Doctor Robot - začiatok lekárskej robotiky

Nemusí to byť špecializovaný robot ovládajúci rameno Luka Skywalkera, ktorého sme videli v Hviezdnych vojnách (1). Stačí, aby auto robilo spoločnosť a možno aj zabavilo choré deti v nemocnici (2) – ako v projekte ALIZ-E financovanom Európskou úniou.

V rámci tohto projektu, XNUMX Nao robotyktorí boli hospitalizovaní s deťmi s diabetes mellitus. Sú naprogramované na čisto sociálne funkcie, vybavené schopnosťami rozpoznávania reči a tváre, ako aj rôznymi didaktickými úlohami súvisiacimi s informáciami o cukrovke, jej priebehu, príznakoch a metódach liečby.

Vcítiť sa do spolutrpiaceho je skvelý nápad, no odvšadiaľ prichádzajú správy o tom, že roboty sa vážne venujú skutočnej lekárskej práci. Medzi nimi napríklad Veebot, ktorý vytvoril kalifornský startup. Jeho úlohou je odobrať krv na rozbor (3).

Prístroj je vybavený infračerveným systémom „videnia“ a zameraním kamery na príslušnú žilu. Keď ho nájde, ďalej ho skúma ultrazvukom, či sa zmestí do dutiny ihly. Ak je všetko v poriadku, napichne ihlu a odoberie krv.

Celý postup trvá asi minútu. Presnosť výberu krvných ciev Veebotom je 83 percent. málo? Sestra, ktorá to robí ručne, má podobný výsledok. Okrem toho sa očakáva, že Veebot v čase klinických skúšok prekročí 90 %.

1. Robot Doctor zo Star Wars

2. Robot, ktorý sprevádza deti v nemocnici

Museli pracovať vo vesmíre.

stavebný nápad chirurgické roboty atď. V 80. a 90. rokoch minulého storočia americká NASA vybudovala inteligentné operačné miestnosti, ktoré mali slúžiť ako vybavenie pre kozmické lode a orbitálne základne zúčastňujúce sa programov prieskumu vesmíru.

3. Veebot - robot na odber a analýzu krvi

Hoci sa programy uzavreli, výskumníci z Intuitive Surgical pokračovali v práci na robotickej chirurgii, pričom ich úsilie financovali súkromné ​​spoločnosti. Výsledkom bol da Vinci, prvýkrát predstavený koncom 90. rokov v Kalifornii.

Najprv však prvý na svete chirurgický robot schválený a schválený na použitie v roku 1994 americkým Food and Drug Administration bol robotický systém AESOP.

Jeho úlohou bolo držať a stabilizovať kamery počas minimálne invazívnych operácií. Ďalším na rade bol ZEUS, trojramenný, ovládateľný robot používaný v laparoskopickej chirurgii (4), veľmi podobný robotovi da Vinci, ktorý príde neskôr.

V septembri 2001 v New Yorku Jacques Maresco odstránil žlčník 68-ročnému pacientovi na klinike v Štrasburgu pomocou robotického chirurgického systému ZEUS.

Asi najdôležitejšia výhoda ZEUS, ako každého iného chirurgický robot, bola úplná eliminácia efektu chvenia rúk, ktorým trpia aj tí najskúsenejší a najlepší chirurgovia sveta.

4. Robot a riadiaca stanica ZEUS

Robot je presný vďaka použitiu vhodného filtra, ktorý eliminuje vibrácie s frekvenciou cca 6 Hz, ktoré sú typické pre podanie ruky človekom. Spomínaný da Vinci (5) sa preslávil začiatkom roku 1998, keď francúzsky tím vykonal prvú operáciu koronárneho bypassu na svete.

O pár mesiacov bola úspešne vykonaná operácia mitrálnej chlopne, t.j. operácia vo vnútri srdca. Pre vtedajšiu medicínu to bola udalosť porovnateľná s pristátím sondy Pathfinder na povrchu Marsu v roku 1997.

Da Vinciho štyri ramená, končiace nástrojmi, vstupujú do tela pacienta cez malé rezy na koži. Prístroj ovláda chirurg sediaci pri konzole, vybavený systémom technického videnia, vďaka ktorému si prezerá operované miesto trojrozmerne, v HD rozlíšení, v prirodzených farbách a s 10-násobným zväčšením.

Táto pokročilá technika umožňuje úplné odstránenie chorého tkaniva, najmä postihnutého rakovinovými bunkami, ako aj kontrolu ťažko dostupných miest, ako je panva alebo spodina lebečnej.

Iní lekári môžu pozorovať da Vinciho operácie aj na miestach vzdialených tisíce kilometrov. To umožňuje vykonávať zložité chirurgické zákroky s využitím znalostí najuznávanejších odborníkov bez toho, aby ich museli priviesť na operačnú sálu.

Typy medicínskych robotov Chirurgické roboty - ich najdôležitejšou vlastnosťou je zvýšená presnosť a s tým spojené zníženie rizika chyby. Rehabilitačné práce - uľahčujú a podporujú život ľudí s trvalými alebo prechodnými funkčnými poruchami (v období rekonvalescencie), ako aj zdravotne postihnutých a seniorov.  

Najväčšia skupina sa využíva na: diagnostiku a rehabilitáciu (zvyčajne pod dohľadom terapeuta, aj samostatne pacientom, hlavne pri telerehabilitácii), zmenu polôh a cvičenia na lôžku (robotické lôžka), zlepšenie pohyblivosti (robotické invalidné vozíky pre invalidov resp. exoskeletony) starostlivosť (roboty), akademická a pracovná asistencia (robotické pracovné priestory alebo robotické miestnosti) a terapia určitých kognitívnych porúch (terapeutické roboty pre deti a starších ľudí).

Bioroboty sú skupinou robotov navrhnutých na napodobňovanie ľudí a zvierat, ktoré používame na kognitívne účely. Príkladom je japonský edukačný robot, ktorého budúci lekári využívajú na výcvik v chirurgii. Roboty, ktoré nahrádzajú asistenta pri operácii – ich hlavná aplikácia sa týka schopnosti chirurga ovládať polohu robotickej kamery, ktorá poskytuje dobrý „výhľad“ na operované miesta.

Je tam aj poľská robota

Príbeh lekárska robotika v Poľsku začali v roku 2000 vedci zo Zabrze Cardiac Surgery Development Foundation, ktorí vyvíjali prototyp robotov z rodiny RobinHeart (6). Majú segmentovanú štruktúru, ktorá vám umožňuje vybrať si správne vybavenie pre rôzne operácie.

Boli vytvorené tieto modely: RobinHeart 0, RobinHeart 1 - s nezávislou základňou a riadené priemyselným počítačom; RobinHeart 2 - pripevnený k operačnému stolu, s dvoma konzolami, na ktoré môžete nainštalovať chirurgické nástroje alebo sledovaciu dráhu s endoskopickou kamerou; Na ovládanie endoskopu sa používajú RobinHeart mc2 a RobinHeart Vision.

Iniciátor, koordinátor, tvorca predpokladov, plánovania operácií a mnohých mechatronických projektových riešení. Poľský chirurgický robot Robinhart bol lekár. Zbigniew Nawrat. Spolu so zosnulým prof. Zbigniew Religa bol krstným otcom všetkých prác vykonaných odborníkmi zo Zabrze v spolupráci s akademickými centrami a výskumnými ústavmi.

Skupina dizajnérov, elektroniky, IT a mechanikov, ktorí pracovali na RobinHeart, neustále konzultovali s lekárskym tímom, aby určili, aké opravy je potrebné urobiť.

„V januári 2009 v Centre experimentálnej medicíny Sliezskej lekárskej univerzity v Katoviciach pri ošetrovaní zvierat robot bez problémov plnil všetky úlohy, ktoré mu boli pridelené. V súčasnosti sa naň vydávajú certifikáty.

6. Poľský lekársky robot RobinHeart

Keď nájdeme sponzorov, dostane sa do sériovej výroby,“ povedal Zbigniew Nawrat z Nadácie pre rozvoj kardiochirurgie v Zabrze. Poľský dizajn má veľa spoločného s americkým da Vinci - umožňuje vytvárať 3D obraz v HD kvalite, eliminuje chvenie rúk a prístroje teleskopicky prenikajú do pacienta.

RobinHeart sa neovláda špeciálnymi joystickmi ako da Vinci, ale tlačidlami. Leštenie jednou rukou robotický chirurg schopný ovládať až dva nástroje, ktoré je navyše možné kedykoľvek odobrať, napríklad ich použiť manuálne.

Bohužiaľ, budúcnosť prvého poľského chirurgického robota zostáva veľmi neistá. Zatiaľ je len jeden mc2, ktorý ešte neoperoval živého pacienta. príčina? Nie je dostatok investorov.

Doktor Navrat ich hľadá už mnoho rokov, no na zavedenie robotov RobinHeart v poľských nemocniciach je potrebných asi 40 miliónov zlotých. V decembri minulého roku bol predstavený prototyp ľahkého prenosného robota na sledovanie videa pre široké spektrum klinických aplikácií: RobinHeart PortVisionAble.

Jeho výstavbu financovalo Národné centrum výskumu a vývoja, prostriedky z Fondu rozvoja kardiochirurgie a mnohí sponzori. V tomto roku sa plánuje vydanie troch modelov zariadenia. Ak etická komisia súhlasí s ich použitím v klinickom experimente, budú testované v nemocničnom prostredí.

Nielen chirurgia

Na začiatku sme spomenuli roboty pracujúce s deťmi v nemocnici a odber krvi. Medicína môže nájsť pre tieto stroje viac „sociálneho“ využitia.

Príkladom je robot logopéd Bandit, vytvorený na University of Southern California, je určený na podporu terapie pre deti s autizmom. Vyzerá to ako hračka, ktorá je určená na uľahčenie kontaktu s chorými.

7. Robot Clara oblečená ako zdravotná sestra

V jeho „očiach“ sú dve kamery a robot, ktorý sa pohybuje na dvoch kolesách, je vďaka nainštalovaným infračerveným senzorom schopný určiť polohu dieťaťa a podniknúť príslušné kroky.

Štandardne sa snaží k malému pacientovi pristúpiť ako prvý, no keď utečie, zastaví sa a gestom mu ukáže, aby sa priblížil.

Zvyčajne sa deti priblížia k robotovi a vytvoria si s ním väzbu vďaka jeho schopnosti vyjadrovať emócie „výrazmi tváre“.

To umožňuje deťom zapojiť sa do hry a prítomnosť robota tiež uľahčuje sociálne interakcie, ako je konverzácia. Kamery robota tiež umožňujú zaznamenávať správanie dieťaťa, čím podporujú terapiu poskytovanú lekárom.

Rehabilitačné práce poskytujú presnosť a opakovateľnosť, umožňujú vykonávať cvičenia na pacientoch s menším zapojením terapeutov, čo môže znížiť náklady a zvýšiť počet ľudí podstupujúcich liečbu (podporovaný exoskelet je považovaný za jednu z najmodernejších foriem rehabilitačného robota).

Okrem toho presnosť, nedosiahnuteľná pre osobu, umožňuje skrátiť rehabilitačné obdobie kvôli väčšej účinnosti. použitie rehabilitačné roboty na zaistenie bezpečnosti je však potrebný dohľad terapeutov. Pacienti často pri cvičení nezaznamenajú prílišnú bolesť, mylne sa domnievajú, že napríklad vyššia dávka cvičenia vedie k rýchlejším výsledkom.

Tradičný poskytovateľ terapie si pravdepodobne rýchlo všimne nadmerné pocity bolesti, rovnako ako príliš ľahké cvičenie. Taktiež je potrebné zabezpečiť možnosť núdzového prerušenia rehabilitácie pomocou robota, napríklad pri zlyhaní riadiaceho algoritmu.

Robot Clara (7), vytvorený USC Interaction Lab. robot sestra. Pohybuje sa po vopred určených trasách a zisťuje prekážky. Pacienti sú rozpoznaní skenovacími kódmi umiestnenými vedľa postelí. Robot zobrazuje vopred nahrané pokyny pre rehabilitačné cvičenia.

Komunikácia na diagnostické účely s pacientom prebieha prostredníctvom odpovedí „áno“ alebo „nie“. Robot je určený pre ľudí po kardiologických výkonoch, ktorí potrebujú vykonávať spirometrické cvičenia až 10-krát za hodinu počas niekoľkých dní. Vznikla aj v Poľsku. rehabilitačný robot.

Vyvinul ho Michal Mikulski, pracovník Katedry riadenia a robotiky Sliezskej technickej univerzity v Gliwiciach. Prototypom bol exoskelet - zariadenie, ktoré sa nosí na pacientovej ruke a je schopné analyzovať a zlepšiť funkciu svalov. Mohla by však slúžiť len jednému pacientovi a bola by veľmi drahá.

Vedci sa rozhodli vytvoriť lacnejšieho stacionárneho robota, ktorý by mohol pomôcť pri rehabilitácii ktorejkoľvek časti tela. So všetkým nadšením pre robotiku je však potrebné pripomenúť, že použitie roboty v medicíne je obsypaný nielen ružami. Napríklad v chirurgii je to spojené so značnými nákladmi.

Procedúra pomocou systému da Vinci, ktorý sa nachádza v Poľsku, stojí asi 15-30 tisíc. PLN a po desiatich procedúrach si musíte kúpiť novú sadu nástrojov. NHF neprepláca náklady na operácie vykonané na tomto zariadení vo výške približne 9 miliónov PLN.

Nevýhodou je aj predĺženie času potrebného na výkon, čo znamená, že pacient musí zostať dlhšie v narkóze a musí byť napojený na umelý obeh (v prípade operácie srdca).