Doctor Robot – medicinos robotikos pradžia

Tai nebūtinai turi būti specialus robotas, valdantis Luke'o Skywalkerio ranką, kurią matėme „Žvaigždžių karuose“ (1). Mašinai tereikia palaikyti kompaniją ir galbūt linksminti sergančius vaikus ligoninėje (2) – kaip ir projekte ALIZ-E, finansuojamame Europos Sąjungos.

Kaip šio projekto dalis, XNUMX Nao robotaikurie buvo paguldyti į ligoninę su diabetu sergančiais vaikais. Jie užprogramuoti grynai socialinėms funkcijoms, aprūpinti kalbos ir veido atpažinimo įgūdžiais, taip pat įvairiomis didaktinėmis užduotimis, susijusiomis su informacija apie diabetą, jo eigą, simptomus ir gydymo metodus.

Užjaučiantis kaip ligonių ligoniai yra puiki idėja, tačiau visur yra pranešimų, kad robotai rimtai žiūri į tikrą medicinos darbą. Tarp jų, pavyzdžiui, Kalifornijos startuolio sukurtas Veebot. Jo užduotis – paimti kraują analizei (3).

Prietaisas turi infraraudonųjų spindulių „regėjimo“ sistemą ir nukreipia kamerą į atitinkamą veną. Radęs jį toliau tiria ultragarsu ir tikrina, ar jis telpa į adatos ertmę. Jei viskas gerai, jis įsmeigia adatą ir paima kraują.

Visa procedūra trunka apie minutę. Veeboto kraujagyslių pasirinkimo tikslumas siekia 83 proc. Mažas? Slaugytoja, daranti tai rankiniu būdu, turi panašų rezultatą. Be to, tikimasi, kad iki klinikinių tyrimų „Veebot“ viršys 90 proc.

1. Gydytojas robotas iš „Žvaigždžių karų“.

2. Robotas, lydintis vaikus ligoninėje

Jie turėjo dirbti kosmose.

Pastato idėja chirurginiai robotai ir tt Devintajame ir devintajame dešimtmetyje NASA buvo pastatytos išmaniosios operacinės, kurios buvo naudojamos kaip įranga erdvėlaiviams ir orbitinėms bazėms, dalyvaujančioms kosmoso tyrimų programose.

3. Veebot – robotas kraujui rinkti ir analizuoti

Nors programos buvo uždarytos, „Intuitive Surgical“ mokslininkai toliau dirbo su robotine chirurgija, o privačios įmonės finansavo jų pastangas. Rezultatas buvo da Vinci, pirmą kartą pristatytas 90-ųjų pabaigoje Kalifornijoje.

Bet pirmas pasaulyje chirurginis robotas 1994 m. JAV maisto ir vaistų administracija patvirtino ir leido naudoti robotų sistemą AESOP.

Jo darbas buvo laikyti ir stabilizuoti kameras atliekant minimaliai invazines chirurgines procedūras. Kitas buvo ZEUS, valdomas trijų rankų robotas, naudojamas laparoskopinėje chirurgijoje (4), labai panašus į da Vinci robotą, kuris pasirodys vėliau.

2001 m. rugsėjį, būdamas Niujorke, Jacquesas Maresco, naudodamas ZEUS robotinę chirurginę sistemą, Strasbūro klinikoje pašalino 68 metų paciento tulžies pūslę.

Turbūt svarbiausias ZEUS privalumas, kaip ir visų kitų chirurginis robotas, buvo visiškai panaikintas rankų drebėjimo efektas, kuris paveikia net labiausiai patyrusius ir geriausius pasaulio chirurgus.

4. ZEUS robotas ir valdymo stotis

Robotas yra tikslus, nes naudojamas atitinkamas filtras, kuris pašalina vibracijas, kurių dažnis yra apie 6 Hz, būdingas žmogaus rankos paspaudimui. Jau minėtasis da Vinci (5) išgarsėjo 1998 metų pradžioje, kai prancūzų komanda atliko pirmąją pasaulyje vienintelę vainikinių arterijų šuntavimo operaciją.

Po kelių mėnesių sėkmingai atlikta mitralinio vožtuvo operacija, t.y. operacija širdies viduje. Tuo metu medicinai tai buvo įvykis, panašus į zondo „Pathfinder“ nusileidimą Marso paviršiuje 1997 m.

Keturios Da Vinčio rankos, baigiančios instrumentais, per mažus odos pjūvius patenka į paciento kūną. Prietaisą valdo prie pulto sėdintis chirurgas, aprūpintas technine regėjimo sistema, kurios dėka operuojamą zoną apžiūri trimačiais, HD raiška, natūraliomis spalvomis ir 10x padidinimu.

Ši pažangi technika leidžia visiškai pašalinti ligotus audinius, ypač pažeistus vėžinių ląstelių, taip pat ištirti sunkiai pasiekiamas vietas, tokias kaip dubens ar kaukolės pagrindas.

Kiti gydytojai da Vinčio operacijas gali stebėti net už kelių tūkstančių kilometrų. Tai leidžia atlikti sudėtingas chirurgines procedūras, naudojant gerbiamų specialistų žinias, neįnešant jų į operacinę.

Medicininių robotų tipai Chirurginiai robotai – svarbiausia jų savybė yra padidėjęs tikslumas ir su tuo susijusi sumažėjusi klaidų rizika. Reabilitacinis darbas – palengvina ir palaiko žmonių, turinčių nuolatinių ar laikinų funkcijų sutrikimų (reabilitacijos laikotarpiu), taip pat neįgaliųjų ir senyvo amžiaus žmonių gyvenimą.  

Didžiausia grupė naudojama: diagnostikai ir reabilitacijai (dažniausiai prižiūrint terapeutui, o pacientui savarankiškai, daugiausia telereabilitacijoje), padėčių keitimui ir pratimams lovoje (robotinės lovos), mobilumo gerinimui (neįgaliesiems skirti robotiniai vežimėliai ir egzoskeletai), priežiūra (robotai), pagalba studijuojant ir dirbant (robotinės darbo vietos ar robotų kambariai), tam tikrų pažinimo sutrikimų terapija (terapiniai robotai vaikams ir pagyvenusiems žmonėms).

Biorobotai – tai žmonėms ir gyvūnams imituoti sukurta robotų grupė, kurią naudojame pažinimo tikslais. Pavyzdys – japonų mokomasis robotas, ant kurio būsimi gydytojai mokosi chirurgijos. Robotai, pakeičiantys asistentą operacijos metu - pagrindinis jų pritaikymas susijęs su chirurgo gebėjimu valdyti roboto kameros padėtį, kuri suteikia gerą operuojamų sričių „vaizdą“.

Yra ir lenkiškas robotas

Istorija medicinos robotika Lenkijoje 2000 m. pradėjo veikti mokslininkai iš Širdies chirurgijos plėtros fondo Zabže, kurdami RobinHeart robotų šeimos prototipą (6). Jie turi segmentuotą struktūrą, leidžiančią pasirinkti tinkamą įrangą įvairioms operacijoms.

Buvo sukurti šie modeliai: RobinHeart 0, RobinHeart 1 – su nepriklausoma baze ir valdomi pramoniniu kompiuteriu; RobinHeart 2 – tvirtinasi prie operacinio stalo, su dviem laikikliais, ant kurių galima montuoti chirurginius instrumentus arba žiūrėjimo takelį su endoskopine kamera; Endoskopui valdyti naudojami RobinHeart mc2 ir RobinHeart Vision.

Projekto iniciatorius, koordinatorius, prielaidų, operacijų planavimo ir daugelio mechatroninių sprendimų kūrėjas. Lenkiškas chirurginis robotas Robinas Hartas buvo gydytojas. Zbignevas Navratas. Kartu su velioniu prof. Zbigniewas Religa buvo viso Zabžes specialistų, konsultuojantis su akademiniais centrais ir tyrimų institutais, darbo krikštatėvis.

Projektuotojų, elektronikos, IT ir mechanikų komanda, dirbusi su RobinHeart, nuolat konsultavosi su medikų komanda, kad nustatytų, kokius pataisymus reikia atlikti.

„2009 metų sausį Silezijos medicinos universiteto Eksperimentinės medicinos centre Katovicuose, gydydamas gyvūnus, robotas nesunkiai atliko visas jam skirtas užduotis. Šiuo metu jam išduodami sertifikatai.

6. Lenkų medicinos robotas RobinHeart

Kai rasime rėmėjų, jis bus pradėtas gaminti serijiniu būdu“, – sakė Zbigniew Nowrat iš Širdies chirurgijos plėtros fondo Zabže. Lenkiškas dizainas turi daug bendro su amerikietišku da Vinci – leidžia formuoti 3D vaizdą HD kokybe, pašalina rankų drebėjimą, o instrumentai teleskopiškai įsiskverbia į paciento vidų.

RobinHeart valdoma ne specialiomis vairasvirtėmis, kaip da Vinci, o mygtukais. Viena ranka lenkiška chirurgas robotas telpa iki dviejų įrankių, kuriuos, be to, galima bet kada nuimti, pavyzdžiui, norint juos naudoti rankiniu būdu.

Deja, pirmojo lenkų chirurgo roboto ateitis išlieka labai neaiški. Kol kas yra tik vienas mc2, kuris dar neoperavo gyvo paciento. Priežastis? Neužtenka investuotojų.

Daktaras Nowratas jų ieškojo daug metų, tačiau RobinHeart robotams pristatyti Lenkijos ligoninėse reikia apie 40 milijonų zlotų. Praėjusį gruodį buvo pristatytas lengvo, nešiojamo vaizdo stebėjimo roboto, skirto įvairioms klinikinėms reikmėms, prototipas: RobinHeart PortVisionAble.

Jo statybą finansavo Nacionalinis tyrimų ir plėtros centras, Širdies chirurgijos plėtros fondas ir daugelis rėmėjų. Šiais metais planuojama išleisti tris įrenginio modelius. Jei Etikos komitetas sutiks juos naudoti klinikiniame eksperimente, jie bus tiriami ligoninės aplinkoje.

Ne tik operacija

Pradžioje paminėjome robotus, dirbančius su vaikais ligoninėje ir renkančius kraują. Medicina gali rasti daugiau „socialinio“ šių mašinų naudojimo būdų.

Pavyzdys yra robotas logopedas Bandit, sukurta Pietų Kalifornijos universitete, skirta remti autizmu sergančių vaikų terapiją. Tai atrodo kaip žaislas, skirtas palengvinti kontaktą su pacientais.

7. Robotė Klara su slaugytojo kostiumu

Jo „akyse“ yra dvi kameros, o įdiegtų infraraudonųjų spindulių jutiklių dėka dviem ratais judantis robotas gali nustatyti vaiko padėtį ir imtis atitinkamų veiksmų.

Pagal numatytuosius nustatymus jis bando pirmas prieiti prie mažojo paciento, bet kai šis pabėga, sustoja ir rodo, kad prieiti.

Paprastai vaikai prisiartins prie roboto ir užmegs su juo ryšį dėl jo gebėjimo išreikšti emocijas veido išraiškomis.

Taip vaikai įsitraukia į žaidimą, o roboto buvimas taip pat palengvina socialinę sąveiką, pavyzdžiui, pokalbį. Roboto kameros taip pat leidžia užfiksuoti vaiko elgesį, palaiko gydytojo teikiamą terapiją.

Reabilitacijos darbai Suteikdami tikslumą ir pakartojamumą, jie leidžia atlikti pratimus pacientams mažiau įtraukiant terapeutus, sumažinant išlaidas ir padidinant gydomų žmonių skaičių (pagalbinis egzoskeletas laikomas viena pažangiausių reabilitacijos roboto formų).

Be to, žmonėms nepasiekiamas tikslumas leidžia sutrumpinti reabilitacijos laiką dėl didesnio efektyvumo. naudojimas reabilitacijos robotai tačiau saugumui užtikrinti reikalinga terapeutų priežiūra. Pacientai dažnai nepraneša apie per didelį skausmą mankštos metu, klaidingai manydami, kad, pavyzdžiui, didesnė fizinio krūvio dozė lemia greitesnius rezultatus.

Tikėtina, kad tradicinės terapijos teikėjas greitai pastebės per didelį skausmo pojūtį, kaip ir per lengvą pratimą. Taip pat būtina užtikrinti galimybę avariniu būdu nutraukti reabilitaciją naudojant robotą, pavyzdžiui, sugedus valdymo algoritmui.

Robotas Clara (7), sukurtas USC Interaction Lab. robotas slaugytoja. Jis juda iš anksto nustatytais maršrutais, aptikdamas kliūtis. Pacientai atpažįstami nuskaitant kodus, esančius šalia jų lovų. Robotas rodo iš anksto įrašytas reabilitacijos pratimų instrukcijas.

Bendravimas diagnostikos tikslais su pacientu vyksta atsakant „taip“ arba „ne“. Robotas skirtas žmonėms po širdies procedūrų, kuriems kelias dienas reikia atlikti spirometrinius pratimus iki 10 kartų per valandą. Jis taip pat buvo sukurtas Lenkijoje. robotas, kuris palengvina reabilitaciją.

Jį sukūrė Silezijos technologijos universiteto Glivicuose Valdymo ir robotikos katedros narys Michalas Mikulskis. Prototipas buvo egzoskeletas – prietaisas, nešiojamas ant paciento rankos, galintis analizuoti ir pagerinti raumenų funkciją. Tačiau jis galėtų aptarnauti tik vieną pacientą ir būtų labai brangus.

Mokslininkai nusprendė sukurti pigesnį stacionarų robotą, kuris galėtų padėti atstatyti bet kurią kūno dalį. Tačiau su visu entuziazmu dėl robotikos, verta prisiminti, kad naudojimas robotai medicinoje jis nusėtas ne tik rožėmis. Pavyzdžiui, chirurgijoje tai siejama su didelėmis išlaidomis.

Procedūra naudojant da Vinci sistemą, esančią Lenkijoje, kainuoja apie 15-30 tūkst. PLN, o po dešimties procedūrų reikia įsigyti naują instrumentų komplektą. NHF nekompensuoja su šia įranga atliktų operacijų išlaidų, siekiančių maždaug 9 mln. zlotų.

Taip pat yra trūkumas, kad pailgėja procedūrai reikalingas laikas, o tai reiškia, kad pacientas turi ilgiau būti anestezijoje ir būti prijungtas prie širdies ir plaučių šuntavimo (širdies operacijos atveju).