Doctor Robot - ang simula ng mga medikal na robotics

Hindi kailangang maging espesyalistang robot na kumokontrol sa braso ni Luke Skywalker na nakita namin sa Star Wars (1). Ito ay sapat na para sa kotse upang makasama at marahil ay nagbibigay-aliw sa mga may sakit na bata sa ospital (2) - tulad ng sa proyekto ng ALIZ-E na pinondohan ng European Union.

Bilang bahagi ng proyektong ito, XNUMX Mga robot na Naona naospital kasama ang mga batang may diabetes. Ang mga ito ay na-program para sa mga purong panlipunang pag-andar, nilagyan ng mga kasanayan sa pagsasalita at pagkilala sa mukha, pati na rin ang iba't ibang mga gawaing didactic na may kaugnayan sa impormasyon tungkol sa diabetes, ang kurso nito, mga sintomas at mga pamamaraan ng paggamot.

Ang pakikiramay bilang mga kapwa nagdurusa ay isang magandang ideya, ngunit ang mga ulat ay dumarating mula sa lahat ng dako na ang mga robot ay nagsasagawa ng tunay na gawaing medikal nang taimtim. Kabilang sa mga ito, halimbawa, ang Veebot, na nilikha ng isang startup ng California. Ang kanyang gawain ay kumuha ng dugo para sa pagsusuri (3).

Ang aparato ay nilagyan ng isang infrared na "vision" system at pagpuntirya ng camera sa kaukulang ugat. Kapag nahanap na niya ito, susuriin pa niya ito sa pamamagitan ng ultrasound kung kasya ba ito sa butas ng karayom. Kung maayos na ang lahat, tinutusok niya ang isang karayom ​​at kumukuha ng dugo.

Ang buong pamamaraan ay tumatagal ng halos isang minuto. Ang katumpakan ng pagpili ng daluyan ng dugo ng Veebot ay 83 porsyento. Maliit? Ang isang nars na gumagawa nito sa pamamagitan ng kamay ay may katulad na resulta. Bilang karagdagan, ang Veebot ay inaasahang lalampas sa 90% sa oras ng mga klinikal na pagsubok.

1. Robot Doctor mula sa Star Wars

2. Isang robot na kasama ng mga bata sa ospital

Kinailangan nilang magtrabaho sa kalawakan.

ideya sa pagbuo mga robot na pang-opera atbp. Noong 80s at 90s, nagtayo ang US NASA ng mga matatalinong operating room na gagamitin bilang kagamitan para sa spacecraft at orbital base na lumalahok sa mga programa sa paggalugad sa kalawakan.

3. Veebot - isang robot para sa pagkolekta at pagsusuri ng dugo

Bagama't sarado ang mga programa, ang mga mananaliksik sa Intuitive Surgical ay nagpatuloy sa paggawa ng robotic surgery, kasama ang mga pribadong kumpanya na pinondohan ang kanilang mga pagsisikap. Ang resulta ay da Vinci, unang ipinakilala sa California noong huling bahagi ng dekada 90.

Ngunit una sa mundo robot na pang-opera inaprubahan at inaprubahan para sa paggamit noong 1994 ng US Food and Drug Administration ay ang AESOP robotic system.

Ang kanyang trabaho ay hawakan at patatagin ang mga camera sa panahon ng minimally invasive na mga operasyon. Sumunod ay ang ZEUS, isang tatlong-armas, at mapipigilan na robot na ginagamit sa laparoscopic surgery (4), na halos kapareho ng da Vinci robot na darating mamaya.

Noong Setyembre 2001, habang nasa New York, inalis ni Jacques Maresco ang gallbladder ng isang 68 taong gulang na pasyente sa isang klinika sa Strasbourg gamit ang ZEUS robotic surgical system.

Marahil ang pinakamahalagang bentahe ng ZEUS, tulad ng iba robot na pang-opera, ay ang kumpletong pag-aalis ng epekto ng panginginig ng kamay, na kahit na ang pinaka may karanasan at pinakamahusay na mga surgeon sa mundo ay nagdurusa.

4. ZEUS robot at control station

Tumpak ang robot salamat sa paggamit ng naaangkop na filter na nag-aalis ng mga vibrations sa frequency na humigit-kumulang 6 Hz, na karaniwan para sa pakikipagkamay ng tao. Ang nabanggit na da Vinci (5) ay sumikat noong unang bahagi ng 1998 nang ang isang French team ay nagsagawa ng unang solong coronary bypass operation sa mundo.

Pagkalipas ng ilang buwan, matagumpay na naisagawa ang mitral valve surgery, i.e. operasyon sa loob ng puso. Para sa medisina noong panahong iyon, ito ay isang kaganapan na maihahambing sa paglapag ng Pathfinder probe sa ibabaw ng Mars noong 1997.

Ang apat na braso ni Da Vinci, na nagtatapos sa mga instrumento, ay pumasok sa katawan ng pasyente sa pamamagitan ng maliliit na hiwa sa balat. Ang aparato ay kinokontrol ng isang siruhano na nakaupo sa console, nilagyan ng isang teknikal na sistema ng pangitain, salamat sa kung saan tinitingnan niya ang pinapatakbo na site sa tatlong dimensyon, sa resolusyon ng HD, sa mga natural na kulay at may 10x magnification.

Ang advanced na pamamaraan na ito ay nagbibigay-daan sa kumpletong pag-alis ng may sakit na tissue, lalo na ang mga apektado ng mga selula ng kanser, pati na rin ang pagsisiyasat sa mga lugar na mahirap maabot, tulad ng pelvis o base ng bungo.

Maaaring obserbahan ng ibang mga manggagamot ang mga operasyon ni da Vinci kahit sa mga lugar na libu-libong milya ang layo. Pinapayagan nito ang mga kumplikadong pamamaraan ng operasyon na maisagawa gamit ang kaalaman ng mga pinaka-kagalang-galang na mga espesyalista, nang hindi dinadala ang mga ito sa operating room.

Mga uri ng mga medikal na robot Mga surgical robot - ang kanilang pinakamahalagang tampok ay ang pagtaas ng katumpakan at ang nauugnay na pinababang panganib ng pagkakamali. Mga gawain sa rehabilitasyon - pinapadali at sinusuportahan ang buhay ng mga taong may permanenteng o pansamantalang kapansanan sa paggana (sa panahon ng paggaling), pati na rin ang mga may kapansanan at matatanda.  

Ang pinakamalaking grupo ay ginagamit para sa: diagnosis at rehabilitasyon (karaniwan ay nasa ilalim ng pangangasiwa ng isang therapist, at independyente ng pasyente, pangunahin sa telerehabilitation), pagpapalit ng mga posisyon at ehersisyo sa kama (robotic bed), pagpapabuti ng kadaliang kumilos (robotic wheelchairs para sa mga may kapansanan at exoskeletons), nursing (robots), tulong sa pag-aaral at trabaho (mga robotized na lugar ng trabaho o robotic room), at therapy para sa ilang mga cognitive disorder (therapeutic robot para sa mga bata at matatanda).

Ang biorobots ay isang pangkat ng mga robot na idinisenyo upang gayahin ang mga tao at hayop na ginagamit namin para sa mga layuning nagbibigay-malay. Ang isang halimbawa ay isang Japanese educational robot na ginagamit ng mga doktor sa hinaharap upang magsanay sa operasyon. Mga robot na pinapalitan ang katulong sa panahon ng operasyon - ang kanilang pangunahing aplikasyon ay may kinalaman sa kakayahan ng surgeon na kontrolin ang posisyon ng robotic camera, na nagbibigay ng magandang "view" ng mga pinapatakbong site.

Mayroon ding isang Polish na robot

Kuwento medikal na robotics sa Poland ay sinimulan noong 2000 ng mga siyentipiko mula sa Foundation for the Development of Cardiac Surgery sa Zabrze, na gumagawa ng prototype ng RobinHeart na pamilya ng mga robot (6). Mayroon silang naka-segment na istraktura na nagpapahintulot sa iyo na pumili ng tamang kagamitan para sa iba't ibang mga operasyon.

Ang mga sumusunod na modelo ay nilikha: RobinHeart 0, RobinHeart 1 - na may independiyenteng base at kontrolado ng isang pang-industriyang computer; RobinHeart 2 - naka-attach sa operating table, na may dalawang bracket kung saan maaari kang mag-install ng mga surgical instruments o isang viewing path na may endoscopic camera; Ang RobinHeart mc2 at RobinHeart Vision ay ginagamit upang kontrolin ang endoscope.

Initiator, coordinator, tagalikha ng mga pagpapalagay, pagpaplano ng pagpapatakbo at maraming solusyon sa proyektong mechatronic. Polish na robot na pang-opera Si Robinhart ay isang doktor. Zbigniew Nawrat. Kasama ang yumaong Prof. Si Zbigniew Religa ang ninong ng lahat ng mga gawaing isinagawa ng mga espesyalista mula sa Zabrze sa pagsangguni sa mga sentrong pang-akademiko at mga institusyong pananaliksik.

Ang pangkat ng mga taga-disenyo, electronics, IT at mekanika na nagtrabaho sa RobinHeart ay patuloy na nakikipagkonsulta sa pangkat ng medikal upang matukoy kung anong mga pag-aayos ang kailangang gawin dito.

"Noong Enero 2009, sa Center for Experimental Medicine ng Medical University of Silesia sa Katowice, kapag ginagamot ang mga hayop, madaling ginampanan ng robot ang lahat ng mga gawaing nakatalaga dito. Sa kasalukuyan, ang mga sertipiko ay inisyu para dito.

6. Polish na robot na medikal na RobinHeart

Kapag nakakita kami ng mga sponsor, mapupunta ito sa paggawa ng serye, "sabi ni Zbigniew Nawrat mula sa Foundation for the Development of Cardiac Surgery sa Zabrze. Ang Polish na disenyo ay magkapareho sa American da Vinci - pinapayagan ka nitong lumikha ng isang 3D na imahe sa kalidad ng HD, inaalis ang panginginig ng kamay, at ang mga instrumento ay tumagos nang teleskopiko sa pasyente.

Ang RobinHeart ay hindi kinokontrol ng mga espesyal na joystick, tulad ng kay da Vinci, ngunit sa pamamagitan ng mga pindutan. Isang kamay polish robot surgeon magagawang gumamit ng hanggang dalawang tool, na, bukod dito, ay maaaring alisin anumang oras, halimbawa, upang gamitin ang mga ito nang manu-mano.

Sa kasamaang palad, ang hinaharap ng unang Polish surgical robot ay nananatiling hindi sigurado. Sa ngayon, isang mc2 na lang ang hindi pa naooperahan ng buhay na pasyente. Dahilan? Walang sapat na mamumuhunan.

Hinahanap sila ni Dr. Navrat sa loob ng maraming taon, ngunit ang pagpapakilala ng mga robot ng RobinHeart sa mga ospital sa Poland ay nangangailangan ng humigit-kumulang 40 milyong zł. Noong Disyembre noong nakaraang taon, ipinakita ang isang prototype ng isang magaan na portable na video tracker robot para sa malawak na hanay ng mga klinikal na aplikasyon: RobinHeart PortVisionAble.

Ang pagtatayo nito ay pinondohan ng National Center for Research and Development, mga pondo mula sa Fund for the Development of Cardiac Surgery at maraming mga sponsor. Sa taong ito ay binalak na maglabas ng tatlong modelo ng device. Kung sumang-ayon ang Ethics Committee na gamitin ang mga ito sa isang klinikal na eksperimento, susuriin sila sa isang setting ng ospital.

Hindi lang surgery

Sa simula, binanggit namin ang mga robot na nagtatrabaho sa mga bata sa ospital at nangongolekta ng dugo. Maaaring makahanap ng mas maraming "panlipunan" na gamit ang medisina para sa mga makinang ito.

Ang isang halimbawa ay robot speech therapist Ang Bandit, na nilikha sa University of Southern California, ay idinisenyo upang suportahan ang therapy para sa mga batang may autism. Tila isang laruan na idinisenyo upang mapadali ang pakikipag-ugnay sa may sakit.

7. Si Robot Clara ay nakabihis nars

Mayroong dalawang camera sa "mga mata" nito, at salamat sa mga naka-install na infrared sensor, ang robot, na gumagalaw sa dalawang gulong, ay maaaring matukoy ang posisyon ng bata at gumawa ng naaangkop na mga aksyon.

Bilang default, sinusubukan niyang lapitan muna ang maliit na pasyente, ngunit kapag tumakas siya, huminto siya at sinenyasan siya na lumapit.

Karaniwan, ang mga bata ay lalapit sa robot at bubuo ng isang bono dito dahil sa kakayahang magpahayag ng mga emosyon gamit ang "mga ekspresyon ng mukha".

Ito ay nagpapahintulot sa mga bata na makilahok sa laro, at ang pagkakaroon ng robot ay nagpapadali din sa mga pakikipag-ugnayan sa lipunan tulad ng pag-uusap. Pinapayagan din ng mga camera ng robot ang pag-record ng pag-uugali ng bata, na sumusuporta sa therapy na ibinigay ng doktor.

Trabaho sa rehabilitasyon na nagbibigay ng katumpakan at pag-uulit, pinapayagan nila ang mga ehersisyo na maisagawa sa mga pasyente na may kaunting paglahok ng mga therapist, na maaaring mabawasan ang mga gastos at mapataas ang bilang ng mga taong sumasailalim sa paggamot (ang sinusuportahang exoskeleton ay itinuturing na isa sa mga pinaka-advanced na anyo ng rehabilitation robot).

Bilang karagdagan, ang katumpakan, hindi matamo para sa isang tao, ay ginagawang posible na bawasan ang panahon ng rehabilitasyon dahil sa higit na kahusayan. paggamit mga robot sa rehabilitasyon gayunpaman, ang pangangasiwa ng mga therapist ay kinakailangan upang matiyak ang kaligtasan. Ang mga pasyente ay madalas na hindi napapansin ang labis na sakit sa panahon ng ehersisyo, na nagkakamali sa paniniwala na, halimbawa, ang isang mas mataas na dosis ng ehersisyo ay humahantong sa mas mabilis na mga resulta.

Ang sobrang pakiramdam ng pananakit ay malamang na mabilis na mapansin ng tradisyunal na tagapagbigay ng therapy, tulad ng ehersisyo na masyadong magaan. Kinakailangan din na magbigay ng posibilidad ng isang emergency na pagkagambala ng rehabilitasyon gamit ang isang robot, halimbawa, kung nabigo ang control algorithm.

Robot Clara (7), nilikha ng USC Interaction Lab. robot na nars. Gumagalaw ito sa mga paunang natukoy na ruta, na nakakakita ng mga hadlang. Nakikilala ang mga pasyente sa pamamagitan ng mga scanning code na inilagay sa tabi ng mga kama. Ang robot ay nagpapakita ng paunang naitala na mga tagubilin para sa mga pagsasanay sa rehabilitasyon.

Ang komunikasyon para sa mga layunin ng diagnostic sa pasyente ay nangyayari sa pamamagitan ng mga sagot na "oo" o "hindi". Ang robot ay inilaan para sa mga tao pagkatapos ng mga pamamaraan sa puso na kailangang magsagawa ng spirometry exercises hanggang 10 beses bawat oras sa loob ng ilang araw. Nilikha din ito sa Poland. robot ng rehabilitasyon.

Ito ay binuo ni Michal Mikulski, isang empleyado ng Department of Control and Robotics ng Silesian University of Technology sa Gliwice. Ang prototype ay isang exoskeleton - isang aparato na isinusuot sa kamay ng pasyente, na may kakayahang pag-aralan at pahusayin ang function ng kalamnan. Gayunpaman, maaari lamang itong maghatid ng isang pasyente at magiging napakamahal.

Nagpasya ang mga siyentipiko na lumikha ng isang mas murang nakatigil na robot na maaaring makatulong sa rehabilitasyon ng anumang bahagi ng katawan. Gayunpaman, sa lahat ng sigasig para sa robotics, ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na ang paggamit ng mga robot sa medisina ito ay nagkalat hindi lamang ng mga rosas. Sa operasyon, halimbawa, ito ay nauugnay sa mga makabuluhang gastos.

Ang pamamaraan gamit ang sistema ng da Vinci, na matatagpuan sa Poland, ay nagkakahalaga ng mga 15-30 libo. PLN, at pagkatapos ng sampung pamamaraan kailangan mong bumili ng bagong hanay ng mga tool. Hindi binabayaran ng NHF ang mga gastos sa mga operasyong isinagawa sa kagamitang ito sa halagang humigit-kumulang PLN 9 milyon.

Mayroon din itong kawalan ng pagtaas ng oras na kinakailangan para sa pamamaraan, na nangangahulugan na ang pasyente ay dapat manatili sa ilalim ng anesthesia nang mas matagal at konektado sa artipisyal na sirkulasyon (sa kaso ng operasyon sa puso).