Bespilotne letjelice ili bespilotni zrakoplovi često se koriste za zadatke koji se smatraju preopasnim za tradicionalni zračni nadzor - preslikavanje ledenih drva na Arktiku, na primjer, ili praćenje šumskih požara u Kaliforniji. Budući da su relativno jeftini, mali, prenosivi i pokretljivi pod oblačnim pokrivačem, bespilotne letjelice uvelike su raspoređene u zemljopisnim istraživanjima, ekološkim katastrofama, nadzoru i snimanju slika. U proteklih nekoliko godina, međutim, poboljšana sposobnost otkrivanja uzoraka, dobivanja podataka u stvarnom vremenu i otkrivanja prepreka čine ove leteće robote idealnim za prenošenje neobično dragocjenog tereta: ljudskih organa.
Joseph Scalea, docent kirurgije na Sveučilištu Maryland Medical Center, započeo je testiranje bespilotnih letelica opremljenih hladnjacima i biosenzorima koji mogu nadgledati zdravlje organa tijekom cijelog putovanja zrakom - prvi takav dizajn u posljednjih 65 godina transporta organa. Scalea je prijavila patent za svoju tehnologiju "Uređaj za praćenje ljudskog organa za putovanja na daljinu" (HOMAL), koji mjeri biofiziološka svojstva (temperatura, pritisak, vibracije, visina) nekog organa. Ovaj uređaj, zajedno s internetskom platformom koja sadrži GPS organa, omogućuje liječnicima i bolnicama da pregledaju mjesto i status organa u stvarnom vremenu, gotovo poput dostave pica ili usluge Uber automobila. Iako je znanost o transplantaciji nerazumljivo evoluirajuće područje, Scalea-in projekt odvodi istraživačke klupe u krevet i na taj način povećava održivost uzoraka krvi i tkiva koje je potrebno brzo pasti na stotinama tisuća kilometara.
Prije nego što UAV transport organa može postati klinička stvarnost, ostaju neke značajne prepreke. Koje će etičke primjedbe, ako ih ima, imati davatelji, pacijenti ili njihovi liječnici oko ideje da pošalju organ na nepilotiranom dronu? Hoće li se organ pogoršati tijekom leta? Kako će bolnice i zrakoplovna industrija prihvatiti priliv bespilotnih letećih robota u ograničenom zračnom prostoru zemlje? Konačno, tko će biti odgovoran ako dronova ne dostavi svoj organ predviđenom primatelju na vrijeme ili uopće?
Kada pacijentu treba organ, svaka sekunda je bitna. U kirurgiji je ovo kritično razdoblje poznato kao hladna ishemija: vrijeme između hlađenja organa nakon smanjenja dotoka krvi i vremena zagrijavanja obnavljanjem opskrbe krvlju. Od trenutka kada je izvađen iz tijela, tkivo se počinje propadati, što brzi transport čini prioritetom. Ali trenutni sustav dobivanja bubrega ili srca od točke A do točke B uključuje složenu mrežu kurira i komercijalnih letjelica - što znači česte odgode, propuštene veze, čak i izgubljene organe.
Otprilike 33.000 preminulih organa se svake godine transplantira i prevozi u SAD. Nakon što se izvade iz darivatelja, jetra, srce, oči, slezine i drugi dijelovi tijela pažljivo se pakiraju i čuvaju na ledu (proces koji traje do dva sata), prije započinju svoje putovanje nizom kurira. Najprije se organi moraju prevesti do zračne luke, gdje čekaju komercijalni let (to može potrajati i do 10 sati), a zatim osobama s prtljagom, koje organe utovaruju drugim teretom; često drugi let (helikopterom) odvezu organe u odredišnu bolnicu, gdje ih iskrcavaju rukovodioci i drže radi vađenja krvi i biopsije, prije nego što ih kurirom ponovo premjeste u banku krvi organa, gdje kirurg može zadnji ih dohvati.
Cijeli postupak obično traje 24 sata (a to ne uključuje zakašnjenja na asfaltu) i prosječno košta 6000 dolara, dok najmu let - uobičajeni način prijevoza za organe koji trebaju letjeti između bolnica u različitim gradovima - može premašiti 40.000 dolara. Scalea-ova tehnologija obećava dramatične uštede vremena i troškova: primjerice, s obzirom na ukupnu udaljenost putovanja od 1000 milja i bespilotnu letjelicu koja leti na 200 milja na sat (pola brzine komercijalnog zrakoplova), organ bi mogao biti premješten iz bolnice A u bolnicu B u pet sati, s dva sata na svakom kraju za pakiranje i presađivanje, čime se eliminira više od 50 posto vremena putovanja. Postojeći sustav, s brojnim vezama i mogućnostima za odgodu, čini isporuku drona beskorisnom alternativom, posebno u slučajevima kada je primatelj organa tisućama milja od svog davatelja.
Scalea se svakodnevno bori s izazovima prijevoza organa, poduhvata u kojem su ulozi često život ili smrt. "Kao kirurg, volim kad mogu reći ljudima da će dobiti još 10 godina života", objašnjava. "Naučiti da to ne mogu učiniti jer je, primjerice, neki organ propustio svoj let za vezu, izvan zdravog razuma." Scalea je bila odlučna razviti alternativu. Znao je da tehnologija već postoji; pravi izazov bio je njegovanje strateških odnosa - s inženjerima, proizvođačima, investitorima, kliničarima i privatnim avioprijevoznicima - kako bi se nadišao grozan logistik prelaska dijela tijela iz jedne točke u drugu na drugu. "Prijevoz organa je moja strast i moja misija", kaže kirurg. "Ponovno inoviranje postalo mi je cilj karijere."
Prije tri godine Scalea se obratila inženjerskom odsjeku Sveučilišta u Marylandu i krenula je raditi na izradi prototipa, zajedno s tehnologijom koja će omogućiti liječniku i kontroloru bespilotnih letelica da nadziru stanje organa duž rute u zraku. Tim je za svoj eksperiment odabrao DJI M600 Pro, jer njegovih šest motora nalazi se direktno ispod njihovih rotora, što znači da se rotori drže daleko od pametnog hladnjaka. To razdvajanje osiguralo bi spašavanje organa od bilo koje topline stvorene bespilotnim motorom. Pravi organi korišteni su tijekom testnog leta od tri kilometra u ožujku 2018. i pažljivo su nadgledani od polijetanja do slijetanja; nisu pokazali nikakve fiziološke probleme nakon putovanja avionom.
Tim se suočio s nekoliko početnih izazova - napraviti dronu dovoljno malom da ne bi dodala značajnu težinu korisnom opterećenju i procijeniti hoće li promjena visine utjecati na vitalnost organa. (Ispada da organi, poput ronioca, mogu pretrpjeti "zavoje" kad se prebrzo penju na visinu.) Osim statičkog testiranja na terenu - osiguravajući komunikaciju između aplikacije, IT platforme i uređaja sigurno - Scalea je također svoj prototip procjenjivala u različitim temperaturama i vibracijskim silama. Budući testovi pokušat će predvidjeti funkcioniranje organa u promjenjivim uvjetima.
Istodobno, Scalea je radio na razvoju svoje privatne tvrtke Transplant Logistics and Informatics i uspostavio formalno partnerstvo s United Network for Organ Sharing, neprofitnom organizacijom koja upravlja nacionalnim sustavom transplantacije organa.
Započeo je i dijalog sa Saveznom upravom za zrakoplovstvo (FAA), upravnim tijelom koje konačno može odlučiti o sudbini isporuke organa bespomoćnim dronovima. Trenutno, zrakoplovni zakon ograničava let bespilotnih letelica na manje od 400 stopa iznad zemlje, brzinom od 100 milja na sat ili manje, i mandati da se bespilotne letjelice lete u vidokrugu, odnosno s vidljivim putem između bespilotnih letelica i kontrolora,
Zakon se neće nužno mijenjati u neposrednoj budućnosti, jer FAA trenutno provodi određena odricanja od dronova, ali možda će biti potreban određeniji niz propisa ako organi za isporuku bespilotnih droga postanu norma. Iako je bespilotni avion korišten u Scalea-ovom pokusu odletio samo kilometar i pol unazad, tim se trudi ugraditi veće udaljenosti (prosječni let organa između bolnica u SAD-u iznosi oko 400 milja) i prema tome dizajnira svoje modele. Slijedeći korak? Izvođenje stvarne transplantacije pomoću isporuke bespilotnih dronova - podvig koji bi mogao biti moguć za manje od desetljeća, prema Scalea.
Uređaj, zajedno s mrežnom platformom koja sadrži GPS organa, omogućuje liječnicima i bolnicama da u stvarnom vremenu pregledaju položaj i status organa. (Joseph Scalea) Budući da UAV postaju urbana prometna stvarnost, jedan je ključni (a ne nimalo trivijalni) izazov spriječiti da se bespilotne letjelice upadaju u druge objekte: zrakoplove u zraku, pješake na zemlji, ptice ili zgrade negdje između. Iz inženjerske perspektive, to znači jasan dizajn stroja i njegove misije. Drona koja se koristi za isporuku bubrega između dvije bolnice u istom gradu mogla bi izgledati vrlo različito od one koja se koristi, na primjer, za prenošenje krvi iz Columbusa u Cleveland; težina i snaga snage razlikuju se ovisno o korisnom opterećenju, udaljenosti i brzini leta, što se sve mora definirati na početku.
Vjetar i vidljivost predstavljaju dodatnu komplikaciju za bespilotne letelice koje trenutno ne mogu letjeti kroz led ili oblak - mehanički problemi koji su zastrašujući, ali nisu nepremostivi, rekao je Jim Gregory, profesor strojarstva na Državnom sveučilištu Ohio i direktor Sveučilišnog istraživačkog centra za svemirske zrakoplove, Gregory se specijalizirao za sjecište aerodinamike i bespilotnih letelica, područje istraživanja koje uključuje sve, od planiranja staze za bespilotne letjelice u zaleđenom okruženju vjetra do situacijske svijesti o kontroli tla.
Prilikom testiranja bespilotnih letjelica, Gregory (koji također uživa u pilotiranju aviona u slobodno vrijeme) ističe tri ključna čimbenika: sposobnost otkrivanja i izbjegavanja prepreka, održavanje stabilne upravljačke veze između bespilotnog zrakoplova i zemaljskog operatera te sposobnost provjere autonomija stroja - to jest dokazuje sigurnost autonomnog sustava. "Postoji dobar slučaj da se organi isporučuju bespilotnim dronovima", kaže on. "Ono što je lakše nego, recimo, Amazonova ideja isporuke zračnog paketa je da će bespilotni letjelica koja dostavlja organe putovati iz jednog dobro kontroliranog okruženja u drugo dobro kontrolirano okruženje", objašnjava on. Uistinu, bolnice su već opremljene helipadima koji mogu primati UAV koji nose organe, a velik dio infrastrukture za isporuku je već uspostavljen.
Gregoryjev najnoviji projekt uključuje zraku od 33 kilometra koja putuje zračnim prostorom u Columbusu u Ohiju. "Stvorili smo svojevrsni koridor za siguran promet UAV-a", kaže on. Ova autocesta na nebu, koju financira ministarstvo prometa Ohio, uskoro bi mogla poslužiti kao predviđena staza za bespilotne letjelice; nada se da će se više moći razvijati zajedno s urbanistima.
U tom će cilju zemaljski kontrolori biti informirani tijekom cijelog putovanja bespilotne letjelice, u onome što bi jednog dana mogao uspostaviti sustav "upravljanja bespilotnim letjelicama zrakoplovom". Trenutno većina bespilotnih letjelica prijavljuje svoj položaj pomoću GPS-a - sličan sustavima koji se koriste u zraku - kontrola prometa za komercijalne avione. Ali kada ljudi putuju 35.000 stopa iznad Zemlje, FAA također prati naš obrt putem radara: transponder opetovano emitira njegovu lokaciju putem nečega što se naziva automatskim ovisnim nadzornim prijenosom (ADS-B). Naravno, FAA nadzor bespilotnih letelica nova je granica, a ona će, bez sumnje, ozbiljno raspravljati na FAA konferenciji u Baltimoreu ovog lipnja. "Ne znam da je FAA točno odredio kako će funkcionirati nadzor dronova", kaže Gregory. "Neki se zalažu za ADS-B, ali sustav bi mogao biti preopterećen ako toliko mnogo bespilotnih letelica leti."
Kratkoročno, Scalea UAV koji isporučuje organe može smanjiti vrijeme hladne ishemije i poboljšati stopu preživljavanja za izolirane pacijente koji čekaju transplantaciju organa; dugoročno nam mogu pomoći da maksimiziramo raspodjelu organa - to jest da uklonimo zemljopisna ograničenja koja su trenutno postavljena na organe kako bi mogla ići bilo gdje u bilo koje vrijeme - što je bitno za širenje bazena davalaca organa širom svijeta.
"Budućnost je impozantnija nego što svi mislimo", kaže Scalea.
