Brezpilotne zrakoplove ali UAV se pogosto uporabljajo za naloge, za katere se šteje, da so preveč nevarne za tradicionalni letalski nadzor - na primer preslikavanje ledenih tokov na Arktiki ali za spremljanje gozdnih požarov v Kaliforniji. Ker so pod oblačnim pokrovom sorazmerno poceni, majhni, prenosni in manevrirani, so bili brezpilotni letali obsežno nameščeni v geografskih raziskovanjih, okoljskih katastrofah, nadzoru in snemanju slik. V zadnjih nekaj letih pa izboljšana sposobnost zaznavanja vzorcev, pridobivanja podatkov v realnem času in zaznavanja ovir omogoča te leteče robote idealne za prevoz nekaj izjemno dragocenega tovora: človeških organov.
Joseph Scalea, docent za kirurgijo na Medicinskem centru na Univerzi v Marylandu, je začel testirati drone, opremljene s hladilniki in biosenzorji, ki lahko spremljajo zdravje organov na celotnem letalskem potovanju - prvo tovrstno zasnovo v zadnjih 65 letih prevoza organov. Scalea je zaprosila za patent za svojo tehnologijo "Naprava za nadzor človeških organov za potovanje na dolge razdalje" (HOMAL), ki meri biofiziološke lastnosti (temperatura, pritisk, vibracije, nadmorska višina) organa. Ta naprava skupaj s spletno platformo, ki vsebuje GPS organov, omogoča zdravnikom in bolnišnicam, da si v realnem času ogledajo lokacijo in stanje organa, skoraj kot dostavo pice ali avtoservis Uber. Medtem ko je znanost o presaditvah neskončno razvijajoče se področje, Scaleajev projekt raziskovalne klopi odpelje na posteljo in s tem poveča sposobnost preživetja vzorcev krvi in tkiv, ki jih je treba hitro pasti na več sto tisoč kilometrov.
Preden lahko UAV prevoz organov postane klinična resničnost, ostajajo nekatere pomembne ovire. Kakšne etične ugovore, če obstajajo, bodo imeli dajalci, pacienti ali njihovi zdravniki do ideje, da bi organ pošiljali na nepilotirani dron? Se bodo organi med letom poslabšali? Kako bodo bolnišnice in letalska industrija sprejeli pritok letečih robotov brez posadke v omejenem zračnem prostoru države? In končno, kdo bo odgovoren, če dron ne bo pravočasno dostavil svojega organa nameravanemu prejemniku ali sploh?
Kadar pacient potrebuje organ, je pomembna vsaka sekunda. V kirurškem posegu je to kritično obdobje znano kot hladna ishemija: čas med ohlajanjem organa po oskrbi s krvjo se zmanjša in čas, ko se ogreje z obnovo oskrbe s krvjo. Od trenutka, ko ga odstranimo iz telesa, se tkivo začne kvariti, zato je hiter transport prednostna naloga. Vendar sedanji sistem pridobivanja ledvice ali srca od točke A do točke B vključuje zapleteno mrežo kurirjev in komercialnih letal - kar pomeni pogoste zamude, zamujene povezave, celo izgubljene organe.
V ZDA vsako leto presadijo in prepeljejo približno 33.000 umrlih organov. Ko jih odstranimo od darovalcev, jetra, srca, oči, vranice in druge dele telesa skrbno zapakiramo in shranimo na led (postopek, ki traja do dve uri), pred tem svojo pot začnejo z vrsto kurirjev. Najprej je treba organe prepeljati do letališča, kjer čakajo na komercialni let (to lahko traja do 10 ur), nato pa do upravljavcev prtljage, ki organe naložijo z drugim tovorom; pogosto drugi najemni polet (helikopter) odpelje organe v ciljno bolnišnico, kjer jih natovorijo oskrbovalci in zadržijo za odvzem krvi in biopsijo, preden jih ponovno pošljejo s kurirjem v banko krvnih organov, kjer kirurg lahko opravi nazadnje jih pridobite.
Celoten postopek običajno traja 24 ur (in to ne upošteva zamud na asfaltu) in v povprečju stane 6000 dolarjev, medtem ko lahko najemni let - pogostejši način prevoza organov, ki morajo leteti med bolnišnicami v različnih mestih - lahko presegajo 40.000 dolarjev. Scalea tehnologija obljublja dramatičen čas potovanja in prihranke stroškov: na primer skupno razdaljo 1000 milj potovanja in brezpilotni letalec, ki leti na 200 milj na uro (polovica hitrosti komercialnih zrakoplovov), bi lahko organe premaknili iz bolnišnice A v bolnišnico B v petih urah, z dvema urama na koncu za pakiranje in presajanje, s čimer odstranite več kot 50 odstotkov časa potovanja. Sedanji sistem s svojimi številnimi povezavami in možnostmi za zamudo tako daje dostavljanje dronov organe izvedljivo alternativo, zlasti v primerih, ko je prejemnik organov na tisoče kilometrov od svojega darovalca.
Scalea se vsakodnevno spopada z izzivi prevoza organov, podjetja, v katerem so deleži pogosto smrt ali smrt. "Kot kirurg rad rečem ljudem, da bodo živeli še 10 let, " razlaga. "Da se naučim, da tega ne morem storiti, ker je na primer organ zamudil svoj povezovalni let, je zunaj zdrave pameti." Vedel je, da tehnologija že obstaja; pravi izziv je bil gojiti strateške odnose - z inženirji, proizvajalci, investitorji, kliniki in zasebnimi letalskimi prevozniki -, da bi premagali zapleteno logistiko prenosa dela telesa iz ene točke na drugo zemljo. "Prevoz organov je moja strast in moje poslanstvo, " pravi kirurg. "Ponovna inovacija je postala moj poklicni cilj."
Pred tremi leti se je Scalea obrnila na inženirski oddelek univerze v Marylandu in se lotila izdelave prototipa, skupaj s tehnologijo, ki bi tako zdravniku kot kontrolorju drona omogočila, da nadzira stanje organov po poti po zraku. Ekipa je za svoj eksperiment izbrala DJI M600 Pro, saj šest motorjev leži neposredno pod ustreznimi rotorji, kar pomeni, da so rotorji oddaljeni od pametnega hladilnega prostora. Ta ločitev bi zagotovila, da bi se organ rešil pred vročino, ki jo ustvarjajo brezpilotni motorji. Pravi organi so bili uporabljeni med tromejnimi testnimi leti marca 2018 in jih skrbno spremljali od vzleta do pristanka; po letalski vožnji niso pokazali nobenih fizioloških težav.
Skupina se je soočila s kar nekaj začetnimi izzivi - narediti drona dovolj majhnega, da ne bo prinesel velike teže obremenitvi, in oceniti, ali bi spremembe višine vplivale na sposobnost preživetja organov. (Izkazalo se je, da lahko organi, tako kot potapljači, utrpijo "ovinke", ko se prehitro povzpnejo na višino.) Poleg statičnega testiranja na terenu - zagotavljanja komunikacije med aplikacijo, IT platformo in napravo varen - Scalea je svoj prototip ocenjevala tudi v različnih temperaturah in vibracijskih silah. Prihodnji testi bodo poskušali napovedati delovanje organov v spreminjajočem se okolju.
Hkrati je Scalea razvil svoje zasebno podjetje Transplant Logistics and Informatics in ustanovil formalno partnerstvo z Združeno mrežo za delitev organov, neprofitno organizacijo, ki upravlja državni sistem presaditve organov.
Začel je tudi dialog z Zvezno upravo za letalstvo (FAA), organom upravljanja, ki bo na koncu lahko odločil o usodi dostave organov s pomočjo dronov. Trenutno letalski zakon omejuje letenje z brezpilotnimi letali na manj kot 400 čevljev nad tlemi s hitrostjo 100 milj na uro ali manj in pooblasti, da se brezpilotni letali letijo v oči, torej z vidno potjo med UAV in kontrolorji .
Zakonu se ne bo nujno treba spreminjati v bližnji prihodnosti, saj FAA trenutno izvaja določene opustitve za drone, vendar bo morda potreben natančnejši sklop predpisov, če organi za dostavo dronov postanejo pravilo. Čeprav je brezpilotni dron, ki je bil uporabljen v poskusu Scalea, odletel le kilometer in pol nazaj, si ekipa prizadeva za daljše razdalje (povprečni let organov med bolnišnicami v ZDA je približno 400 milj) in temu primerno oblikuje svoje modele. Naslednji korak? Izvajanje dejanske presaditve z dostavo dronov - podvig, ki bi bil možen v manj kot desetletju, navaja Scalea.
Naprava skupaj s spletno platformo, ki vsebuje sistem GPS GPS, omogoča zdravnikom in bolnišnicam, da si v realnem času ogledajo lokacijo in stanje organa. (Jožef Scalea) Ko postanejo UAV postali mestna prometna resničnost, je eden ključnih (in ne povsem trivialnih) izzivov preprečiti, da bi se brezpilotni vozili zaletavali v druge predmete: letala v zraku, pešci na tleh, ptice ali zgradbe nekje vmes. Z inženirskega vidika to pomeni jasno zasnovo stroja in njegove misije. Drone, ki se uporabljajo za dostavo ledvic med dvema bolnišnicama v istem mestu, se lahko zdijo zelo drugačne od tiste, ki se uporablja na primer za prevoz krvi iz Columbusa v Cleveland; Zahteve glede teže in moči se bodo razlikovale glede na koristno obremenitev, razdaljo in hitrost leta, ki jih je treba določiti na začetku.
Jime Gregory, profesor strojništva na ameriški univerzi Ohio in direktor Univerzitetnega raziskovalnega centra za vesoljske vesolje, je povedal Jim Gregory, profesor strojništva na državni univerzi Ohio in direktor Univerzitetnega raziskovalnega središča za vesoljske vesolje. . Gregory je specializiran za presečišče aerodinamike in brezpilotnih letal, območja raziskav, ki vključuje vse od načrtovanja poti dronov v sunkovitem vetrnem okolju do situacijskega zavedanja tal.
Gregory (ki tudi v prostem času uživa v pilotskih letalih) med testiranjem letenja poudarja tri ključne dejavnike: sposobnost zaznavanja in izogibanje oviram, vzdrževanje trdne nadzorne povezave med brezpilotnim letalom in zemeljskim operaterjem ter zmožnost preverjanja avtonomnost stroja - to je dokazovanje varnosti avtonomnega sistema. "Treba je pripraviti dober primer za dostavo organov z droni, " pravi. "Kar je lažje kot, recimo, Amazonova zamisel o dostavi zračnega paketa, je, da bo brezpilotni brezpilotni dron potoval iz enega dobro nadzorovanega okolja v drugo dobro nadzorovano okolje, " pojasnjuje. Dejansko so bolnišnice že opremljene s helipadi, ki lahko prejmejo UAV, ki nosijo organe, in velik del infrastrukture za dostavo je že vzpostavljen.
Zadnji projekt Gregoryja vključuje 33-kilometrski odsek zraka, ki potuje skozi zračni prostor v Columbusu v Ohiu. "Ustvarili smo nekakšen koridor za varen promet UAV, " pravi. Ta avtocesta na nebu, ki jo financira ministrstvo za promet v Ohiju, bi lahko kmalu služila kot določena pot za brezpilotne letale; upanje je, da se bo bolj podobno lahko razvijalo v povezavi z urbanisti.
V ta namen bodo zemeljski kontrolorji ves čas potovanja brezpilotnika obveščeni o tem, kaj lahko nekega dne sestavlja sistem "brezpilotnega nadzora prometa v zrakoplovih". Trenutno večina dronov poroča o svojem položaju na krovu GPS - podobno kot pri sistemih, ki jih uporablja zrak - nadzor prometa za komercialna letala. Ko pa ljudje potujejo 35.000 čevljev nad Zemljo, FAA spremlja tudi našo plovilo z radarjem: odzivnik večkrat oddaja svojo lokacijo prek nečesa, imenovanega samodejni odzivni nadzor (ADS-B). Seveda je nadzor nad brezpilotnimi letali FAA nova meja, o kateri bo nedvomno resno razpravljal na konferenci FAA v Baltimoru, ki bo junija letos. "Ne vem, da je FAA natančno določila, kako bo deloval nadzor nad brezpilotnimi letali, " pravi Gregory. "Nekateri zagovarjajo ADS-B, vendar bi sistem lahko postal preobremenjen, če bi naokoli letelo toliko dronov."
Kratkoročno lahko Scalea UAV, ki oddajajo organe, zmanjša čas hladne ishemije in izboljša stopnjo preživetja za osamljene bolnike, ki čakajo na presaditev organov; dolgoročno nam lahko pomagajo pri maksimiranju dodeljevanja organov - torej odpravljanju geografskih omejitev, ki so trenutno na organih, tako da lahko kadar koli odidejo - bistvenega pomena za širitev bazenov darovalcev organov po vsem svetu.
"Prihodnost je bolj neposredna, kot si vsi mislimo, " pravi Scalea.
