Doctor Robot – az orvosi robotika kezdete
Nem feltétlenül az a speciális robot, amely Luke Skywalker karját irányítja, amit a Star Warsban láthattunk (1). Elég, ha az autó társaságot tart és esetleg beteg gyerekeket szórakoztat a kórházban (2) - mint az Európai Unió által finanszírozott ALIZ-E projektben.
A projekt részeként az XNUMX Nao robotokakik cukorbeteg gyerekekkel kerültek kórházba. Tisztán szociális funkciókra vannak programozva, beszéd- és arcfelismerő képességekkel, valamint különféle didaktikai feladatokkal, amelyek a cukorbetegséggel, annak lefolyásával, tüneteivel és kezelési módszereivel kapcsolatos információkkal kapcsolatosak.
A szenvedőtársakként való együttérzés nagyszerű ötlet, de mindenhonnan érkeznek jelentések, hogy a robotok komolyan vállalják az orvosi munkát. Köztük például a Veebot, amelyet egy kaliforniai startup hozott létre. Feladata az, hogy vért vegyen elemzéshez (3).
A készülék infravörös "látó" rendszerrel van felszerelve, és a kamerát a megfelelő vénára irányítja. Miután megtalálta, ultrahanggal tovább vizsgálja, hogy belefér-e a tűüregbe. Ha minden rendben van, tűt szúr és vért vesz.
Az egész eljárás körülbelül egy percig tart. A Veebot véredénykiválasztási pontossága 83 százalék. Kis? Hasonló eredményt ér el egy ápolónő, aki ezt kézzel végzi. Ezenkívül a Veebot várhatóan meghaladja a 90%-ot a klinikai vizsgálatok idejére.
1. Robotdoktor a Star Warsból
2. Robot, amely a gyerekeket kíséri a kórházban
Az űrben kellett dolgozniuk.
építési ötlet sebészeti robotok stb. Az 80-as és 90-es években az amerikai NASA intelligens műtőszobákat épített, amelyeket az űrkutatási programokban részt vevő űrhajók és orbitális bázisok felszereléseként használtak.
3. Veebot - egy robot vér gyűjtésére és elemzésére
Bár a programok lezárultak, az Intuitive Surgical kutatói tovább dolgoztak a robotsebészeten, és magáncégek finanszírozták erőfeszítéseiket. Az eredmény a da Vinci lett, amelyet először Kaliforniában mutattak be a 90-es évek végén.
De először a világon az első sebészeti robot Az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala által 1994-ben jóváhagyott és használatra engedélyezett AESOP robotrendszer volt.
Feladata a kamerák megtartása és stabilizálása volt a minimálisan invazív műtétek során. Ezután következett a ZEUS, egy laparoszkópos sebészetben használt háromkarú, kormányozható robot (4), amely nagyon hasonlít a később megjelenő da Vinci robothoz.
2001 szeptemberében, amikor New Yorkban tartózkodott, Jacques Maresco egy strasbourgi klinikán eltávolította az epehólyagját egy 68 éves betegnek a ZEUS robotsebészeti rendszerrel.
Valószínűleg a ZEUS legfontosabb előnye, mint mindenki másnak sebészeti robot, a kézremegés hatásának teljes megszüntetése volt, amitől még a világ legtapasztaltabb és legjobb sebészei is szenvednek.
4. ZEUS robot és vezérlőállomás
A robot pontos a megfelelő szűrő használatának köszönhetően, amely az emberi kézfogásra jellemző, körülbelül 6 Hz-es rezgéseket szünteti meg. A már említett da Vinci (5) 1998 elején vált híressé, amikor egy francia csapat végrehajtotta a világ első egyetlen coronaria bypass műtétét.
Néhány hónappal később sikeresen elvégezték a mitrális billentyű műtétet, i.e. műtét a szív belsejében. Az akkori orvostudomány számára ez egy olyan esemény volt, mint a Pathfinder szonda 1997-ben a Mars felszínén történő landolása.
Da Vinci négy, műszerekben végződő karja kis bőrmetszéseken keresztül jut be a páciens testébe. A készüléket a konzolnál ülő sebész irányítja, technikai látórendszerrel felszerelt, ennek köszönhetően három dimenzióban, HD felbontásban, natúr színekben és 10x-es nagyításban tekinti meg az operált helyet.
Ez a fejlett technika lehetővé teszi a beteg szövetek teljes eltávolítását, különösen a rákos sejtek által érintetteket, valamint a nehezen elérhető helyek, például a medence vagy a koponya alapjának vizsgálatát.
Más orvosok akár több ezer kilométeres távolságban is megfigyelhetik da Vinci műtéteit. Ez lehetővé teszi bonyolult sebészeti beavatkozások elvégzését a legelismertebb szakemberek tudásával anélkül, hogy a műtőbe vinnék őket.
Orvosi robotok típusai Sebészeti robotok - legfontosabb jellemzőjük a megnövelt pontosság és az ezzel járó csökkent hibakockázat. Rehabilitációs munkák - tartós vagy átmeneti funkciósérültek (gyógyulási időszakban), valamint fogyatékkal élők, idősek életének megkönnyítése, támogatása.
A legnagyobb csoportot: diagnosztika és rehabilitáció (általában terapeuta felügyelete mellett, és a beteg által önállóan, főként telerehabilitációban), testhelyzetváltoztatás, ágyban végzett gyakorlatok (robotágyak), mobilitás javítása (robot kerekesszék mozgássérülteknek, ill. exoskeletonok), ápolás (robotok), tanulási és munkasegítés (robotizált munkahelyek vagy robotszobák), valamint bizonyos kognitív zavarok terápiája (terápiás robotok gyerekeknek és időseknek).
A biorobotok emberek és állatok utánzására tervezett robotok csoportja, amelyeket kognitív célokra használunk. Példa erre egy japán oktatási robot, amelyet a leendő orvosok sebészeti képzésre használnak. A műtét során asszisztenst helyettesítő robotok – fő alkalmazási területük a sebész azon képessége, hogy tudja irányítani a robotkamera pozícióját, ami jó „rálátást” biztosít az operált helyekre.
Lengyel robot is van
Történet orvosi robotika Lengyelországban 2000-ben indult a Zabrzei Szívsebészeti Fejlesztési Alapítvány tudósai, akik a RobinHeart robotcsalád prototípusát fejlesztették ki (6). Szegmentált szerkezettel rendelkeznek, amely lehetővé teszi a megfelelő felszerelés kiválasztását a különféle műveletekhez.
A következő modellek készültek: RobinHeart 0, RobinHeart 1 - független alappal és ipari számítógéppel vezérelve; RobinHeart 2 - a műtőasztalhoz rögzítve, két konzollal, amelyre sebészeti műszereket vagy endoszkópos kamerával ellátott látópályát szerelhet fel; A RobinHeart mc2 és a RobinHeart Vision az endoszkóp vezérlésére szolgál.
Kezdeményező, koordinátor, feltételezések, művelettervezés és számos mechatronikai projektmegoldás alkotója. Lengyel sebészeti robot Robinhart orvos volt. Zbigniew Nawrat. Együtt a néhai prof. Zbigniew Religa volt a keresztapja minden olyan munkának, amelyet zabrzei szakemberek végeztek az akadémiai központokkal és kutatóintézetekkel egyeztetve.
A RobinHearton dolgozó tervezők, elektronikai, informatikai és mechanikusok csoportja folyamatosan konzultált az orvosi csapattal, hogy meghatározzák, milyen javításokat kell végrehajtani.
„2009 januárjában a Katowice-i Sziléziai Orvostudományi Egyetem Kísérleti Orvostudományi Központjában az állatok kezelésekor a robot könnyedén végrehajtott minden rábízott feladatot. Jelenleg a tanúsítványok kiállítása folyik róla.
6. Lengyel orvosi robot RobinHeart
Ha találunk szponzorokat, sorozatgyártásba kerül” – mondta Zbigniew Nawrat, a Zabrze-i Szívsebészet Fejlesztéséért Alapítvány munkatársa. A lengyel dizájn sokban hasonlít az amerikai da Vincihez – lehetővé teszi 3D-s kép készítését HD minőségben, kiküszöböli a kézremegést, és a műszerek teleszkóposan behatolnak a páciensbe.
A RobinHeart nem speciális joystickekkel vezérli, mint a da Vinciét, hanem gombokkal. Egykezes polírozás robot sebész akár két szerszámot is kezelhet, amelyek ráadásul bármikor eltávolíthatók, például kézi használathoz.
Sajnos az első lengyel sebészeti robot jövője továbbra is nagyon bizonytalan. Eddig csak egy mc2 van, amelyen még nem műtöttek meg élő beteget. Ok? Nincs elég befektető.
Dr. Navrat évek óta keresi őket, de a RobinHeart robotok bevezetése a lengyel kórházakban körülbelül 40 millió zł-t igényel. Tavaly decemberben bemutatták egy könnyű, hordozható videókövető robot prototípusát, amely számos klinikai alkalmazásra alkalmas: RobinHeart PortVisionAble.
Felépítését a Nemzeti Kutatási és Fejlesztési Központ, a Szívsebészet Fejlesztési Alap forrásai és számos szponzor finanszírozta. Idén a tervek szerint három modell jelenik meg a készülékből. Ha az Etikai Bizottság hozzájárul ahhoz, hogy ezeket klinikai kísérletben használják fel, akkor azokat kórházi környezetben tesztelik.
Nem csak műtét
Az elején említettük a kórházban gyerekekkel dolgozó, vért gyűjtő robotokat. Az orvostudomány több „társadalmi” felhasználást találhatna ezeknek a gépeknek.
Példa erre robot logopédus A Dél-Kaliforniai Egyetemen létrehozott Bandit az autizmussal élő gyermekek terápiájának támogatására szolgál. Úgy néz ki, mint egy játék, amelyet arra terveztek, hogy megkönnyítse a betegekkel való érintkezést.
7. Robot Clara nővérnek öltözve
„Szemében” két kamera található, és a beépített infravörös érzékelőknek köszönhetően a két keréken mozgó robot képes meghatározni a gyermek helyzetét és megtenni a megfelelő lépéseket.
Alapesetben először megpróbálja megközelíteni a kis beteget, de amikor elszalad, megáll és int neki a közeledéshez.
Jellemzően a gyerekek közelednek a robothoz, és kapcsolatot alakítanak ki vele, mivel képes „arckifejezésekkel” kifejezni érzelmeit.
Ez lehetővé teszi, hogy a gyerekek bekapcsolódjanak a játékba, és a robot jelenléte megkönnyíti a társas interakciókat, például a beszélgetést is. A robot kamerái a gyermek viselkedését is rögzítik, támogatva az orvos által vezetett terápiát.
Rehabilitációs munka pontosságot és ismételhetőséget biztosítva lehetővé teszik a terapeuták kevésbé bevonásával végzett gyakorlatok elvégzését a betegeken, amivel csökkenthetők a költségek és nőhet a kezelés alatt állók száma (a támogatott exoskeletont a rehabilitációs robotok egyik legfejlettebb formájának tartják).
Ezenkívül az ember számára elérhetetlen pontosság lehetővé teszi a rehabilitációs idő csökkentését a nagyobb hatékonyság miatt. használat rehabilitációs robotok azonban a biztonság érdekében a terapeuták felügyelete szükséges. A betegek gyakran nem vesznek észre túl sok fájdalmat edzés közben, tévesen azt hiszik, hogy például nagyobb adag edzés gyorsabb eredményhez vezet.
A túlzott fájdalomérzetet a hagyományos terápiás szolgáltató valószínűleg gyorsan észreveszi, csakúgy, mint a túl könnyű gyakorlatokat. Biztosítani kell a rehabilitáció robot segítségével történő vészhelyzeti megszakításának lehetőségét is, például ha a vezérlési algoritmus meghibásodik.
Robot Clara (7), a USC Interaction Lab készítette. robotápolónő. Előre meghatározott útvonalakon halad, észleli az akadályokat. A betegek felismerése az ágyak mellett elhelyezett kódok beolvasásával történik. A robot előre rögzített utasításokat jelenít meg a rehabilitációs gyakorlatokhoz.
A diagnosztikai célú kommunikáció a pácienssel az „igen” vagy „nem” válaszokon keresztül történik. A robot szívműtéteket követő emberek számára készült, akiknek több napon keresztül óránként 10-szer kell spirometriás gyakorlatokat végezniük. Lengyelországban is létrehozták. rehabilitációs robot.
Michal Mikulski, a Gliwice-i Sziléziai Műszaki Egyetem Irányítási és Robotikai Tanszékének munkatársa fejlesztette ki. A prototípus egy exoskeleton volt – a páciens kezén hordott eszköz, amely képes elemezni és javítani az izomműködést. Azonban csak egy beteget tudna kiszolgálni, és nagyon drága lenne.
A tudósok úgy döntöttek, hogy olcsóbb helyhez kötött robotot hoznak létre, amely segíthet a test bármely részének rehabilitációjában. A robotika iránti lelkesedés mellett azonban érdemes megjegyezni, hogy a használata robotok az orvostudományban nemcsak rózsákkal van teleszórva. Például a műtéteknél ez jelentős költségekkel jár.
A lengyelországi da Vinci rendszert alkalmazó eljárás körülbelül 15-30 ezerbe kerül. PLN, és tíz eljárás után új eszközkészletet kell vásárolnia. Az NHF nem téríti meg az ezen a berendezésen végzett műveletek költségeit körülbelül 9 millió PLN összegben.
Hátránya az is, hogy megnő a beavatkozás időigénye, ami azt jelenti, hogy a páciensnek hosszabb ideig altatásban kell maradnia, és mesterséges keringésbe kell kapcsolnia (szívműtét esetén).
