Doctor Robot - begyndelsen på medicinsk robotteknologi

Det behøver ikke at være specialrobotten, der styrer Luke Skywalkers arm, som vi så i Star Wars (1). Det er nok for bilen at holde selskab og måske underholde syge børn på hospitalet (2) - som i ALIZ-E projektet finansieret af EU.

Som en del af dette projekt, XNUMX Nao robottersom var indlagt med børn med diabetes mellitus. De er programmeret til rene sociale funktioner, udstyret med tale- og ansigtsgenkendelsesfærdigheder, samt forskellige didaktiske opgaver relateret til information om diabetes, dens forløb, symptomer og behandlingsmetoder.

At have empati som medlidende er en god idé, men der kommer rapporter fra alle vegne om, at robotter for alvor tager et rigtigt lægearbejde op. Blandt dem for eksempel Veebot, skabt af en californisk startup. Hans opgave er at tage blod til analyse (3).

Enheden er udstyret med et infrarødt "vision"-system og retter kameraet mod den tilsvarende vene. Når han har fundet det, undersøger han det yderligere med en ultralyd for at se, om det passer ind i nålehulen. Hvis alt er i orden, stikker han en nål og tager blod.

Hele proceduren tager cirka et minut. Veebots blodkarudvælgelsesnøjagtighed er 83 procent. Lille? En sygeplejerske, der gør dette i hånden, har et lignende resultat. Derudover forventes Veebot at overstige 90% på tidspunktet for kliniske forsøg.

1 Robotdoktor fra Star Wars

2. En robot, der ledsager børn på hospitalet

De skulle arbejde i rummet.

byggeidé kirurgiske robotter etc. I 80'erne og 90'erne byggede US NASA intelligente operationsrum, der skulle bruges som udstyr til rumfartøjer og orbitale baser, der deltager i rumudforskningsprogrammer.

3. Veebot - en robot til at indsamle og analysere blod

Selvom programmerne lukkede, fortsatte forskere ved Intuitive Surgical med at arbejde på robotkirurgi, hvor private virksomheder finansierede deres indsats. Resultatet var da Vinci, som først blev introduceret i Californien i slutningen af ​​90'erne.

Men først, verdens første kirurgisk robot godkendt og godkendt til brug i 1994 af US Food and Drug Administration var AESOP-robotsystemet.

Hans job var at holde og stabilisere kameraer under minimalt invasive operationer. Den næste var ZEUS, en tre-armet, styrbar robot, der blev brugt til laparoskopisk kirurgi (4), meget lig da Vinci-robotten, der ville komme senere.

I september 2001, mens han var i New York, fjernede Jacques Maresco galdeblæren fra en 68-årig patient på en klinik i Strasbourg ved hjælp af ZEUS robotkirurgiske system.

Sandsynligvis den vigtigste fordel ved ZEUS, ligesom alle andre kirurgisk robot, var den fuldstændige eliminering af virkningen af ​​håndskælven, som selv de mest erfarne og bedste kirurger i verden lider af.

4. ZEUS robot og kontrolstation

Robotten er nøjagtig takket være brugen af ​​et passende filter, der eliminerer vibrationer ved en frekvens på omkring 6 Hz, typisk for et menneskeligt håndtryk. Den førnævnte da Vinci (5) blev berømt i begyndelsen af ​​1998, da et fransk hold udførte verdens første enkelt koronar bypass-operation.

Et par måneder senere blev mitralklapoperation udført med succes, dvs. operation inde i hjertet. For medicin på det tidspunkt var dette en begivenhed, der kan sammenlignes med landingen af ​​Pathfinder-sonden på overfladen af ​​Mars i 1997.

Da Vincis fire arme, der ender i instrumenter, går ind i patientens krop gennem små snit i huden. Enheden styres af en kirurg, der sidder ved konsollen, udstyret med et teknisk synssystem, takket være hvilket han ser det opererede sted i tre dimensioner, i HD-opløsning, i naturlige farver og med en 10x forstørrelse.

Denne avancerede teknik tillader fuldstændig fjernelse af sygt væv, især dem, der er ramt af kræftceller, samt inspektion af svært tilgængelige steder, såsom bækkenet eller kraniet.

Andre læger kan observere da Vincis operationer selv på steder tusindvis af kilometer væk. Dette gør det muligt at udføre komplekse kirurgiske procedurer ved at bruge viden fra de mest velrenommerede specialister uden at bringe dem ind på operationsstuen.

Typer af medicinske robotter Kirurgiske robotter - deres vigtigste egenskab er øget nøjagtighed og den tilhørende reducerede risiko for fejl. Rehabiliteringsarbejde - lette og understøtte livet for mennesker med varige eller midlertidige funktionsnedsættelser (i restitutionsperioden), samt handicappede og ældre.  

Den største gruppe bruges til: diagnosticering og genoptræning (normalt under opsyn af en terapeut, og uafhængigt af patienten, hovedsageligt ved telerehabilitering), ændring af stillinger og øvelser i sengen (robotsenge), forbedring af mobiliteten (robotkørestole til handicappede og exoskeletter), sygepleje (robotter), læring og arbejdsassistance (robotiserede arbejdspladser eller robotrum) og terapi for visse kognitive lidelser (terapeutiske robotter til børn og ældre).

Biorobotter er en gruppe af robotter designet til at efterligne mennesker og dyr, som vi bruger til kognitive formål. Et eksempel er en japansk uddannelsesrobot, som fremtidige læger bruger til at træne i kirurgi. Robotter, der erstatter assistenten under operationen - deres hovedanvendelse vedrører kirurgens evne til at kontrollere robotkameraets position, som giver et godt "udsigt" af de opererede steder.

Der er også en polsk robot

Story medicinsk robotik i Polen blev startet i 2000 af forskere fra Zabrze Cardiac Surgery Development Foundation, som var ved at udvikle en prototype af RobinHeart-familien af ​​robotter (6). De har en segmenteret struktur, der giver dig mulighed for at vælge det rigtige udstyr til forskellige operationer.

Følgende modeller blev skabt: RobinHeart 0, RobinHeart 1 - med en uafhængig base og styret af en industriel computer; RobinHeart 2 - fastgjort til operationsbordet, med to beslag, hvorpå du kan installere kirurgiske instrumenter eller en visningssti med et endoskopisk kamera; RobinHeart mc2 og RobinHeart Vision bruges til at styre endoskopet.

Initiativtager, koordinator, skaber af antagelser, driftsplanlægning og mange mekatroniske projektløsninger. Polsk kirurgisk robot Robinhart var læge. Zbigniew Nawrat. Sammen med afdøde Prof. Zbigniew Religa var gudfar for alle værker udført af specialister fra Zabrze i samråd med akademiske centre og forskningsinstitutter.

Gruppen af ​​designere, elektronik, IT og mekanikere, der arbejdede på RobinHeart, var i konstant samråd med det medicinske team for at bestemme, hvilke rettelser der skulle laves på det.

"I januar 2009, ved Center for Eksperimentel Medicin ved det medicinske universitet i Schlesien i Katowice, når den behandlede dyr, udførte robotten let alle de opgaver, den blev tildelt. I øjeblikket udstedes der certifikater for det.

6. Polsk medicinsk robot RobinHeart

Når vi finder sponsorer, vil det gå i serieproduktion,” sagde Zbigniew Nawrat fra Foundation for Development of Cardiac Surgery i Zabrze. Det polske design har meget til fælles med det amerikanske da Vinci – det giver dig mulighed for at skabe et 3D-billede i HD-kvalitet, eliminerer håndskælv, og instrumenterne penetrerer patienten teleskopisk.

RobinHeart styres ikke af specielle joysticks, som da Vinci's, men af ​​knapper. En hånds polering robot kirurg i stand til at bruge op til to værktøjer, som desuden til enhver tid kan fjernes, for eksempel for at bruge dem manuelt.

Desværre er fremtiden for den første polske operationsrobot meget usikker. Indtil videre er der kun én mc2, der endnu ikke har opereret en levende patient. Årsag? Der er ikke nok investorer.

Dr. Navrat har ledt efter dem i årevis, men introduktionen af ​​RobinHeart-robotter på polske hospitaler kræver omkring PLN 40 millioner. I december sidste år blev en prototype af en letvægts bærbar videotracker-robot til en bred vifte af kliniske applikationer præsenteret: RobinHeart PortVisionAble.

Dens konstruktion blev finansieret af Nationalt Center for Forskning og Udvikling, midler fra Fonden for Udvikling af Hjertekirurgi og mange sponsorer. I år er det planlagt at frigive tre modeller af enheden. Hvis den etiske komité accepterer at bruge dem i et klinisk forsøg, vil de blive testet på et hospital.

Ikke kun operation

I begyndelsen nævnte vi robotter, der arbejder med børn på hospitalet og indsamler blod. Medicin kunne finde mere "sociale" anvendelser for disse maskiner.

Et eksempel er talepædagog robot Bandit, skabt ved University of Southern California, er designet til at støtte terapi for børn med autisme. Det ligner et legetøj, der er designet til at lette kontakten med de syge.

7. Robot Clara klædt ud som sygeplejerske

Der er to kameraer i dens "øjne", og takket være de installerede infrarøde sensorer er robotten, der bevæger sig på to hjul, i stand til at bestemme barnets position og tage passende handlinger.

Som standard forsøger han at nærme sig den lille patient først, men da han løber væk, stopper han og gestikulerer ham til tilgangen.

Typisk vil børn nærme sig robotten og danne et bånd med den på grund af dens evne til at udtrykke følelser med "ansigtsudtryk".

Dette giver børn mulighed for at blive involveret i spillet, og tilstedeværelsen af ​​robotten letter også sociale interaktioner såsom samtale. Robottens kameraer tillader også optagelse af barnets adfærd, hvilket understøtter den terapi, lægen giver.

Rehabiliteringsarbejde giver nøjagtighed og repeterbarhed, de gør det muligt at udføre øvelser på patienter med mindre involvering af terapeuter, hvilket kan reducere omkostningerne og øge antallet af mennesker, der gennemgår behandling (det understøttede eksoskelet betragtes som en af ​​de mest avancerede former for rehabiliteringsrobotter).

Derudover gør nøjagtighed, uopnåelig for en person, det muligt at reducere rehabiliteringstiden på grund af større effektivitet. brug rehabiliteringsrobotter Der kræves dog supervision af terapeuter for at sikre sikkerheden. Patienter mærker ofte ikke for meget smerte under træning, idet de fejlagtigt tror, ​​at for eksempel en højere dosis af træning fører til hurtigere resultater.

Overdreven smertefornemmelse vil sandsynligvis hurtigt blive bemærket af den traditionelle terapeut, ligesom træning, der er for let. Det er også nødvendigt at give mulighed for en nødafbrydelse af genoptræningen ved hjælp af en robot, for eksempel hvis kontrolalgoritmen svigter.

Robot Clara (7), skabt af USC Interaction Lab. robot sygeplejerske. Den bevæger sig langs forudbestemte ruter og registrerer forhindringer. Patienterne genkendes ved scanningskoder placeret ved siden af ​​sengene. Robotten viser forudindspillede instruktioner til genoptræningsøvelser.

Kommunikation i diagnostisk øjemed med patienten sker gennem svarene "ja" eller "nej". Robotten er beregnet til personer efter hjerteindgreb, som skal udføre spirometriøvelser op til 10 gange i timen i flere dage. Det blev også skabt i Polen. rehabiliteringsrobot.

Det blev udviklet af Michal Mikulski, en medarbejder i afdelingen for kontrol og robotik ved Silesian University of Technology i Gliwice. Prototypen var et eksoskelet - en enhed båret på patientens hånd, der er i stand til at analysere og forbedre muskelfunktionen. Det kunne dog kun tjene én patient og ville være meget dyrt.

Forskere besluttede at skabe en billigere stationær robot, der kunne hjælpe med rehabilitering af enhver del af kroppen. Men med al den entusiasme for robotteknologi, er det værd at huske, at brugen af robotter i medicin den er strøet ikke kun med roser. Inden for kirurgi er dette for eksempel forbundet med betydelige omkostninger.

Proceduren ved hjælp af da Vinci-systemet, der ligger i Polen, koster omkring 15-30 tusinde. PLN, og efter ti procedurer skal du købe et nyt sæt værktøjer. NHF refunderer ikke omkostningerne ved operationer udført på dette udstyr med et beløb på ca. PLN 9 mio.

Det har også den ulempe, at det øger indgrebstiden, hvilket betyder, at patienten skal forblive i bedøvelse i længere tid og være tilsluttet kunstigt kredsløb (ved hjerteoperationer).