כלי רכב אוויריים בלתי מאוישים, או מל"טים, משמשים לעתים קרובות למשימות שנחשבות מסוכנות מדי למעקב אווירי מסורתי - מיפוי של קרח על הקרח בארקטי, למשל, או פיקוח על שריפות יער בקליפורניה. מכיוון שהם זולים יחסית, קטנים, ניידים וניתנים לתמרון בחסות ענן, מל"טים נפרסו רבות בסקרים גיאוגרפיים, אסונות סביבתיים, מעקב ותיעוד תמונות. אולם במהלך השנים האחרונות, שיפור היכולת לזהות דפוסים, להשיג נתונים בזמן אמת ולגלות מכשולים הופכים את הרובוטים המעופפים הללו לאידיאליים להעברת מטען יקר במיוחד: איברים אנושיים.
ג'וזף סקאליאה, עוזר פרופסור לכירורגיה במרכז הרפואי אוניברסיטת מרילנד, החל לבדוק מל"טים מצוידים בצידניות ובסנסורים ביולוגיים שיכולים לפקח על בריאותו של איבר לאורך מסעו האווירי - העיצוב הראשון מסוגו ב -65 השנים האחרונות להובלת האיברים. סקאליאה הגישה בקשה לרישום פטנט על הטכנולוגיה שלו, "מכשיר לניטור איברים אנושיים לנסיעות למרחקים ארוכים" (HOMAL), המודד את התכונות הביופיזיולוגיות (טמפרטורה, לחץ, רטט, גובה) של איבר. מכשיר זה, יחד עם פלטפורמה מקוונת הכוללת GPS איברים, מאפשרים לרופאים ובתי חולים לצפות במיקום האיבר בזמן ומצבו, כמעט כמו משלוח פיצה או שירות רכב Uber. בעוד שמדע ההשתלות הוא תחום שמתפתח בעליל, הפרויקט של סקאליאה לוקח ספסל מחקר אל מיטתו, ובכך מגדיל את הכדאיות של דגימות דם ורקמות שצריך לרד במהירות על מרחקים של מאות אלפי מיילים.
לפני שהובלת איברים של מל"טים יכולה להפוך למציאות קלינית, עם זאת, נותרו כמה מכשולים משמעותיים. אילו התנגדויות אתיות, אם בכלל, יהיו לתורמים, חולים או רופאים שלהם לרעיון לשלוח איבר במזל"ט שלא הוצב? האם האיבר יתדרדר במהלך הטיסה? כיצד יתאפשר בבתי חולים ותעשיית התעופה זרם של רובוטים מעופפים בלתי מאוישים במרחב האווירי המצומצם של המדינה? לבסוף, מי יישא באחריות אם מזל"ט לא יצליח למסור את האיבר שלו למקבל המיועד בזמן, או בכלל?
כשמטופל זקוק לאיבר, כל שנייה משנה. בניתוח, תקופה קריטית זו מכונה איסכמיה קרה: הזמן שבין הצטננותו של איבר לאחר צמצום אספקת הדם לזמן בו הוא מתחמם על ידי השבת אספקת הדם שלו. מרגע הוצאתה מהגוף, הרקמה מתחילה להתדרדר, מה שהופך את הובלות מהירות לעדיפות. אולם המערכת הנוכחית של קבלת כליה או לב מנקודה A לנקודה B כוללת רשת מורכבת של בלדרים וכלי טיס מסחריים - כלומר עיכובים תכופים, קשרים שהוחמצו, ואפילו איברים אבודים.
כ- 33, 000 איברים שנפטרו מושתלים ומועברים מדי שנה בארה"ב. לאחר שהם מוציאים את התורמים, כבדים, לבבות, עיניים, כדוריות וחלקי גוף אחרים נארזים ונשמרים בזהירות על קרח (תהליך הנמשך עד שעתיים), לפני הם מתחילים את מסעם בסדרת בלדרים. ראשית, יש להעביר איברים לשדה התעופה, שם הם ממתינים לטיסה מסחרית (זה יכול לארוך עד 10 שעות), ואז למטפלי מטען, אשר מעמיסים איברים עם מטענים אחרים; לעיתים קרובות, טיסת שכר שנייה (מסוק) לוקחת את האיברים לבית החולים היעד, שם הם נפרקים על ידי מטפלים ומוחזקים לאחזור דם וביופסיה, לפני שהם מועברים שוב באמצעות שליח לבנק דם באיברים, שם יכול מנתח אחרון לאחזר אותם.
התהליך כולו אורך בדרך כלל 24 שעות (וזה לא קשור לעיכובים במסלול ההליכה) והוא עולה בממוצע 6, 000 דולר, ואילו טיסת שכר - אופן התחבורה הנפוץ יותר עבור איברים הזקוקים לטוס בין בתי חולים בערים שונות - יכול עולה על 40, 000 $. הטכנולוגיה של סקאליאה מבטיחה זמן נסיעה דרמטי וחיסכון בעלויות: בהתחשב במרחק נסיעה כולל של 1, 000 מיילים למשל, ומזל"ט שטס במהירות של 200 מיילים לשעה (חצי מהמהירות של מטוסים מסחריים), ניתן היה להעביר איבר מבית חולים א 'לבית חולים. B בחמש שעות, עם שעתיים בכל קצה לאריזה והשתלה, ובכך מבטל יותר מ- 50 אחוז מזמן הנסיעה. המערכת הנוכחית, עם קשריה הרבים וההזדמנויות לעיכוב, הופכת בכך למסירת מזל"ט של איברים אלטרנטיבה בת-קיימא, במיוחד במקרים בהם מקבל האיברים נמצא במרחק של אלפי מיילים מתורם שלו.
Scalea מתמודד מדי יום עם אתגרי הובלת האיברים, התחייבות בה לעיתים קרובות ההימור הוא חיים או מוות. "כנתח, אני אוהב להגיד לאנשים שהם יקבלו עוד 10 שנים לחיות", הוא מסביר. "ללמוד שאני לא יכול לעשות זאת מכיוון שאיבר החמיץ את מעוף החיבור שלו, למשל, זה מעבר לשכל הישר." Scalea היה נחוש לפתח אלטרנטיבה. הוא ידע שהטכנולוגיה כבר קיימת; האתגר האמיתי היה לטפח מערכות יחסים אסטרטגיות - עם מהנדסים, יצרנים, משקיעים, קלינאים וחברות תעופה פרטיות - כדי להתגבר על הלוגיסטיקה האדירה של קבלת חלק בגוף מנקודה אחת לנקודה אחרת. "הובלת איברים זו התשוקה שלי והמשימה שלי", אומר המנתח. "לחדש את זה מחדש הפך להיות יעד הקריירה שלי."
לפני שלוש שנים פנתה סקאליאה למחלקה להנדסה של אוניברסיטת מרילנד, ופנתה לעבוד בבניית אב-טיפוס, יחד עם טכנולוגיה שתאפשר גם לרופא וגם לבקר של מזל"ט לפקח על מצבו של איבר במסלולו הנישא באוויר. הצוות בחר את DJI M600 Pro לצורך הניסוי שלהם מכיוון שששת המנועים שלו שוכנים ישירות מתחת לרוטורים שלהם בהתאמה, כלומר הרוטורים שמורים הרחק מתא קירור חכם. הפרדה זו תבטיח שנחסך איבר מכל חום שנוצר על ידי מנועי המל"ט. איברים אמיתיים שימשו במהלך טיסת המבחן בת שלושה קילומטרים במרץ 2018 והמעקב בקפידה מההמראה לנחיתה; הם לא הראו בעיות פיזיולוגיות לאחר המסע האווירי שלהם.
הצוות התמודד עם אתגרים ראשוניים זוגיים - להפוך מזל"ט קטן מספיק כך שהוא לא יוסיף משקל משמעותי לעומס המשקל, ולהעריך אם שינויים בגובה ישפיעו על כדאיות האיבר. (מסתבר כי איברים, ממש כמו צוללנים, יכולים לסבול "מהכפיפות" כשהם עולים לגובה מהר מדי.) בנוסף לבדיקות סטטיות בשטח - וודא כי התקשורת בין האפליקציה, פלטפורמת ה- IT והמכשיר היא מאובטח - סקליאה העריך גם את אב הטיפוס שלו בטמפרטורות ובכוחות הרטט השונים. בדיקות עתידיות ינסו לחזות את תפקוד האיברים בסביבות משתנות.
במקביל, Scalea פעל לפיתוח החברה הפרטית שלו, Transplant Logistics and Informatics, והקים שותפות רשמית עם הרשת המאוחדת לשיתוף איברים, העמותה המנהלת את מערכת השתלת האיברים של המדינה.
הוא גם פתח בדיאלוג עם מינהל התעופה הפדרלי (FAA), הגוף הממשל שעשוי להכריע בסופו של דבר בגורלו של מסירת איברים בסיוע מזל"ט. נכון לעכשיו, חוק התעופה מגביל את טיסת המזלט למרחק של פחות מ -400 רגל מעל פני האדמה, במהירות של 100 מיילים לשעה ומטה, ומנדט כי מועפים מועברים במבט ראייה - כלומר עם נתיב גלוי בין המל"ט לבקרים .
החוק לא בהכרח יצטרך להשתנות בעתיד המיידי, מכיוון שה- FAA מנהל כיום ויתורים מוגדרים למל"טים, אך יתכן שיהיה צורך במערכת תקנות ספציפית יותר אם איברים המספקים מזל"ט יהפכו לנורמה. למרות שהמל"ט ששימש בניסוי של סקאליאה טס במרחק של קילומטר וחצי ואחורה, הצוות מעוניין לשלב מרחקים ארוכים יותר (טיסת האיברים הממוצעת בין בתי חולים בארה"ב היא כ -400 מיילים) ולעצב את המודלים שלה בהתאם. הצעד הבא? ביצוע השתלה בפועל באמצעות משלוח מזלט - הישג שעשוי להיות אפשרי תוך פחות מעשור, על פי סקאליאה.
המכשיר, יחד עם פלטפורמה מקוונת הכוללת GPS איברים, מאפשר לרופאים ובתי חולים לצפות במיקום האיבר ובמצבו בזמן אמת. (ג'וזף סקאליאה) ככל שמל"טים הופכים למציאות תנועה עירונית, אתגר מפתח אחד (ולא טריוויאלי בכלל) הוא למנוע ממזל"טים להיתקל בחפצים אחרים: מטוסים באוויר, הולכי רגל בשטח, ציפורים או מבנים איפשהו בין לבין. מבחינה הנדסית פירושו תכנון ברור של המכונה וגם של ייעודה. מזלט המשמש ללידת כליות בין שני בתי חולים באותה עיר עשוי להיראות שונה מאוד מזה שמשמש להובלת דם מקולומבוס לקליבלנד, למשל; דרישות המשקל וההספק ישתנו בהתאם לעומס המשא, למרחק ומהירות הטיסה, אותם יש להגדיר כבר בתחילת הדרך.
רוח ונראות מהווים סיבוכים נוספים למל"טים, אשר אינם יכולים לעוף כרגע דרך קרח או כיסוי ענן - בעיות מכניות אימתניות אך אינן ניתנות לבלתי נסלח, על פי ג'ים גרגורי, פרופסור להנדסת מכונות באוניברסיטת אוהיו ומנהל המרכז לחקר תעופה וחלל האוניברסיטה של האוניברסיטה. . גרגורי מתמחה בצומת של אווירודינמיקה ומל"טים, תחום מחקר שכולל כל דבר, החל מתכנון מסלולי מזלט בסביבת רוח סוערת ועד מודעות שליטה בקרקע.
כאשר בודקים טיסות מל"טים, גרגורי (שנהנה גם ממטוסי טייסים בזמנו הפנוי) מדגיש שלושה גורמים מכריעים: היכולת לאתר מכשולים ולהימנע מהם, לשמור על קישור בקרה חזק בין מזלט למפעיל יבשתי, והיכולת לאמת האוטונומיה של המכונה - כלומר, הוכחת הבטיחות של מערכת אוטונומית. "יש לעשות מקרה טוב למסירת מזל"ט של איברים, " הוא אומר. "מה שמקל על, למשל, רעיון המסירה של חבילות האוויר של אמזון, הוא שמזל"ט המספק איברים יעבור מסביבה אחת מבוקרת היטב לסביבה אחרת שנשלטת היטב", הוא מסביר. אכן, בתי חולים כבר מצוידים במסוקים המסוגלים לקבל מל"טים נושאי איברים, וחלק ניכר מהתשתיות למסירה כבר קיימות.
הפרויקט האחרון של גרגורי כרוך בשטח של כקילומטר של כקילומטר של כ -35 קילומטרים העוברים במרחב האווירי בקולומבוס, אוהיו. "יצרנו סוג של מסדרון לתעבורת בטוחים של המל"טים", הוא אומר. הכביש המהיר הזה בשמיים, במימון משרד התחבורה באוהיו, עשוי בקרוב לשמש כדרך ייעודית למל"טים; התקווה היא שאפשר לפתח יותר כמוה בשיתוף מתכנני ערים.
לשם כך, בקרי קרקע ישארו מעודכנים במהלך מסע המל"ט, במה שיכול להקים ביום מן הימים מערכת של "בקרת תנועה בלתי-מאוישת של מטוסים." נכון לעכשיו, רוב המל"טים מדווחים על מיקומם באמצעות GPS המשולב - בדומה למערכות המשמשות את האוויר בקרת תפעול עבור מטוסים מסחריים. אך כאשר בני האדם עוברים 35, 000 רגל מעל כדור הארץ, ה- FAA עוקב גם אחר כלי השיט שלנו באמצעות מכ"ם: משדר משדר שוב ושוב את מיקומו באמצעות משהו שנקרא שידור מעקב תלוי אוטומטי (ADS-B). כמובן שהמעקב של ה- FAA על מל"טים הוא גבול חדש, וזה ללא ספק יידון ברצינות בכנס ה- FAA בבולטימור ביוני הקרוב. "אני לא יודע שה- FAA הגדיר בדיוק כיצד יעבוד מעקב מזלט", אומר גרגורי. "יש הדוגלים ב- ADS-B, אך המערכת עלולה להעמיס יתר אם יש כל כך הרבה מל"טים שעפים מסביב."
בטווח הקצר, המל"טים המספקים איברים של Scalea יכולים להפחית את זמני האיסכמיה הקרה ולשפר את שיעור ההישרדות עבור חולים מבודדים הממתינים להשתלת איברים; לטווח הארוך, הם עשויים לעזור לנו למקסם את הקצאת האיברים - כלומר, לבטל את האילוצים הגאוגרפיים המוצבים כיום על איברים, כך שהם יכולים ללכת לכל מקום ובכל עת - חיוניים להרחבת בריכות תורמי האיברים ברחבי העולם.
"העתיד מתקרב יותר ממה שכולנו חושבים", אומר סקאליאה.
