif olarak yeniden üreten dokunsal ara yüzler kullanılmaktadır.
Son yıllarda büyük artış ve gelişme gösteren bir alan mini-invaziv cerrahidir. Bu tür bir cerrahi küçük kesikler yoluyla etki eder, geleneksel ameliyatla aynı sonuçlara ulaşır, ancak büyük dış veya iç kesiklerden kaçınır. Geleneksel ameliyat tekniklerine göre birçok gelişme sunan mini-invaziv cerrahi teknikleriyle cerrahide devrim yaratılmıştır. Temel avantajı, sağlıklı dokuların travmalarının en aza indirilmesi, böylece hem hastanede kalış süreleri hem de ameliyat sonrası komplikasyon risklerinin azaltılmasıdır.
Laparoskopik ve torakoskopik ameliyatlarda ameliyatlar hastanın vücuduna cerrahi aletlerin iki veya daha fazla delikten sokulması ve ameliyat sahasının bir dış delikten sokulan mikro televizyon kamerası ile gözlemlenmesi ile gerçekleştirilir. Laparoskopi için kullanılan robotların görevi kamerayı tutup hareket ettirmektir. Cerrah tarafından özel bir pedal ile kontrol edilirler.
Bu alandaki araştırmalar esas olarak iki konuya odaklanmıştır:
- cerraha yüksek standartta duyusal geribildirim sağlayabilecek daha iyi aletlerin tasarlanması ve uygulanması;
- daha gelişmiş insan-makine ara yüzlerinin uygulanması.
Bu alanda yürütülen birkaç araştırma programı vardır. Berkeley 'deki Kaliforniya Üniversitesi 'nde, laparoskopik bir cerrahi istasyon inşa etme projesi geliştirme aşamasındadır. Karlsruhe Nükleer Araştırmalar Merkezi ve Tübingen Üniversitesi, televizyon kameralarını ve cerrahi aletleri hareket ettirmek için çeşitli cerrahi manipülatörler ve kollar üzerinde çalışıyor.
Bir diğer önemli alan ise cerrahın belirli bir referans sistemi kullanarak ameliyat ettiği noktanın uzamsal bilgisini vermesi için görüntülerin üç boyutlu rekonstrüksiyonu için sistemlerden yararlanan stereotaktik cerrahidir. Bu sistemler, tıbbi aletlerin doğru konumlandırılması ve operasyonun yürütülmesi için genellikle robotik cihazlarla entegre edilmiştir. Bazı araştırmacılar, konumlandırılması için üç boyutlu bilginin yardımıyla nöro-cerrahide kullanılmak üzere küçük bir robotik kol üzerinde çalıştılar.
Yukarıda tanımlanan tele-cerrahi ve sanal cerrahi ile ilgili olarak, bu alandaki araştırmalar, cerrahın farklı bir yerleşime yerleşmiş hastalara operasyon ve teşhis yapmasına olanak tanıyan bir tele-cerrahi sisteminin uygulanmasına odaklanmıştır. Bu tür bir sistem, multimedya bilgilerinin gerçek zamanlı olarak aktarılması için bir veri iletim ağına ihtiyaç duyar.
Mini-invaziv cerrahi, tele-cerrahi alanındaki araştırmalar için en uygun alanlardan biridir. Mini-invaziv cerrahi, üç temel özelliğe dayanmaktadır:
1. Yüksek çözünürlüklü video endoskopik görüntülerin mevcudiyeti,
2. Hassas cerrahi aletlerin kullanımı,
3. Amaca göre eğitilmiş cerrahların yeteneği.
Mevcut endoskopik cerrahi teknolojileri, endoskopik görme yoluyla gerçekleştirilen uzaktan cerrahi manipülasyonları kolaylaştırmak ve güvenliği artırmak için gelişime ihtiyaç duyar. Modern bir yaklaşım, video destekli işlemleri yürütmek için bir insan operatör tarafından yönlendirilen ve kontrol edilen robotik sistemlere dayanmaktadır.
Sanal gerçeklik, görüntüleme sistemleri, bilgisayarlar ve manipülatörler sayesinde cerrahlar üç boyutlu görüntüleri kullanabilir ve ayrıca dokunsal duyumların iletilmesi imkânı sağlar.
1991'de Jaron Lanier, optik sinirin bilgisayarlı üç boyutlu bir modelini yarattı. 1994 yılında ilk 3 boyutlu nöro-cerrahi operasyon Boston 'daki Brigham Hastanesinde gerçekleştirildi ve Belçikalı cerrah Jacques Himpens ilk tele-cerrahi operasyonunu gerçekleştirdi. Eylül 1995'te Milan Polytechnic Tele-Robotics Laboratuvarı 'ndan cerrah Enrico Pisani, yaklaşık 10 kilometre uzakta bulunan bir hastayı optik fiberlerle bağlanan bir robot vasıtasıyla ameliyat etti. Operasyon, tam anestezi altında gerçekleştirilen, tele-robotize prostatik biyopsi idi. İnsan hasta üzerindeki operasyon, sistemi güvenilir hale getirmek ve makinelerin olası her türlü teknik eksikliğini ortadan kaldırmak için, aynı prosedüre sahip modeller üzerinde 1200'den fazla simülasyondan sonra ve mankenler üzerinde üç yıllık testten sonra robot asistanı tarafından gerçekleştirildi. Bu operasyon “IX Dünya Makine Teorisi ve Mekanizmalar Kongresi” sırasında gerçekleştirildi. Laporoskopik ve mini-invazif cerrahi, modern cerrahinin gelişiminin daha belirgin olduğu alanlardır. Bununla birlikte, mini-invaziv cerrahi büyük avantajlarının yanı sıra, üç boyutlu görme, dokunma duyarlılığı ve göz-el koordinesinin kaybı gibi sorunlar yaratmıştır.
Sanal gerçeklik, bu tür sorunların çözümüne odaklanmıştır. Avrupa ve ABD'den farklı araştırmalarla bu amaç için çeşitli sistemler tasarlanmıştır. Bu sistemlerin her birinin laparoskopik cerrahiyi iyileştirmek için kendi yöntemi vardır. Dolayısıyla bu sistemlerden bazıları, cerrahın elindeki titremeyi ortadan kaldırmak için dijital sinyalleri işleyen karmaşık bilgisayarlı sistemlerin yardımıyla çalışır.
Cerrahi Operasyonları Simüle Etmek İçin Yapay Zekâ
Burada sunulan çalışmanın temel amacı, "sanal gerçeklik" ortamında bir cerrahi operasyonu simüle etmekti. Robotun cerrahi görevi yerine getirebilmesi için izlemesi gereken yörünge, cerrahın doğal dilde verdiği komutlardan başlayarak yapay zekâ tekniklerine dayalı akıllı bir planlayıcı tarafından oluşturulur. Yörünge daha sonra robotik simülatöre girilerek kullanıcının (cerrahın) tüm operasyonun daha iyi izlenmesi için sisteme komut verilen eylemlerin simülasyonunu izlemesine izin verir. Yörünge iyice kontrol edildikten sonra, operasyonun yürütülmesi için tıbbi robota girilebilir.
Test vakası olarak seçilen nöroşirürji operasyonu bir dizi adımdan oluşur. İlk olarak, kafatasının delinmesine izin vermek için deri kesilir. Daha sonra beynin neoplastik bölgesi sınırlardan ayrılır ve çıkarılır. Son olarak, ilk kesim kapanır.
Özellikle, MHRD 'yi aşağıdakileri içeren bir dizi kavram olarak adlandırıyoruz:
• Bir dizi nitelik aracılığıyla tanımlanırlar, böylece bu nitelikler arasındaki aksiyomların varlığı dikkate alınmaz.
• Kavramlar arasında taksonomik ilişkiler olabilir, böylece nitelik (çoklu tip) kalıtıma izin verilir.
• Kavramlar arasında zamansal ilişkiler olabilir.
• Kavramlar arasında saltolojik ilişkiler olabilir. Bu modelde, eşya-nesne, bileşen-nesne, üye-toplama, parça-kütle, özellik-etkinlik, yer-alan ve faz-süreç gibi farklı türde saltolojik ilişkiler ayırt edilir.
• Problemlerde en yaygın ilişkiler olarak kabul edilen, eşdeğerlik, bağımlılık, topoloji, nedensellik, işlevsellik, benzerlik gibi diğer tür ilişkiler de modelimizde yer almaktadır.
Operasyon Planı
Planlayıcı tarafından elde edilen operasyonu oluşturan adımların sırası aşağıda açıklanmıştır. Her adım, aynı zamanda açıklanan bir dizi eylemden oluşur.
Adım O: Başlatma
Operasyona başlamadan önce, sistem cerrahın ön veri girişini kontrol eder. Gerçekte, bu veriler makul değerlere sahip olmalı ve manipüle edicinin fiziksel olarak ulaşabildiği boşluktaki noktalara karşılık gelen belirli bir aralık içinde yer almalıdır. Giriş verileri bu tür gereksinimleri karşılamıyorsa, sistem cerrahtan bir dizi doğru koordinat girmesini isteyecektir.
Adım 1: Kesme
Cerrahın hastanın cildini kesme isteğini takiben, manipülatör neşterin üzerine hareket eder (hareket ettirir) ve alır. Daha sonra, hastanın kafasına ulaşıldığında, gerekli kesim yapılır ve neşter kaldırılır (go-up). Manipülatör daha sonra aletlerin konumuna hareket eder (move-to) ve neşter düşürülür (put-down). Bu aşamada, kesim koordinatlarının konumunun tutarlılığını analiz etmek ilginç olacaktır.
Adım 2: Çapa
Cerrah kesiği tutturma komutunu verdikten sonra, manipülatör ekartöre hareket eder, onu alır ve hastanın kafasına hareket eder (move-retractor). Ekartörün sağ tarafını cerrahın komuta ettiği mesafeye kadar götürdükten sonra, manipülatör sol tarafı gerektiği yerde tutturur ve sonunda hastanın başını bırakır (go-up). Bu aşamadan önce bir tutarlılık kontrolü yapılabilir, yani: ekartör, kesimin içinde bulunan bir noktaya sabitlenmeli ve geri çekme genişliği uygun bir değer aralığında kalmalıdır.
Adım 3: Perfore
Bir sonraki komut işlevi, hastanın kafatasını delmektir. Bunun için, manipülatör aletlerin konumuna hareket eder, trepan'ı alır ve hastanın kafasındaki kesiğe hareket eder. Daha sonra, manipülatör hastanın kafatasını cerrah tarafından belirlenen belirli bir derinlik eşiğine kadar deler (perforasyon derinliğinin böyle bir eşiğin ötesine geçmemesi kuvvetle gereklidir, aksi takdirde kalıcı beyin hasarı meydana gelebilir). Son olarak, manipülatör hastanın başını terk eder, aletlerin konumuna geri döner ve trepanı düşürür.
Adım 4: Ayırma
Bu adım sırasında, manipülatör, neoplazmayı cerrah tarafından koordinatları verilen bölgenin sınırları boyunca ayırmaktır. Manipülatör ilk önce makası aldığı araçlar alanına geçer; daha sonra beyni ilk konumda kesmek için perforasyona hareket eder. Sonra manipülatör, beyni tekrar kestiği ikinci konuma hareket eder; daha sonra üçüncü konuma hareket eder ve kesme işlemini tekrarlar. Son olarak, manipülatör ilk konuma geri döner, ardından hastanın başını bırakır, aletlere geri döner ve makası düşürür.
Adım 5: Ayıklama
Tümör çıkarma komutundan sonra manipülatör forsepse hareket eder ve onları alır. Hastanın kafasına ulaşıldığında, maketülatör neoplazmaya doğru hareket eder, tümörü kavrar ve çıkarır. Daha sonra, manipülatör aletlere geri döner ve forsepsi düşürür.
Adım 6: Çıkarma
Cerrahın ekartörü kesikten sonra ayırma komutunu takiben, manipülatör tarafından gerçekleştirilen eylemlerin sırası, ekartörün sabitlendiği noktaya kadar olan hareketle başlar; daha sonra, manipülatör toplayıcıyı ilk konulduğu noktaya kadar kapatarak ayırır, alır ve çıkarır. Ardından manipülatör, aletlerin konumuna hareket eder ve toplayıcıyı bırakır.
Adım 7: Kapatma
Bu adım, kesimi kapatmak için son komutu takip eder. Manipülatör, aletlerin konumuna hareket eder, zımbayı alır, hastanın kafasına hareket eder ve kesimi kapatır. Daha sonra hastayı terk eder, aletlere hareket eder ve zımbayı düşürür. Son olarak, manipülatör ana konumuna geri döner. Operasyon biter.
Yukarıda açıklanan sıra, robotik simülatöre girdi ve sanal ortamda başarıyla uygulandı. Simülasyon testlerinin sonuçları, sadece cerrahın kendi doğal dilinde ifade ettiği gereksinimlerden başlayarak, sanal ortamda cerrahi operasyonun etkin bir şekilde yeniden yapılabilmesi açısından tatmin edicidir.
İşlemi izleme imkanı, kullanıcının, robotun olası ek kinematik ve dinamik kısıtlamalarını hesaba katmak için akıllı planlayıcı tarafından oluşturulan yörüngeyi, gerekirse değiştirmesine izin verdi. Yörünge, sanal ortamda kesinlikle kontrol edilip doğrulandıktan sonra, sonunda robota girilebilir ve yürütülebilir.
Sonuç
Bu yazıda tıbbi robotik için bir yapay zekâ uygulaması sunulmaktadır. Yani tüm ontolojilere dayanan yapay zekâ teknikleri, doğrusal planlayıcı algoritma ve mantıksal tahminler, bir robotun kontrol sistemine girilerek belirli bir beyin cerrahisi görevini doğal diliyle ifade edilen gereksinimlere göre gerçekleştirmek ve bir dizi işlem elde etmek için kullanılmıştır.
Bu amaçla kullanılan yapay zekâ teknikleri hem teorik yaklaşımlarında hem de uygulanmalarında açıklanmıştır. Ayrıca akıllı planlayıcı tarafından oluşturulan yörünge izlenerek geliştirilen tekniğin sanal ortamda test edilebilmesi için robotik bir simülatör yapılmıştır. Test aşamasından geçen operasyonu gerçekleştirmek için seçilen robotik manipülatör, kinematik özellikleri iyi bilinen ticari bir Puma 560 'tır. Elbette, yeterli bir güvenlik seviyesine sahip olmak için, gerçek operasyonun standart bir tıbbi robotik cihaz tarafından gerçekleştirilmesi gerekecektir.
Simülasyon testlerinin sonuçları, sadece cerrahın kendi doğal dilinde ifade ettiği gereksinimlerden başlayarak, cerrahi operasyonun sanal ortamda etkin bir şekilde çoğaltılabilmesi açısından tatmin edicidir.
Çalışmadaki diğer gelişmeler, nöro-cerrahi operasyonun gerçek bir ameliyathanede uygulanmasını ve mevcut bir tıbbi robotik cihazı kullanarak, tüm cerrahi robotik sistemin daha sonra kapsamlı bir şekilde test edilecek olan çalışan bir prototipini elde etmeyi amaçlayacaktır.