Doctor Robot - počátek lékařské robotiky
Nemusí to být speciální robot ovládající paži Luka Skywalkera, kterého jsme viděli ve Star Wars (1). Stačí, aby auto dělalo společnost a třeba zabavilo nemocné děti v nemocnici (2) - jako v projektu ALIZ-E financovaném Evropskou unií.
V rámci tohoto projektu XNUMX Roboti Naokteří byli hospitalizováni s dětmi s cukrovkou. Jsou naprogramovány pro ryze sociální funkce, vybaveny schopnostmi rozpoznávání řeči a obličeje a také různými didaktickými úkoly souvisejícími s informacemi o diabetu, jeho průběhu, příznacích a metodách léčby.
Vcítit se do spolutrpitelů je skvělý nápad, ale odkudkoli přicházejí zprávy, že roboti se vážně ujímají skutečné lékařské práce. Mezi nimi například Veebot, který vytvořil kalifornský startup. Jeho úkolem je odebrat krev na rozbor (3).
Zařízení je vybaveno infračerveným systémem "vize" a nasměrováním kamery na odpovídající žílu. Jakmile ji najde, dále ji zkoumá ultrazvukem, zda se vejde do dutiny jehly. Pokud je vše v pořádku, píchne jehlu a odebere krev.
Celá procedura trvá asi minutu. Přesnost výběru krevních cév společnosti Veebot je 83 procent. Malý? Sestra, která to dělá ručně, má podobný výsledek. Kromě toho se očekává, že Veebot v době klinických zkoušek překročí 90 %.
1. Robot Doctor ze Star Wars
2. Robot, který doprovází děti v nemocnici
Museli pracovat ve vesmíru.
stavební nápad chirurgické roboty atd. V 80. a 90. letech XNUMX. století americká NASA vybudovala inteligentní operační místnosti, které měly sloužit jako vybavení pro kosmické lodě a orbitální základny účastnící se programů průzkumu vesmíru.
3. Veebot - robot pro odběr a analýzu krve
Přestože byly programy uzavřeny, výzkumníci z Intuitive Surgical pokračovali v práci na robotické chirurgii, přičemž jejich úsilí financovaly soukromé společnosti. Výsledkem byl da Vinci, poprvé představený v Kalifornii koncem 90. let.
Ale nejprve jako první na světě chirurgický robot schválený a schválený pro použití v roce 1994 americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv byl robotický systém AESOP.
Jeho úkolem bylo držet a stabilizovat kamery během minimálně invazivních operací. Další na řadě byl ZEUS, tříramenný, řiditelný robot používaný v laparoskopické chirurgii (4), velmi podobný robotu da Vinci, který přijde později.
V září 2001 v New Yorku Jacques Maresco odstranil žlučník 68letému pacientovi na klinice ve Štrasburku pomocí robotického chirurgického systému ZEUS.
Asi nejdůležitější výhoda ZEUS, jako každý jiný chirurgický robot, bylo úplné odstranění efektu chvění rukou, kterým trpí i ti nejzkušenější a nejlepší chirurgové na světě.
4. Robot a řídicí stanice ZEUS
Robot je přesný díky použití vhodného filtru, který eliminuje otřesy o frekvenci asi 6 Hz, typické pro podání lidské ruky. Zmíněný da Vinci (5) se proslavil počátkem roku 1998, kdy francouzský tým provedl první operaci koronárního bypassu na světě.
O pár měsíců později byla úspěšně provedena operace mitrální chlopně, tzn. operace uvnitř srdce. Pro medicínu to byla v té době událost srovnatelná s přistáním sondy Pathfinder na povrchu Marsu v roce 1997.
Da Vinciho čtyři paže, zakončené nástroji, vstupují do těla pacienta malými řezy v kůži. Přístroj ovládá chirurg sedící u konzole, vybavený systémem technického vidění, díky kterému si prohlíží operované místo trojrozměrně, v HD rozlišení, v přirozených barvách a s 10násobným zvětšením.
Tato pokročilá technika umožňuje kompletní odstranění nemocné tkáně, zejména postižené rakovinnými buňkami, a také kontrolu těžko dostupných míst, jako je pánev nebo spodina lebeční.
Jiní lékaři mohou pozorovat da Vinciho operace i na místech vzdálených tisíce kilometrů. To umožňuje provádět složité chirurgické zákroky s využitím znalostí nejuznávanějších odborníků, aniž by je museli nosit na operační sál.
Typy lékařských robotů Chirurgické roboty - jejich nejdůležitější vlastností je zvýšená přesnost a s tím spojené snížení rizika chyb. Rehabilitační práce - usnadňují a podporují život lidem s trvalým nebo přechodným funkčním postižením (v období rekonvalescence), dále zdravotně postiženým a seniorům.
Největší skupina se využívá pro: diagnostiku a rehabilitaci (obvykle pod dohledem terapeuta, i samostatně pacientem, hlavně při telerehabilitaci), změnu poloh a cvičení na lůžku (robotická lůžka), zlepšení pohyblivosti (robotické invalidní vozíky pro handicapované a exoskeletonů), ošetřovatelství (roboti), pomoc při učení a práci (robotizovaná pracoviště nebo robotické místnosti) a terapie některých kognitivních poruch (terapeutičtí roboti pro děti a seniory).
Biorobots je skupina robotů navržených k napodobování lidí a zvířat, které používáme pro kognitivní účely. Příkladem je japonský výukový robot, který používají budoucí lékaři k výcviku v chirurgii. Roboti nahrazující asistenta při operaci – jejich hlavní uplatnění se týká schopnosti operatéra ovládat polohu robotické kamery, která poskytuje dobrý „výhled“ na operovaná místa.
Nechybí ani polský robot
Příběh lékařská robotika v Polsku zahájili v roce 2000 vědci z Nadace rozvoje srdeční chirurgie v Zabrze, kteří vyvíjeli prototyp robotů z rodiny RobinHeart (6). Mají segmentovanou strukturu, která vám umožňuje vybrat správné vybavení pro různé operace.
Byly vytvořeny tyto modely: RobinHeart 0, RobinHeart 1 - s nezávislou základnou a řízené průmyslovým počítačem; RobinHeart 2 - připevněný k operačnímu stolu, se dvěma držáky, na které můžete nainstalovat chirurgické nástroje nebo prohlížecí dráhu s endoskopickou kamerou; K ovládání endoskopu se používají RobinHeart mc2 a RobinHeart Vision.
Iniciátor, koordinátor, tvůrce předpokladů, plánování operací a mnoha řešení mechatronických projektů. Polský chirurgický robot Robinhart byl lékař. Zbigniew Nawrat. Spolu se zesnulým prof. Zbigniew Religa byl kmotrem všech prací prováděných odborníky ze Zabrze ve spolupráci s akademickými centry a výzkumnými ústavy.
Skupina designérů, elektroniky, IT a mechaniků, kteří pracovali na RobinHeartu, neustále konzultovali s lékařským týmem, aby určili, jaké opravy je třeba provést.
„V lednu 2009 v Centru experimentální medicíny Slezské lékařské univerzity v Katovicích robot při ošetřování zvířat snadno plnil všechny úkoly, které mu byly přiděleny. V současné době se na něj vydávají certifikáty.
6. Polský lékařský robot RobinHeart
Až najdeme sponzory, půjde do sériové výroby,“ řekl Zbigniew Nawrat z Nadace pro rozvoj kardiochirurgie v Zabrze. Polský design má mnoho společného s americkým da Vinci – umožňuje vytvořit 3D obraz v HD kvalitě, eliminuje chvění rukou a nástroje teleskopicky pronikají do pacienta.
RobinHeart se neovládá speciálními joysticky, jako u da Vinciho, ale tlačítky. Leštění jednou rukou robotický chirurg schopen ovládat až dva nástroje, které lze navíc kdykoli vyjmout, například je použít ručně.
Bohužel budoucnost prvního polského chirurgického robota zůstává velmi nejistá. Zatím existuje pouze jeden mc2, který ještě neoperoval živého pacienta. Způsobit? Není dostatek investorů.
Dr. Navrat je hledá již mnoho let, ale zavedení robotů RobinHeart v polských nemocnicích vyžaduje asi 40 milionů zł. V prosinci loňského roku byl představen prototyp lehkého přenosného robota pro sledování videa pro širokou škálu klinických aplikací: RobinHeart PortVisionAble.
Jeho stavbu financovalo Národní centrum výzkumu a vývoje, prostředky Fondu rozvoje kardiochirurgie a řada sponzorů. V letošním roce se plánuje vydání tří modelů zařízení. Pokud Etická komise souhlasí s jejich použitím v klinickém experimentu, budou testovány v nemocničním prostředí.
Nejen chirurgie
Na začátku jsme zmínili roboty, kteří pracují s dětmi v nemocnici a odebírají krev. Medicína by pro tyto stroje mohla najít „sociálnější“ využití.
Příkladem je logoped robot Bandit, vytvořený na University of Southern California, je navržen tak, aby podporoval terapii dětí s autismem. Vypadá jako hračka, která je určena k usnadnění kontaktu s nemocnými.
7. Robot Clara oblečená jako zdravotní sestra
V jeho „očích“ jsou dvě kamery a díky instalovaným infračerveným senzorům je robot pohybující se na dvou kolech schopen určit polohu dítěte a podniknout příslušné kroky.
Standardně se snaží k malému pacientovi přiblížit jako první, ale když uteče, zastaví se a gestem ho posune k přiblížení.
Děti se k robotovi obvykle přiblíží a vytvoří si s ním vazbu díky jeho schopnosti vyjadřovat emoce „výrazy obličeje“.
To umožňuje dětem zapojit se do hry a přítomnost robota také usnadňuje sociální interakce, jako je konverzace. Kamery robota také umožňují zaznamenat chování dítěte a podporují terapii poskytovanou lékařem.
Rehabilitační práce poskytují přesnost a opakovatelnost, umožňují provádět cvičení na pacientech s menším zapojením terapeutů, což může snížit náklady a zvýšit počet lidí podstupujících léčbu (podporovaný exoskelet je považován za jednu z nejpokročilejších forem rehabilitačního robota).
Navíc přesnost, pro člověka nedosažitelná, umožňuje zkrátit dobu rehabilitace díky větší účinnosti. používání rehabilitační roboty k zajištění bezpečnosti je však nutný dohled terapeutů. Pacienti často příliš velké bolesti při cvičení nezaznamenají, mylně se domnívají, že např. vyšší dávka cvičení vede k rychlejším výsledkům.
Nadměrný pocit bolesti si tradiční poskytovatel terapie pravděpodobně rychle všimne, stejně jako cvičení, které je příliš lehké. Je také nutné zajistit možnost nouzového přerušení rehabilitace pomocí robota, např. při selhání řídicího algoritmu.
Robot Clara (7), vytvořený laboratoří USC Interaction Lab. robotická sestra. Pohybuje se po předem stanovených trasách a detekuje překážky. Pacienti jsou rozpoznáni podle skenovacích kódů umístěných vedle lůžek. Robot zobrazuje předem nahrané pokyny pro rehabilitační cvičení.
Komunikace pro diagnostické účely s pacientem probíhá prostřednictvím odpovědí „ano“ nebo „ne“. Robot je určen pro lidi po srdečních zákrocích, kteří potřebují provádět spirometrická cvičení až 10x za hodinu po dobu několika dní. Vznikl také v Polsku. rehabilitační robot.
Vyvinul jej Michal Mikulski, pracovník katedry řízení a robotiky Slezské technické univerzity v Gliwicích. Prototyp byl exoskelet - zařízení nošené na pacientově ruce, schopné analyzovat a zlepšovat svalovou funkci. Mohl by však sloužit pouze jednomu pacientovi a byl by velmi drahý.
Vědci se rozhodli vytvořit levnějšího stacionárního robota, který by mohl pomoci při rehabilitaci jakékoli části těla. Při vší nadšení pro robotiku však stojí za to připomenout, že použití roboti v medicíně je obsypaný nejen růžemi. Například v chirurgii je to spojeno se značnými náklady.
Zákrok pomocí systému da Vinci, který se nachází v Polsku, stojí cca 15-30 tis. PLN a po deseti procedurách si musíte koupit novou sadu nástrojů. NHF nehradí náklady na operace provedené na tomto zařízení ve výši přibližně 9 milionů PLN.
Nevýhodou je i prodloužení doby výkonu, což znamená, že pacient musí zůstat déle v narkóze a být napojen na umělý oběh (v případě operace srdce).
