Dokter Roboter - den Ufank vun der medizinescher Robotik

Это не обязательно должен быть робот-специалист, управляющий рукой Люка Скайуокера, которого мы видели в «Звездных войнах» (1). Машине достаточно составить компанию и, возможно, развлечь больных детей в больнице (2) — как в проекте ALIZ-E, финансируемом Европейским Союзом.

В рамках этого проекта было подготовлено XNUMX Нао роботыкоторые были госпитализированы с детьми, больными сахарным диабетом. Они запрограммированы на чисто социальные функции, снабжены навыками распознавания речи и мимики, а также различными дидактическими задачами, связанными с информацией о диабете, его течении, симптомах и методах лечения.

Сочувствовать в роли товарищей по больничным страданиям — прекрасная идея, но отовсюду поступают сообщения о том, что роботы всерьез берутся за настоящую медицинскую работу. Среди них, например, Veebot, созданный калифорнийским стартапом. Его задача — взять кровь на анализ (3).

Устройство оснащено системой инфракрасного «зрения» и наведением камеры на соответствующую вену. Как только он ее находит, он дополнительно исследует ее с помощью УЗИ, проверяя, подходит ли она для полости иглы. Если все в порядке, он втыкает иглу и берет кровь.

Вся процедура занимает около минуты. Точность выбора кровеносных сосудов Veebot составляет 83 процента. Маленький? Медсестра, делающая это вручную, имеет аналогичный результат. Кроме того, ожидается, что к моменту клинических испытаний Veebot превысит 90%.

1. Робот – доктор из «Звездных войн»

2. Робот, сопровождающий детей в больнице

Они должны были работать в космосе.

Идея здания хирургические роботы и т.н. в НАСА США в 80-х и 90-х годах были построены интеллектуальные операционные, которые должны были использоваться в качестве оборудования для космических кораблей и орбитальных баз, участвующих в программах покорения космоса.

3. Veebot — робот для сбора и анализа крови

Хотя программы закрылись, исследователи из Intuitive Surgical продолжали работать над роботизированной хирургией, а частные компании финансировали их усилия. Результатом стал да Винчи, впервые представленный в конце 90-х годов в Калифорнии.

Но сначала первый в мире хирургический робот одобренной и одобренной для использования в 1994 году Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США была роботизированная система AESOP.

Его работа заключалась в том, чтобы удерживать и стабилизировать камеры во время малоинвазивных хирургических операций. Следующим был ZEUS — управляемый трехрукий робот, используемый в лапароскопической хирургии (4), очень похожий на робота да Винчи, который появится позже.

В сентябре 2001 года, находясь в Нью-Йорке, Жак Мареско с помощью роботизированной хирургической системы ZEUS удалил желчный пузырь 68-летнему пациенту в клинике Страсбурга.

Наверное самое главное достоинство ZEUS, как и у всех хирургический робот, было полное устранение эффекта дрожания рук, которым страдают даже самые опытные и лучшие хирурги в мире.

4. Робот ZEUS и станция управления

Робот точен благодаря использованию соответствующего фильтра, который устраняет вибрации с частотой около 6 Гц, характерные для рукопожатия человека. Упомянутый выше да Винчи (5) прославился в начале 1998 года, когда французская бригада провела первую в мире одиночную операцию коронарного шунтирования.

Через несколько месяцев была успешно проведена операция на митральном клапане, т.е. операция внутри сердца. Для медицины того времени это было событием, сравнимым с посадкой зонда «Патфайндер» на поверхность Марса в 1997 году.

Четыре руки да Винчи, заканчивающиеся инструментами, входят в тело пациента через небольшие надрезы в кожных покровах. Аппаратом управляет сидящий за пультом хирург, оснащенный системой технического зрения, благодаря которой он просматривает оперируемое место в трех измерениях, в разрешении HD, в естественных цветах и ​​с 10-кратным увеличением.

Такая передовая методика позволяет полностью удалить больные ткани, особенно пораженные раковыми клетками, а также осмотреть труднодоступные места, например, в области таза или основания черепа.

Другие врачи могут наблюдать за операциями да Винчи даже в местах, удаленных на несколько тысяч километров. Это позволяет проводить сложные хирургические процедуры, используя знания самых авторитетных специалистов, не принося их в операционную.

Виды медицинских роботов Хирургические роботы — их важнейшей особенностью является повышенная точность и связанный с этим сниженный риск ошибки. Реабилитационные работы – облегчают и поддерживают жизнь людей с постоянными или временными функциональными нарушениями (в период выздоровления), а также инвалидов и пожилых людей.  

Самая многочисленная группа используется для: диагностики и реабилитации (как правило, под наблюдением терапевта, и самостоятельно пациентом, в основном при телереабилитации), смены положения и упражнений в постели (роботизированные кровати), улучшения подвижности (роботизированные кресла-коляски для инвалидов и экзоскелеты), уход (роботы), помощь в учебе и работе (роботизированные рабочие места или роботизированные комнаты), а также терапия при некоторых когнитивных расстройствах (терапевтические роботы для детей и пожилых людей).

Биороботы — группа роботов, созданных для имитации людей и животных, которых мы используем в познавательных целях. Примером может служить японский образовательный робот, на котором будущие врачи тренируются в хирургии. Роботы, заменяющие ассистента во время операции – основное их применение касается возможности хирурга управлять положением роботизированной камеры, что обеспечивает хороший «обзор» оперируемых мест.

Есть еще польский робот

Geschicht медицинская робототехника в Польше было начато в 2000 году учеными из Фонда развития кардиохирургии Забже, разрабатывающими прототип семейства роботов RobinHeart (6). Они имеют сегментированную структуру, которая позволяет подобрать подходящее оборудование для различных операций.

Были созданы следующие модели: RobinHeart 0, RobinHeart 1 – с независимой базой и управляемые промышленным компьютером; RobinHeart 2 – прикрепляется к операционному столу, с двумя кронштейнами, на которые можно установить хирургические инструменты или смотровую дорожку с эндоскопической камерой; RobinHeart mc2 и RobinHeart Vision используются для управления эндоскопом.

Инициатор, координатор, создатель предположений, планирования операций и многих мехатронных решений проекта. Польский хирургический робот РобинХарт был доктором. Збигнев Наврат. Вместе с покойным проф. Збигнев Релига был крестным отцом всех работ, выполненных специалистами из Забже в консультации с академическими центрами и научно-исследовательскими институтами.

Группа дизайнеров, электронщиков, ИТ и механиков, которые работали над RobinHeart, постоянно консультировались с медицинской командой, чтобы определить, какие исправления необходимо внести в него.

«В январе 2009 года в Центре экспериментальной медицины Медицинского университета Силезии в Катовицах при лечении животных робот легко выполнял все возложенные на него задачи. В настоящее время оформляются сертификаты на него.

6. Польский медицинский робот RobinHeart

Когда найдем спонсоров, он пойдет в серийное производство», — сказал Збигнев Наврат из Фонда развития кардиохирургии в Забже. Польская конструкция имеет много общего с американским да Винчи – она позволяет формировать 3D-изображение в HD качестве, исключает дрожание рук, а инструменты телескопически проникают внутрь пациента.

RobinHeart управляется не специальными джойстиками, как у да Винчи, а кнопками. Одна рука польского робот-хирург способен владеть до двух инструментов, которые, кроме того, можно снять в любой момент, например, чтобы использовать их вручную.

К сожалению, будущее первого польского робота-хирурга остается весьма неопределенным. Пока есть только один mc2, который еще не оперировал живого пациента. Причина? Инвесторов не хватает.

Доктор Наврат искал их в течение многих лет, но для внедрения роботов RobinHeart в польских больницах необходимо около 40 миллионов злотых. В декабре прошлого года был представлен прототип легкого портативного видеотрекового робота для широкого спектра клинических применений: RobinHeart PortVisionAble.

Его строительство финансировалось Национальным центром исследований и разработок, средствами Фонда развития кардиохирургии и многих спонсоров. В этом году планируется выпустить три модели аппарата. Если Комитет по этике согласится использовать их в клиническом эксперименте, они будут протестированы в условиях больницы.

Не только хирургия

В начале мы упомянули роботов, работающих с детьми в больнице и собирающих кровь. Медицина может найти более «социальное» применение этим машинам.

E Beispill ass робот-логопед Bandit, созданный в Университете Южной Калифорнии, предназначен для поддержки терапии детей с аутизмом. Похоже на игрушку, которая предназначена для облегчения контакта с больными.

7. Робот Клара в костюме медсестры

В его «глазах» две камеры, а благодаря установленным инфракрасным датчикам робот, передвигаясь на двух колесах, способен определять положение ребенка и предпринимать соответствующие действия.

По умолчанию он пытается подойти к маленькому пациенту первым, но когда тот убегает, останавливается и жестами подталкивает его к подходу.

Обычно дети подходят к роботу и формируют с ним связь благодаря его способности выражать эмоции «мимикой».

Это позволяет вовлечь детей в игру, а присутствие робота также облегчает социальные взаимодействия, такие как беседа. Камеры робота также позволяют записывать поведение ребенка, поддерживая проводимую врачом терапию.

Реабилитационные работы обеспечивая точность и повторяемость, они позволяют выполнять упражнения с пациентами, с меньшим привлечением терапевтов, что позволяет снизить затраты и увеличить количество людей, проходящих лечение (экзоскелет с поддержкой считается одной из самых передовых форм реабилитационного робота).

Кроме того, недостижимая для человека точность позволяет сократить сроки реабилитации за счет большей эффективности деятельности. использование реабилитационные роботы однако для обеспечения безопасности требуется наблюдение терапевтов. Пациенты часто не отмечают слишком сильную боль во время занятий, ошибочно полагая, что, например, более высокая доза упражнений приводит к более быстрому результату.

Чрезмерное ощущение боли, вероятно, будет быстро замечено поставщиком традиционной терапии, как и слишком легкие упражнения. Также необходимо обеспечить возможность экстренного прерывания реабилитации с использованием робота, например, при сбое алгоритма управления.

Робот Клара (7), созданный USC Interaction Lab. робот-медсестра. Он движется по заранее заданным маршрутам, обнаруживая препятствия. Пациенты распознаются путем сканирования кодов, размещенных рядом с кроватями. Робот отображает заранее записанные инструкции по реабилитационным упражнениям.

Общение в диагностических целях с пациентом происходит посредством ответов «да» или «нет». Робот предназначен для людей после кардиологических процедур, которым необходимо выполнять спирометрические упражнения до 10 раз в час в течение нескольких дней. Он также был создан в Польше. робот, облегчающий реабилитацию.

Его разработал Михал Микульски, сотрудник отдела управления и робототехники Силезского политехнического университета в Гливицах. Прототипом послужил экзоскелет — устройство, надеваемое на руку пациента, способное анализировать и улучшать работу мышц. Однако он мог обслуживать только одного пациента и был бы очень дорогим.

Ученые решили создать более дешевого стационарного робота, который мог бы помочь в реабилитации любой части тела. Однако при всем энтузиазме в отношении робототехники стоит помнить, что использование роботы в медицине он усыпан не только розами. В хирургии, например, это связано со значительными затратами.

Процедура с использованием системы да Винчи, расположенной в Польше, стоит около 15-30 тысяч. PLN, а через десять процедур нужно купить новый набор инструментов. NHF не возмещает затраты на операции, выполненные с этим оборудованием, на сумму около 9 миллионов злотых.

Его недостатком также является увеличение времени, необходимого для процедуры, что означает, что пациент должен дольше оставаться под наркозом и подключаться к искусственному кровообращению (в случае операции на сердце).