Veículos aéreos não tripulados, ou UAVs, são freqüentemente usados para tarefas consideradas perigosas demais para a vigilância aérea tradicional - mapear blocos de gelo no Ártico, por exemplo, ou monitorar incêndios florestais na Califórnia. Por serem relativamente baratos, pequenos, portáteis e manobráveis sob a cobertura de nuvens, os drones foram implantados extensivamente em pesquisas geográficas, desastres ambientais, vigilância e gravação de imagens. Nos últimos anos, porém, a capacidade melhorada de detectar padrões, obter dados em tempo real e detectar obstáculos torna esses robôs voadores ideais para transportar cargas extraordinariamente preciosas: órgãos humanos.
Joseph Scalea, professor assistente de cirurgia no Centro Médico da Universidade de Maryland, começou a testar drones equipados com resfriadores e biossensores que podem monitorar a saúde de um órgão durante sua jornada aérea - o primeiro projeto desse tipo nos últimos 65 anos de transporte de órgãos. Scalea solicitou uma patente para sua tecnologia “Aparelho de Monitoramento de Órgão Humano para Viagens de Longa Distância” (HOMAL), que mede as propriedades biofisiológicas (temperatura, pressão, vibração, altitude) de um órgão. Este dispositivo, juntamente com uma plataforma on-line que possui GPS orgânico, permite que médicos e hospitais visualizem a localização e o status do órgão em tempo real, quase como um serviço de entrega de pizzas ou de carro da Uber. Embora a ciência dos transplantes seja um campo em evolução, o projeto de Scalea leva a pesquisa ao lado do leito, aumentando assim a viabilidade de amostras de sangue e tecidos que precisam ser rapidamente percorridos em distâncias de centenas de milhares de quilômetros.
Antes que o transporte de órgãos pelos UAV possa se tornar uma realidade clínica, no entanto, alguns obstáculos significativos permanecem. Que objeções éticas, se houver, os doadores, os pacientes ou seus médicos têm a idéia de enviar um órgão a um drone não tripulado? O órgão se deteriorará durante o vôo? Como os hospitais e a indústria da aviação irão acomodar um influxo de robôs voadores não tripulados no espaço aéreo limitado do país? Por fim, quem será responsabilizado se um drone não entregar seu órgão ao destinatário intencional no prazo ou de forma alguma?
Quando um paciente precisa de um órgão, cada segundo é importante. Na cirurgia, esse período crítico é conhecido como isquemia fria: o tempo entre o resfriamento de um órgão após o suprimento de sangue foi reduzido e o tempo de aquecimento, restaurando seu suprimento de sangue. A partir do momento em que é removido do corpo, o tecido começa a deteriorar-se, tornando o transporte rápido uma prioridade. Mas o sistema atual de obter um rim ou um coração do ponto A ao ponto B envolve uma rede complexa de correios e aeronaves comerciais - o que significa atrasos frequentes, conexões perdidas, até órgãos perdidos.
Cerca de 33.000 órgãos falecidos são transplantados e transportados todos os anos nos EUA. Uma vez removidos de doadores, fígados, corações, olhos, baços e outras partes do corpo são cuidadosamente embalados e preservados no gelo (um processo que leva até duas horas), antes eles começam sua jornada com uma série de mensageiros. Em primeiro lugar, os órgãos devem ser transportados para o aeroporto, onde aguardam um vôo comercial (isso pode levar até 10 horas), e depois para os carregadores de bagagens, que carregam órgãos com outros fretes; muitas vezes, um segundo voo fretado (um helicóptero) leva os órgãos ao hospital de destino, onde são descarregados por manipuladores e mantidos para recuperação de sangue e biópsia, antes de serem transportados novamente por um mensageiro para um banco de sangue de órgãos, onde um cirurgião pode último recuperá-los.
Todo o processo normalmente leva 24 horas (e isso não leva em conta os atrasos no asfalto) e custa em média US $ 6.000, enquanto um voo fretado - o modo mais comum de transporte para órgãos que precisam voar entre hospitais em diferentes cidades - pode exceder US $ 40.000. A tecnologia da Scalea promete um tempo de viagem dramático e economia de custos: considerando uma distância total de deslocamento de 1.000 milhas, por exemplo, e um drone voando a 200 milhas por hora (metade da velocidade da aeronave comercial), um órgão pode ser transferido do hospital A para o hospital B em cinco horas, com duas horas em cada extremidade para embalagem e transplante, eliminando assim mais de 50% do tempo de viagem. O sistema atual, com suas numerosas conexões e oportunidades para atrasos, torna, assim, uma alternativa viável aos órgãos que distribuem drones, particularmente nos casos em que um receptor de órgãos está a milhares de quilômetros de seu doador.
Scalea enfrenta diariamente os desafios do transporte de órgãos, um empreendimento em que as apostas são muitas vezes de vida ou morte. “Como cirurgião, adoro poder dizer às pessoas que elas terão mais 10 anos de vida”, explica ele. “Aprender que não posso fazer isso porque um órgão perdeu seu voo de conexão, por exemplo, está além do senso comum.” Scalea estava determinada a desenvolver uma alternativa. Ele sabia que a tecnologia já existia; O verdadeiro desafio era cultivar relacionamentos estratégicos - com engenheiros, fabricantes, investidores, médicos e companhias aéreas privadas - para superar a formidável logística de levar uma parte do corpo de um ponto ao outro do globo. “O transporte de órgãos é minha paixão e minha missão”, diz o cirurgião. "Re-inovar tornou-se meu objetivo de carreira."
Três anos atrás, Scalea entrou em contato com o Departamento de Engenharia da Universidade de Maryland e começou a trabalhar na construção de um protótipo, junto com tecnologia que permitiria ao médico e ao controlador de um drone monitorar o status de um órgão ao longo de sua rota aérea. A equipe selecionou o DJI M600 Pro para seu experimento porque seus seis motores estão diretamente abaixo de seus respectivos rotores, o que significa que os rotores são mantidos longe de um compartimento refrigerador inteligente. Essa separação garantiria que um órgão fosse poupado de qualquer calor gerado pelos motores do drone. Órgãos reais foram usados durante o vôo de teste de três milhas em março de 2018 e cuidadosamente monitorados da decolagem ao pouso; eles não apresentavam problemas fisiológicos após sua jornada aérea.
A equipe enfrentou alguns desafios iniciais - tornar um drone pequeno o suficiente para não adicionar peso significativo à carga útil e avaliar se as mudanças na altitude afetariam a viabilidade dos órgãos. (Acontece que os órgãos, assim como os mergulhadores, podem sofrer "as curvas" quando ascendem a altitude muito rapidamente.) Além dos testes estáticos no solo - garantindo que a comunicação entre o aplicativo, a plataforma de TI e o dispositivo seja seguro - Scalea também avaliou seu protótipo em várias temperaturas e forças vibracionais. Testes futuros tentarão prever a função dos órgãos em ambientes em mudança.
Ao mesmo tempo, Scalea trabalhou para desenvolver sua empresa privada, Transplant Logistics and Informatics, e estabeleceu uma parceria formal com a United Network for Organ Sharing, organização sem fins lucrativos que administra o sistema de transplante de órgãos do país.
Ele também iniciou um diálogo com a Administração Federal de Aviação (FAA), o órgão que pode decidir o destino da entrega de órgãos assistida por drone. Atualmente, a lei da aviação restringe o vôo por drones a menos de 400 pés acima do solo, a uma velocidade de 100 milhas por hora ou menos, e determina que os drones voem em linha reta - ou seja, com um caminho visível entre os UAV e os controladores .
A lei não precisa necessariamente mudar no futuro imediato, uma vez que a FAA atualmente administra dispensas específicas para drones, mas um conjunto mais específico de regulamentações pode ser necessário se os órgãos que fornecem drones se tornarem a norma. Embora o drone usado no experimento de Scalea tenha voado a apenas um quilômetro e meio e voltado, a equipe está procurando se posicionar em distâncias maiores (o voo médio entre os hospitais dos EUA é de cerca de 400 milhas) e projetar seus modelos de acordo. O próximo passo? Realizar um transplante real usando entrega de drone - um feito que pode ser possível em menos de uma década, de acordo com Scalea.
O dispositivo, juntamente com uma plataforma on-line que possui GPS de órgãos, permite que médicos e hospitais visualizem a localização e o status do órgão em tempo real. (Joseph Scalea) À medida que os UAVs se tornam uma realidade de tráfego urbano, um dos principais (e não triviais) desafios é evitar que os drones atinjam outros objetos: aviões no ar, pedestres no solo, pássaros ou edifícios em algum lugar entre eles. De uma perspectiva de engenharia, isso significa um design claro tanto da máquina quanto de sua missão. Um drone usado para a entrega de rins entre dois hospitais na mesma cidade pode parecer muito diferente daquele usado para transportar sangue de Columbus para Cleveland, por exemplo; os requisitos de peso e potência serão diferentes dependendo da carga útil, distância e velocidade de vôo, que devem ser definidos no início.
Vento e visibilidade representam complicações adicionais para os drones, que atualmente não podem voar através do gelo ou nuvens - problemas mecânicos que são formidáveis, mas não intransponíveis, de acordo com Jim Gregory, professor de engenharia mecânica da Ohio State University e diretor do Centro de Pesquisa Aeroespacial da Universidade. . Gregory é especialista na interseção de aerodinâmica e drones, uma área de pesquisa que inclui tudo, desde o planejamento do caminho do drone em um ambiente de rajadas de vento até o controle da consciência situacional do solo.
Quando testando vôo UAVs, Gregory (que também gosta de pilotar aviões em seu tempo livre) enfatiza três fatores cruciais: a capacidade de detectar e evitar obstáculos, manter uma ligação de controle robusto entre drone e operador terrestre e a capacidade de verificar um autonomia da máquina - isto é, provando a segurança de um sistema autônomo. "Há um bom caso a ser feito para a entrega de órgãos", diz ele. “O que torna mais fácil do que, digamos, a idéia de entrega de pacotes de ar da Amazon, é que um drone de entrega de órgãos viajará de um ambiente bem controlado para outro ambiente bem controlado”, explica ele. De fato, os hospitais já estão equipados com helipontos que podem receber UAV com órgãos, e grande parte da infraestrutura para entrega já está em vigor.
O mais recente projeto de Gregory envolve um trecho de 33 quilômetros de ar que viaja através do espaço aéreo em Columbus, Ohio. "Criamos uma espécie de corredor para o tráfego UAV seguro", diz ele. Essa estrada no céu, financiada pelo Departamento de Transportes de Ohio, pode em breve servir como um caminho designado para drones; A esperança é que mais como ele pode ser desenvolvido em conjunto com os planejadores da cidade.
Para esse fim, os controladores terrestres ficarão informados durante toda a jornada do drone, no que poderá algum dia formar um sistema de “controle de tráfego aéreo não tripulado”. Atualmente, a maioria dos drones informa sua posição por GPS - semelhante aos sistemas usados pelo ar. controle de tráfego para aviões comerciais. Mas quando os humanos viajam 35.000 pés acima da Terra, a FAA também monitora nossa embarcação via radar: um transponder transmite repetidamente sua localização através de algo chamado Automatic Dependent Surveillance Broadcast (ADS-B). É claro que a vigilância dos drones pela FAA é uma nova fronteira, e sem dúvida será debatida a fundo na conferência da FAA em Baltimore em junho deste ano. "Não sei se a FAA definiu exatamente como a vigilância por drones funcionará", diz Gregory. "Alguns defendem o ADS-B, mas o sistema pode ficar sobrecarregado se houver tantos drones voando por aí".
A curto prazo, os VANTs de distribuição de órgãos de Scalea podem reduzir os tempos de isquemia fria e melhorar a taxa de sobrevida de pacientes isolados que aguardam transplante de órgãos; a longo prazo, eles podem nos ajudar a maximizar a alocação de órgãos - isto é, eliminar as restrições geográficas atualmente colocadas em órgãos, de modo que elas possam ir a qualquer lugar e a qualquer momento - essenciais para a expansão dos grupos de doadores de órgãos em todo o mundo.
"O futuro é mais iminente do que todos pensamos", diz Scalea.
