Doctor Robot - begynnelsen på medisinsk robotikk

Det trenger ikke være spesialroboten som kontrollerer Luke Skywalkers arm som vi så i Star Wars (1). Det er nok for bilen å holde selskap og kanskje underholde syke barn på sykehuset (2) – som i ALIZ-E-prosjektet finansiert av EU.

Som en del av dette prosjektet, XNUMX Nao robotersom ble innlagt på sykehus med barn med diabetes mellitus. De er programmert for rene sosiale funksjoner, utstyrt med tale- og ansiktsgjenkjenningsferdigheter, samt ulike didaktiske oppgaver knyttet til informasjon om diabetes, dens forløp, symptomer og behandlingsmetoder.

Empati som medlidende er en god idé, men det kommer rapporter fra overalt om at roboter tar opp ekte medisinsk arbeid for alvor. Blant dem, for eksempel, Veebot, opprettet av en California-oppstart. Hans oppgave er å ta blod for analyse (3).

Enheten er utstyrt med et infrarødt "vision"-system og retter kameraet mot den tilsvarende blodåren. Når han finner den, undersøker han den videre med en ultralyd for å se om den passer inn i nålehulen. Hvis alt er i orden, stikker han en nål og tar blod.

Hele prosedyren tar omtrent ett minutt. Veebots blodkarutvalgsnøyaktighet er 83 prosent. Litt? En sykepleier som gjør dette for hånd har et lignende resultat. I tillegg forventes Veebot å overstige 90 % innen kliniske studier.

1. Robot Doctor fra Star Wars

2. En robot som følger barn på sykehuset

De måtte jobbe i verdensrommet.

byggeidé kirurgiske roboter etc. På 80- og 90-tallet bygde amerikanske NASA intelligente operasjonsrom som skulle brukes som utstyr for romfartøyer og orbitale baser som deltok i romutforskningsprogrammer.

3. Veebot - en robot for å samle og analysere blod

Selv om programmene stengte, fortsatte forskere ved Intuitive Surgical å jobbe med robotkirurgi, med private selskaper som finansierte innsatsen. Resultatet ble da Vinci, først introdusert på slutten av 90-tallet i California.

Men først verdens første kirurgisk robot godkjent og godkjent for bruk i 1994 av US Food and Drug Administration var AESOP-robotsystemet.

Jobben hans var å holde og stabilisere kameraer under minimalt invasive operasjoner. Neste ut var ZEUS, en trearmet, styrbar robot brukt i laparoskopisk kirurgi (4), veldig lik da Vinci-roboten som skulle komme senere.

I september 2001, mens han var i New York, fjernet Jacques Maresco galleblæren til en 68 år gammel pasient på en klinikk i Strasbourg ved å bruke ZEUS robotkirurgiske system.

Sannsynligvis den viktigste fordelen med ZEUS, som alle andre kirurgisk robot, var den fullstendige elimineringen av effekten av håndskjelving, som selv de mest erfarne og beste kirurgene i verden lider av.

4. ZEUS robot og kontrollstasjon

Roboten er nøyaktig takket være bruken av et passende filter som eliminerer vibrasjoner ved en frekvens på ca. 6 Hz, typisk for et menneskelig håndtrykk. Den nevnte da Vinci (5) ble berømt tidlig i 1998 da et fransk team utførte verdens første enkeltstående koronar bypass-operasjon.

Noen måneder senere ble mitralklaffoperasjon vellykket utført, d.v.s. operasjon inne i hjertet. For medisin på den tiden var dette en hendelse som kan sammenlignes med landingen av Pathfinder-sonden på overflaten av Mars i 1997.

Da Vincis fire armer, som ender i instrumenter, går inn i pasientens kropp gjennom små snitt i huden. Enheten styres av en kirurg som sitter ved konsollen, utstyrt med et teknisk synssystem, takket være hvilket han ser det opererte stedet i tre dimensjoner, i HD-oppløsning, i naturlige farger og med 10x forstørrelse.

Denne avanserte teknikken tillater fullstendig fjerning av sykt vev, spesielt de som er påvirket av kreftceller, samt inspeksjon av vanskelig tilgjengelige steder, for eksempel bekkenet eller hodeskallen.

Andre leger kan observere da Vincis operasjoner selv på steder flere tusen kilometer unna. Dette gjør det mulig å utføre komplekse kirurgiske prosedyrer ved å bruke kunnskapen til de mest anerkjente spesialistene, uten å bringe dem inn på operasjonssalen.

Typer medisinske roboter Kirurgiske roboter - deres viktigste funksjon er økt nøyaktighet og tilhørende redusert risiko for feil. Rehabiliteringsarbeid - tilrettelegge og støtte livet til personer med varige eller midlertidige funksjonsnedsettelser (i restitusjonsperioden), samt funksjonshemmede og eldre.  

Den største gruppen brukes til: diagnostisering og rehabilitering (vanligvis under tilsyn av en terapeut, og uavhengig av pasienten, hovedsakelig ved telerehabilitering), endring av stillinger og øvelser i sengen (robotsenger), forbedring av mobilitet (robotrullestoler for funksjonshemmede og eksoskjeletter) omsorg (roboter), akademisk og arbeidsassistanse (robotarbeidsplasser eller robotrom), og terapi for visse kognitive lidelser (terapeutiske roboter for barn og eldre).

Bioroboter er en gruppe roboter designet for å etterligne mennesker og dyr som vi bruker til kognitive formål. Et eksempel er en japansk pedagogisk robot som brukes av fremtidige leger for å trene i kirurgi. Roboter som erstatter en assistent under en operasjon - deres hovedanvendelse gjelder kirurgens evne til å kontrollere posisjonen til robotkameraet, som gir en god "visning" av de opererte stedene.

Det er også en polsk robot

Story medisinsk robotikk i Polen ble startet i 2000 av forskere fra Zabrze Cardiac Surgery Development Foundation, som utviklet en prototype av RobinHeart-familien av roboter (6). De har en segmentert struktur som lar deg velge riktig utstyr for ulike operasjoner.

Følgende modeller ble laget: RobinHeart 0, RobinHeart 1 - med en uavhengig base og kontrollert av en industriell datamaskin; RobinHeart 2 - festet til operasjonsbordet, med to braketter som du kan installere kirurgiske instrumenter på eller en visningsbane med et endoskopisk kamera; RobinHeart mc2 og RobinHeart Vision brukes til å kontrollere endoskopet.

Initiativtaker, koordinator, skaper av forutsetninger, operasjonsplanlegging og mange mekatroniske prosjektløsninger. Polsk kirurgisk robot Robinhart var lege. Zbigniew Nawrat. Sammen med avdøde prof. Zbigniew Religa var gudfaren til alle arbeider utført av spesialister fra Zabrze i samråd med akademiske sentre og forskningsinstitutter.

Gruppen av designere, elektronikk, IT og mekanikere som jobbet på RobinHeart var i konstant samråd med det medisinske teamet for å finne ut hvilke reparasjoner som måtte gjøres på det.

"I januar 2009, ved Senter for eksperimentell medisin ved Medical University of Silesia i Katowice, ved behandling av dyr, utførte roboten enkelt alle oppgavene som ble tildelt den. For tiden blir det utstedt sertifikater for det.

6. Polsk medisinsk robot RobinHeart

Når vi finner sponsorer, vil den gå i serieproduksjon, sier Zbigniew Nawrat fra Foundation for Development of Cardiac Surgery i Zabrze. Det polske designet har mye til felles med amerikanske da Vinci – det lar deg lage et 3D-bilde i HD-kvalitet, eliminerer håndskjelving, og instrumentene penetrerer pasienten teleskopisk.

RobinHeart styres ikke av spesielle styrespaker, som da Vincis, men av knapper. Enhåndspolering robot kirurg kan bruke opptil to verktøy, som dessuten kan fjernes når som helst, for eksempel for å bruke dem manuelt.

Dessverre er fremtiden til den første polske operasjonsroboten fortsatt svært usikker. Så langt er det kun én mc2 som ennå ikke har operert en levende pasient. Årsaken? Det er ikke nok investorer.

Dr. Navrat har lett etter dem i mange år, men introduksjonen av RobinHeart-roboter på polske sykehus krever rundt 40 millioner zł. I desember i fjor ble en prototype av en lett bærbar videosporingsrobot for et bredt spekter av kliniske bruksområder presentert: RobinHeart PortVisionAble.

Byggingen ble finansiert av Nasjonalt senter for forskning og utvikling, midler fra Fondet for utvikling av hjertekirurgi og mange sponsorer. I år er det planlagt å gi ut tre modeller av enheten. Dersom Etikkkomiteen godtar å bruke dem i et klinisk eksperiment, vil de bli testet i sykehusmiljø.

Ikke bare kirurgi

I begynnelsen nevnte vi roboter som jobber med barn på sykehus og samler blod. Medisin kunne finne mer "sosiale" bruksområder for disse maskinene.

Et eksempel er logoped robot Bandit, opprettet ved University of Southern California, er designet for å støtte terapi for barn med autisme. Det ser ut som et leketøy som er designet for å lette kontakten med syke.

7. Robot Clara kledd ut som sykepleier

Det er to kameraer i "øynene", og takket være de installerte infrarøde sensorene er roboten, som beveger seg på to hjul, i stand til å bestemme posisjonen til barnet og iverksette passende handlinger.

Som standard prøver han å nærme seg den lille pasienten først, men når han løper, stopper han og gestikulerer ham til nærmingen.

Vanligvis vil barn nærme seg roboten og danne et bånd med den på grunn av dens evne til å uttrykke følelser med "ansiktsuttrykk".

Dette lar barn bli involvert i spillet, og tilstedeværelsen av roboten letter også sosiale interaksjoner som samtale. Robotens kameraer registrerer også barnets oppførsel, og støtter legestyrt terapi.

Rehabiliteringsarbeid gir nøyaktighet og repeterbarhet, de gjør det mulig å utføre øvelser på pasienter med mindre involvering av terapeuter, noe som kan redusere kostnadene og øke antall personer som gjennomgår behandling (det støttede eksoskjelettet regnes som en av de mest avanserte formene for rehabiliteringsroboter).

I tillegg gjør nøyaktighet, uoppnåelig for en person, det mulig å redusere rehabiliteringsperioden på grunn av større effektivitet. bruk rehabiliteringsroboter Det er imidlertid nødvendig med tilsyn av terapeuter for å ivareta sikkerheten. Pasienter merker ofte ikke for mye smerte under trening, og tror feilaktig at for eksempel en høyere dose trening fører til raskere resultater.

Overdreven smertefølelse vil sannsynligvis raskt bli lagt merke til av den tradisjonelle terapileverandøren, og det samme gjelder trening som er for lett. Det er også nødvendig å gi mulighet for et nødavbrudd av rehabilitering ved bruk av en robot, for eksempel hvis kontrollalgoritmen svikter.

Robot Clara (7), laget av USC Interaction Lab. robot sykepleier. Den beveger seg langs forhåndsbestemte ruter og oppdager hindringer. Pasienter gjenkjennes ved å skanne koder plassert ved siden av sengene. Roboten viser forhåndsinnspilte instruksjoner for rehabiliteringsøvelser.

Kommunikasjon i diagnostiske formål med pasienten skjer gjennom svarene «ja» eller «nei». Roboten er beregnet på personer etter hjerteprosedyrer som trenger å utføre spirometriøvelser opptil 10 ganger i timen i flere dager. Den ble også opprettet i Polen. rehabiliteringsrobot.

Den ble utviklet av Michal Mikulski, en ansatt ved Institutt for kontroll og robotikk ved Silesian University of Technology i Gliwice. Prototypen var et eksoskjelett - en enhet som bæres på pasientens hånd, som er i stand til å analysere og forbedre muskelfunksjonen. Det kunne imidlertid bare betjene én pasient og ville være svært dyrt.

Forskere bestemte seg for å lage en billigere stasjonær robot som kunne hjelpe til med rehabilitering av hvilken som helst del av kroppen. Men med all entusiasmen for robotikk, er det verdt å huske at bruken av roboter i medisin den er strødd ikke bare med roser. Innen kirurgi er dette for eksempel forbundet med betydelige kostnader.

Prosedyren ved å bruke da Vinci-systemet, som ligger i Polen, koster omtrent 15-30 tusen. PLN, og etter ti prosedyrer må du kjøpe et nytt sett med verktøy. NHF refunderer ikke kostnadene ved operasjoner utført på dette utstyret på ca. PLN 9 millioner.

Det har også den ulempen at det øker tiden som kreves for inngrepet, noe som betyr at pasienten må ligge lenger i narkose og kobles til kunstig sirkulasjon (ved hjerteoperasjoner).