Cerrahların devasa neşterlerle hastaları tamamen açtığı günler geride kaldı. Bugün, "Da Vinci" gibi robotik sistemler, bir anahtar deliğinden geçerek kalbin en derin noktalarına dikiş atabiliyor. Ancak bu metal robotların, insan vücudunun o kıvrımlı ve hassas yollarında nasıl bu kadar esnek hareket edebildiğini hiç düşündünüz mü?
Cevap, yazılımda değil, malzeme biliminde saklı: Nitinol (Nikel-Titanyum).
Bu yazıda, metal olmasına rağmen lastik gibi esneyen ve "hafızası" olan bu alaşımın, robotik cerrahiyi nasıl mümkün kıldığını inceliyoruz.
Nitinol (NiTi), Nikel ve Titanyum elementlerinin neredeyse eşit oranlarda karışımıyla oluşan bir Şekil Hafızalı Alaşımdır (Shape Memory Alloy - SMA). Onu sıradan çelikten ayıran iki insanüstü özelliği vardır:
Şekil Hafızası: Nitinolü soğukken eğip bükebilirsiniz. Ancak belirli bir sıcaklığa (örneğin vücut sıcaklığına) ısıtıldığında, sanki canlıymış gibi eski orijinal şekline geri döner.
Süperelastisite: Bu özellik, robotik cerrahi için en kritik olandır. Nitinol, çelikten 10-30 kat daha fazla esneyebilir ve kırılmadan veya deforme olmadan eski haline dönebilir.
Geleneksel metaller (Paslanmaz Çelik, Titanyum) "rijit", yani serttir. Düz bir çizgide harikadırlar, ancak insan damarları kıvrımlıdır. Sert bir metal çubukla damar içinde ilerlemeye çalışmak, dokulara zarar verebilir (travma).
Robotik cerrahi sistemleri, bu sorunu çözmek için Nitinol'ün Süperelastik özelliğini kullanır.
En yeni cerrahi robotlar, bir yılan gibi kıvrılarak vücudun en dar bölgelerine (beyin damarları, akciğer bronşları) girebilir. Bu robotların omurgası genellikle lazerle işlenmiş Nitinol tüplerden yapılır.
Avantajı: Robot, 90 derece bükülse bile malzeme yorulmaz veya kırılmaz. Cerrah işini bitirip robotu geri çektiğinde, alet anında düzleşir ve kolayca çıkar.
Kalp ameliyatlarında kullanılan robotik kolların uçları, damar içinde ilerlerken Nitinol kılavuz telleri kullanır.
Kırılmama Garantisi (Kink Resistance): Sıradan bir teli bükerseniz orada iz kalır ve akış tıkanır (bahçe hortumunun katlanması gibi). Nitinol ise asla "kink" yapmaz (katlanmaz). Bu, ameliyat sırasında kesintisiz ilaç ve görüntü aktarımı demektir.
Cerrah konsol başındayken dokuyu hissetmez. Ancak Nitinol bazlı sensörler ve aktüatörler, aletin ucundaki direnci ölçerek cerrahın parmaklarına "sanal bir dokunma hissi" iletebilir.
Robotik kollar sadece kesip biçmez, aynı zamanda vücuda parça da yerleştirir. Nitinol'ün Şekil Hafızası burada devreye girer.
Örnek: Tıkanmış bir damarı açmak için kullanılan Stentler.
Süreç: Nitinol stent, soğutularak çok ince bir tüpün içine sıkıştırılır (küçültülür). Robotik kol, bu tüpü damardaki tıkalı bölgeye götürür. Stent serbest bırakıldığında, vücut sıcaklığıyla temas eder etmez "hafızasındaki" geniş haline döner ve damarı içeriden açar. Bunu çelik bir yayla yapmak imkansızdır.
Gelecekte, hastanın damar yapısına özel üretilmiş, 4D yazıcılarla (zamanla şekil değiştiren) basılan Nitinol robotlar göreceğiz. Bu mikro-robotlar, vücuda bir hap gibi girip, içeride ısınıp şekil değiştirerek bir cerrahi alete dönüşebilecekler.
Robotik cerrahi, bir bilgisayar oyunu gibi görünse de, arkasındaki fiziksel gerçeklik malzeme bilimine dayanır. Nitinol, metallerin sert ve soğuk dünyasına "organik bir esneklik" katarak, makinelerin insan vücuduyla uyum içinde çalışmasını sağlayan gizli kahramandır.
