דמיין שיש לך שני בלונים. האחד מלא במים, והשני באוויר. הם נראים אותו דבר, אבל אם תלחץ עליהם, כל אחד ירגיש שונה מאוד. ככה מרגישים איברים לרופא. כאשר חולה זקוק לביופסיה של מחט, או לניקוז של כיס המרה, או לזריקת קורטיזון לעמוד השדרה, או לקטטר ורידי, על הרופא המחדיר מחט להיות מסוגל להרגיש את הצטברותו ושחרורו של הלחץ כאשר המחט דוחפת פנימה, ובסופו של דבר ניקוב כל רקמה רצופה.
"אופי הרקמה נותן לך פידבק בכוח, ודמויות המוח שלך עוברות את זה ויכולים להשתמש בזה כדי לפרש המון דברים שונים, " אומר דייוויד האן, פרופסור לכירורגיה ורדיולוגיה בפן סטייט. "אם נגעת בהרבה כבדים ונגעת בהמון כדוריות, לפעמים בעיניים עצומות אתה יכול לדעת איזה הוא איזה."
אבל זה ממש לא קל. מחקרים שנעשו במהלך 30 השנים האחרונות או יותר הראו שיעורי סיבוכים שנעים בין 5 ל 21 אחוז בצנתור הווריד המרכזי, והנשירה היא זיהום או עלות זמן ועלות בית חולים מוגברת, או אפילו מוות. רופאים מנוסים הרבה יותר טובים בזה, גם בגלל שזה דורש הרבה תרגולים. (במקרים רבים הנחיות אולטראסאונד עוזרות, אבל אפילו עם רמז חזותי קל ללכת קצת יותר מדי רחוק, ולרקמה הלא נכונה.)
כיצד לומדים סטודנטים לרפואה טכניקה זו? בחלק מהמקרים, בובה שנבנתה כדי להידמות לרקמות מסוימות נותנת משוב, אך לעיתים קרובות יותר התלמידים צופים ברופא מנוסה, ואז הם מנסים זאת. "אני ממש טוב בזה", אומר האן. "אז יש לי מישהו שעמד לידי שרוצה ללמוד איך לעשות את זה, ואני סוג של רוכן מעבר לכתפיהם ואומר, תנסה את זה, או את זה."
לצוות חוקרים מאוניברסיטת פן סטייט היה רעיון אחר. בראשותו של האן, בשנת 2017, הם פרסמו מחקרים המתארים רובוט שיחזיק את קצה המחט ויספק משוב מכני - כשהסטודנט דוחף את המחט לגוש סיליקון, זרוע הרובוט דוחפת לאחור. בניגוד לבובה, ניתן לתכנת אותה לעקוב אחר עקומות כוח שונות, שנעשו כך שתתאים לפרופיל הלחץ של מחט המחליקה לרקמות שונות ואף לייצג סוגים שונים של גוף. "מה שאתה רוצה לעשות זה לגרום לאנשים להוכיח את כושרם בסביבה מדומה לפני שתעביר להם את הפקדים", אומר האן.
אבל לחלק מהחוקרים האחרים שאן עבד איתם הייתה תובנה נוספת: הם יכולים להכין כלי שיעשה את אותו הדבר, סנס רובוט, בזול בהרבה. במקום זרוע רובוט, משוב הכוח יינתן על ידי מנגנון המוצב בתוך מזרק מדומה. החוקרים הגישו השנה בקשת פטנט זמנית וקיבלו מענק מהמכללה להנדסה של פן סטייט לפיתוח המכשיר כעסק.
"יכולנו ליצור כוחות אלה בצורה קצת יותר פשטנית על ידי כך ששברור חומרים זה בעצם בתוך מחסניות אלה יוצר את הכוח ההפטי שלנו, " אומר ג'ייסון מור, פרופסור חבר להנדסת מכונות שהוביל את הצוות. "ואז עדיין נוכל לספק למשתמש משוב רב על אופן ביצועו של החדרת המחט."
למרות שבקשת הפטנט הזמנית מתארת מספר אמצעים להדמיית לחץ (כולל אלקטרומגנטיות, מגנטים, חיכוך, הידראוליקה ואחרים), הקבוצה בחרה להתמקד בגרסה שמופעלת על ידי סדרת ממברנות ששוכנות בגוף המזרק. עם דחיפתה אל משטח, המחט נסוגה לגוף המזרק. כמו כן, הוא ניגש לקרומים ברצף. כל אחת מעוותת ובסופו של דבר נשברת, ממש כמו רקמה אנושית. על ידי שינוי התצורה, העובי והחומר של הממברנות, המכשיר מדמה פרופילי כוח שונים ללא צורך בזרוע רובוט יקרה.
האן, משתפי הפעולה של מור ומור, פרופסור חבר לעיצוב הנדסי סקרלט מילר ופרופסור חבר להרדמה סנג'יב אדחיקרי, אינם היחידים שעובדים על מכשירים להכשרת סטודנטים בזריקות מונחות אולטראסאונד. "כולם מנסים למצוא דרכים ואמצעים שונים בכדי לגרום לזה להיראות טוב יותר, או להפוך אותו לידידותי יותר למשתמש", אומר אדחיקרי. "אבל לאף אחד אין את הגביע הקדוש."
בשנת 2015 חברה בשם Blue Phantom שיחררה דגם אימונים מתוחכם לזריקות מפרקי ברך, השלם עם עצם הירך המדומה, השוקה, הפטלה והבורסה - אך היא עולה 3, 800 דולר, והיא שימושית רק לתרגול זריקות לברך. ישנם אפילו פתרונות DIY הכוללים בלונים מלאי ג'לטין, עם כלי צינור גומי. דייוויד גבא, פרופסור להרדמה בסטנפורד, בונה סימולטורים לזריקת מחטים במשך למעלה מ 30 שנה, כולל מאמנים מפלסטיק לזריקות המותניים. הוא אפילו משתמש ברקמות כתף חזיר כתחליף לבני אדם.
"רק בגלל שניתן לדמות משהו באמצעות משולבת מחשב / חומרה כדי להציג את ההאפטיקה, אין זה אומר בהכרח שהוא ישיג ניסים של למידה או מיומנות, " אומר גבה. "אלא אם כן קיימות עדויות ברורות לכך שמכשיר מסוים עושה את ההבדל הגדול, בסופו של דבר, זה יהיה השוק הקובע אם לקידום הנדסי מסוים יש רגליים בהשוואה לגישות אחרות."
עדיין צריך להיות איזון, מציין האן. הסר יותר מדי מהריאליזם והתלמידים לא יחברו כראוי את הכלי לתרגול למציאות. אך כל מכשיר ממוחשב יכול לספק משוב חשוב וכמותי - כרטיס דו"ח מסוגים שונים - לביצוע התלמידים הלומדים את הטכניקה.
כאשר הם עובדים לקראת מכשיר סחיר, מור, מילר ואדהיקרי בונים מד תאוצה לתוך המחסנית, שישתלבו עם תוכנה בהתאמה אישית כדי לתת משוב דומה על זווית ההכנסה ופרופיל הכוח. אב הטיפוס שלהם, כולל חיישן ומחסנית להחלפה, עלה להם בסביבות 100 דולר.
"כדאי לרעוד את הרעיון, במיוחד אם ניתן למכור אותו במחיר של 100 $", אומר פול ביגליזן, פרופסור להרדמה באוניברסיטת מרילנד. אולם דפוס הזרקה והפצה רחבה, אולי דרך בתי ספר ובתי חולים להכשרה, יכולים להוזיל את העלות ליחידה אפילו יותר.
"אם נוכל לגרום לסטודנטים לרפואה החדשים האלה או לרופאים עתידיים מוקדמים להיות טובים מאוד בתנועות הידיים שלהם, להיות יציבים מאוד, האם זה יכול להשפיע לטובה על המיומנות שלהם בהמשך הדרך?", אומר מור.
זו התקווה, הוא מוסיף.
