Robot Doktor - permulaan robotik perubatan

Ia tidak semestinya robot pakar yang mengawal lengan Luke Skywalker yang kami lihat dalam Star Wars (1). Cukuplah kereta itu menemani dan mungkin melayan kanak-kanak yang sakit di hospital (2) - seperti dalam projek ALIZ-E yang dibiayai oleh Kesatuan Eropah.

Sebagai sebahagian daripada projek ini, XNUMX Robot Naoyang dimasukkan ke hospital dengan kanak-kanak yang menghidap diabetes. Mereka diprogramkan untuk fungsi sosial semata-mata, dilengkapi dengan kemahiran pertuturan dan pengecaman muka, serta pelbagai tugas didaktik yang berkaitan dengan maklumat tentang diabetes, perjalanannya, gejala dan kaedah rawatan.

Berempati sebagai rakan penghidap adalah idea yang bagus, tetapi laporan datang dari mana-mana bahawa robot sedang menjalankan kerja perubatan sebenar dengan bersungguh-sungguh. Antaranya, sebagai contoh, Veebot, dicipta oleh syarikat permulaan California. Tugasnya ialah mengambil darah untuk dianalisis (3).

Peranti ini dilengkapi dengan sistem "penglihatan" inframerah dan mengarahkan kamera pada urat yang sepadan. Sebaik sahaja dia menemuinya, dia terus memeriksanya dengan ultrasound untuk melihat sama ada ia sesuai dengan rongga jarum. Jika semuanya teratur, dia menusuk jarum dan mengambil darah.

Seluruh prosedur mengambil masa kira-kira satu minit. Ketepatan pemilihan saluran darah Veebot ialah 83 peratus. kecil? Seorang jururawat melakukan ini dengan tangan mempunyai hasil yang sama. Selain itu, Veebot dijangka melebihi 90% pada masa ujian klinikal.

1. Doktor Robot dari Star Wars

2. Robot yang menemani kanak-kanak di hospital

Mereka terpaksa bekerja di angkasa lepas.

membina idea robot pembedahan dan lain-lain. Pada 80-an dan 90-an, NASA AS membina bilik operasi pintar yang akan digunakan sebagai peralatan untuk kapal angkasa dan pangkalan orbit yang mengambil bahagian dalam program penerokaan angkasa lepas.

3. Veebot - robot untuk mengumpul dan menganalisis darah

Walaupun program ditutup, penyelidik di Intuitive Surgical terus mengusahakan pembedahan robotik, dengan syarikat swasta membiayai usaha mereka. Hasilnya ialah da Vinci, pertama kali diperkenalkan di California pada akhir 90-an.

Tetapi pertama yang pertama di dunia robot pembedahan diluluskan dan diluluskan untuk digunakan pada tahun 1994 oleh Pentadbiran Makanan dan Ubat-ubatan AS ialah sistem robotik AESOP.

Tugasnya ialah memegang dan menstabilkan kamera semasa pembedahan invasif minimum. Seterusnya ialah ZEUS, robot berlengan tiga yang boleh dikendalikan yang digunakan dalam pembedahan laparoskopi (4), sangat mirip dengan robot da Vinci yang akan datang kemudian.

Pada September 2001, semasa di New York, Jacques Maresco mengeluarkan pundi hempedu seorang pesakit berusia 68 tahun di klinik Strasbourg menggunakan sistem pembedahan robotik ZEUS.

Mungkin kelebihan ZEUS yang paling penting, seperti orang lain robot pembedahan, adalah penghapusan sepenuhnya kesan menggeletar tangan, yang juga dialami oleh pakar bedah yang paling berpengalaman dan terbaik di dunia.

4. robot ZEUS dan stesen kawalan

Robot itu tepat terima kasih kepada penggunaan penapis yang sesuai yang menghilangkan getaran pada frekuensi kira-kira 6 Hz, tipikal untuk jabat tangan manusia. Da Vinci (5) yang disebutkan di atas menjadi terkenal pada awal 1998 apabila pasukan Perancis melakukan operasi pintasan koronari tunggal yang pertama di dunia.

Beberapa bulan kemudian, pembedahan injap mitral telah berjaya dilakukan, i.e. pembedahan di dalam jantung. Untuk perubatan pada masa itu, ini adalah peristiwa yang setanding dengan pendaratan siasatan Pathfinder di permukaan Marikh pada tahun 1997.

Empat lengan Da Vinci, berakhir dengan instrumen, memasuki badan pesakit melalui hirisan kecil pada kulit. Peranti ini dikawal oleh pakar bedah yang duduk di konsol, dilengkapi dengan sistem penglihatan teknikal, yang mana dia melihat tapak yang dikendalikan dalam tiga dimensi, dalam resolusi HD, dalam warna semula jadi dan dengan pembesaran 10x.

Teknik lanjutan ini membolehkan penyingkiran lengkap tisu berpenyakit, terutamanya yang terjejas oleh sel-sel kanser, serta memeriksa tempat yang sukar dicapai, seperti pelvis atau pangkal tengkorak.

Doktor lain boleh memerhati operasi da Vinci walaupun di tempat-tempat yang beberapa ribu kilometer jauhnya. Ini membolehkan prosedur pembedahan yang kompleks dijalankan menggunakan pengetahuan pakar yang paling terkenal, tanpa membawa mereka ke dalam bilik pembedahan.

Jenis robot perubatan Robot pembedahan - ciri terpentingnya ialah peningkatan ketepatan dan pengurangan risiko ralat yang berkaitan. Kerja-kerja pemulihan - memudahkan dan menyokong kehidupan orang yang mengalami gangguan fungsi kekal atau sementara (semasa tempoh pemulihan), serta orang kurang upaya dan warga emas.  

Kumpulan terbesar digunakan untuk: diagnosis dan pemulihan (biasanya di bawah pengawasan ahli terapi, dan secara bebas oleh pesakit, terutamanya dalam telerehabilitasi), menukar posisi dan senaman di atas katil (katil robotik), meningkatkan mobiliti (kerusi roda robotik untuk orang kurang upaya dan exoskeletons) penjagaan (robot), bantuan akademik dan kerja (ruang kerja robot atau bilik robot), dan terapi untuk gangguan kognitif tertentu (robot terapeutik untuk kanak-kanak dan orang tua).

Biorobots ialah sekumpulan robot yang direka bentuk untuk meniru manusia dan haiwan yang kita gunakan untuk tujuan kognitif. Contohnya ialah robot pendidikan Jepun yang digunakan oleh bakal doktor untuk berlatih dalam pembedahan. Robot yang menggantikan pembantu semasa operasi - aplikasi utamanya melibatkan keupayaan pakar bedah untuk mengawal kedudukan kamera robot, yang memberikan "pandangan" yang baik dari tapak yang dikendalikan.

Terdapat juga robot Poland

Kisah robotik perubatan di Poland telah dimulakan pada tahun 2000 oleh saintis dari Yayasan Pembangunan Pembedahan Jantung Zabrze, yang sedang membangunkan prototaip keluarga robot RobinHeart (6). Mereka mempunyai struktur bersegmen yang membolehkan anda memilih peralatan yang sesuai untuk pelbagai operasi.

Model berikut telah dicipta: RobinHeart 0, RobinHeart 1 - dengan pangkalan bebas dan dikawal oleh komputer industri; RobinHeart 2 - dilampirkan pada meja operasi, dengan dua kurungan di mana anda boleh memasang instrumen pembedahan atau laluan tontonan dengan kamera endoskopik; RobinHeart mc2 dan RobinHeart Vision digunakan untuk mengawal endoskop.

Pemula, penyelaras, pencipta andaian, perancangan operasi dan banyak penyelesaian projek mekatronik. Robot pembedahan Poland Robinhart adalah seorang doktor. Zbigniew Nawrat. Bersama Allahyarham Prof. Zbigniew Religa ialah bapa baptis kepada semua kerja yang dijalankan oleh pakar dari Zabrze dengan berunding dengan pusat akademik dan institut penyelidikan.

Kumpulan pereka bentuk, elektronik, IT dan mekanik yang bekerja pada RobinHeart sentiasa berunding dengan pasukan perubatan untuk menentukan pembaikan yang perlu dibuat padanya.

“Pada Januari 2009, di Pusat Perubatan Eksperimen Universiti Perubatan Silesia di Katowice, apabila merawat haiwan, robot dengan mudah melakukan semua tugas yang diberikan kepadanya. Pada masa ini, sijil sedang dikeluarkan untuknya.

6. Robot perubatan Poland RobinHeart

Apabila kami menemui penaja, ia akan masuk ke dalam pengeluaran besar-besaran,” kata Zbigniew Nawrat dari Yayasan Pembangunan Pembedahan Jantung di Zabrze. Reka bentuk Poland mempunyai banyak persamaan dengan American da Vinci - ia membolehkan anda mencipta imej 3D dalam kualiti HD, menghilangkan tangan menggeletar, dan instrumen teleskopik menembusi pesakit.

RobinHeart tidak dikawal oleh kayu bedik khas, seperti da Vinci, tetapi dengan butang. Pengilat satu tangan pakar bedah robot mampu menggunakan sehingga dua alat, yang, lebih-lebih lagi, boleh dialih keluar pada bila-bila masa, sebagai contoh, untuk menggunakannya secara manual.

Malangnya, masa depan robot pembedahan Poland yang pertama masih tidak menentu. Setakat ini hanya ada satu mc2 yang masih belum membedah pesakit yang masih hidup. sebab? Tidak cukup pelabur.

Dr. Navrat telah mencari mereka selama bertahun-tahun, tetapi kira-kira PLN 40 juta diperlukan untuk memperkenalkan robot RobinHeart di hospital Poland. Disember lalu, prototaip robot penjejakan video mudah alih yang ringan untuk pelbagai aplikasi klinikal telah diumumkan: RobinHeart PortVisionAble.

Pembinaannya dibiayai oleh Pusat Penyelidikan dan Pembangunan Kebangsaan, dana daripada Dana untuk Pembangunan Pembedahan Jantung dan banyak penaja. Tahun ini ia dirancang untuk mengeluarkan tiga model peranti. Jika Jawatankuasa Etika bersetuju untuk menggunakannya dalam eksperimen klinikal, mereka akan diuji dalam persekitaran hospital.

Bukan sahaja pembedahan

Pada mulanya, kami menyebut robot yang bekerja dengan kanak-kanak di hospital dan mengumpul darah. Perubatan boleh mencari lebih banyak kegunaan "sosial" untuk mesin ini.

Contohnya ialah ahli terapi pertuturan robot Bandit, dicipta di University of Southern California, direka untuk menyokong terapi untuk kanak-kanak autisme. Ia kelihatan seperti mainan yang direka untuk memudahkan sentuhan dengan orang sakit.

7. Robot Clara berpakaian jururawat

Terdapat dua kamera di "mata"nya, dan terima kasih kepada sensor inframerah yang dipasang, robot, bergerak pada dua roda, dapat menentukan kedudukan kanak-kanak dan mengambil tindakan yang sesuai.

Secara lalai, dia cuba mendekati pesakit kecil itu terlebih dahulu, tetapi apabila dia melarikan diri, dia berhenti dan memberi isyarat kepadanya untuk mendekatinya.

Lazimnya, kanak-kanak akan mendekati robot dan membentuk ikatan dengannya kerana keupayaannya untuk meluahkan emosi dengan "ekspresi muka".

Ini membolehkan kanak-kanak terlibat dalam permainan, dan kehadiran robot juga memudahkan interaksi sosial seperti perbualan. Kamera robot juga membenarkan rakaman tingkah laku kanak-kanak, menyokong terapi yang diberikan oleh doktor.

Kerja-kerja pemulihan memberikan ketepatan dan kebolehulangan, mereka membenarkan latihan dilakukan ke atas pesakit yang kurang penglibatan ahli terapi, yang boleh mengurangkan kos dan meningkatkan bilangan orang yang menjalani rawatan (eksoskeleton yang disokong dianggap sebagai salah satu bentuk robot pemulihan yang paling maju).

Di samping itu, ketepatan, tidak dapat dicapai untuk seseorang, memungkinkan untuk mengurangkan masa pemulihan kerana kecekapan yang lebih besar. penggunaan robot pemulihan namun, penyeliaan oleh ahli terapi diperlukan untuk memastikan keselamatan. Pesakit sering tidak perasan terlalu banyak kesakitan semasa bersenam, tersilap percaya bahawa, sebagai contoh, dos senaman yang lebih tinggi membawa kepada hasil yang lebih cepat.

Sensasi kesakitan yang berlebihan mungkin akan disedari dengan cepat oleh penyedia terapi tradisional, begitu juga dengan senaman yang terlalu ringan. Ia juga perlu untuk menyediakan kemungkinan gangguan kecemasan pemulihan menggunakan robot, sebagai contoh, jika algoritma kawalan gagal.

Robot Clara (7), dicipta oleh USC Interaction Lab. jururawat robot. Ia bergerak di sepanjang laluan yang telah ditetapkan, mengesan halangan. Pesakit dikenali dengan kod imbasan yang diletakkan di sebelah katil. Robot memaparkan arahan yang telah direkodkan untuk latihan pemulihan.

Komunikasi untuk tujuan diagnostik dengan pesakit berlaku melalui jawapan "ya" atau "tidak". Robot ini bertujuan untuk orang selepas prosedur jantung yang perlu melakukan senaman spirometri sehingga 10 kali sejam selama beberapa hari. Ia juga dicipta di Poland. robot pemulihan.

Ia telah dibangunkan oleh Michal Mikulski, pekerja Jabatan Kawalan dan Robotik Universiti Teknologi Silesian di Gliwice. Prototaip itu adalah exoskeleton - peranti yang dipakai pada tangan pesakit, mampu menganalisis dan meningkatkan fungsi otot. Walau bagaimanapun, ia hanya boleh melayani satu pesakit dan akan menjadi sangat mahal.

Para saintis memutuskan untuk mencipta robot pegun yang lebih murah yang boleh membantu dalam pemulihan mana-mana bahagian badan. Walau bagaimanapun, dengan semua keghairahan untuk robotik, ia adalah bernilai mengingati bahawa penggunaan robot dalam bidang perubatan ia bertaburan bukan sahaja dengan bunga ros. Dalam pembedahan, sebagai contoh, ini dikaitkan dengan kos yang besar.

Prosedur menggunakan sistem da Vinci, yang terletak di Poland, kos kira-kira 15-30 ribu. PLN, dan selepas sepuluh prosedur anda perlu membeli satu set alat baharu. NHF tidak membayar balik kos operasi yang dilakukan pada peralatan ini dalam jumlah lebih kurang PLN 9 juta.

Ia juga mempunyai kelemahan untuk meningkatkan masa yang diperlukan untuk prosedur, yang bermaksud bahawa pesakit mesti berada di bawah bius lebih lama dan disambungkan ke peredaran buatan (dalam kes pembedahan jantung).