Doctor Robot – początek robotyki medycznej
Nie musi to być specjalistyczny robot kontrolujący ramię Luke'a Skywalkera, którego widzieliśmy w Gwiezdnych wojnach (1). Wystarczy, że samochód dotrzyma towarzystwa i być może zabawi chore dzieci w szpitalu (2) - jak w projekcie ALIZ-E dofinansowanym przez Unię Europejską.
W ramach tego projektu XNUMX Nao robotyhospitalizowanych z dziećmi chorymi na cukrzycę. Są zaprogramowane do pełnienia funkcji czysto społecznych, wyposażonych w umiejętności rozpoznawania mowy i twarzy, a także różnorodnych zadań dydaktycznych związanych z informowaniem o cukrzycy, jej przebiegu, objawach i metodach leczenia.
Wczuwanie się w rolę innych cierpiących to świetny pomysł, ale zewsząd napływają doniesienia, że roboty na poważnie podejmują się prawdziwej pracy medycznej. Wśród nich na przykład Veebot, stworzony przez kalifornijski startup. Jego zadaniem jest pobranie krwi do analizy (3).
Urządzenie wyposażone jest w system „wizji” na podczerwień i nakierowanie kamery na odpowiednią żyłę. Gdy go znajdzie, dalej bada go za pomocą ultradźwięków, aby sprawdzić, czy pasuje do jamy igły. Jeśli wszystko jest w porządku, wbija igłę i pobiera krew.
Cała procedura trwa około minuty. Dokładność wyboru naczyń krwionośnych Veebota wynosi 83 procent. Mały? Pielęgniarka wykonująca to ręcznie ma podobny rezultat. Ponadto oczekuje się, że Veebot przekroczy 90% do czasu badań klinicznych.
1. Robot Doktor z Gwiezdnych Wojen
2. Robot, który towarzyszy dzieciom w szpitalu
Musieli pracować w kosmosie.
pomysł na budynek roboty chirurgiczne itp. W latach 80. i 90. amerykańska NASA zbudowała inteligentne sale operacyjne, które miały służyć jako wyposażenie statków kosmicznych i baz orbitalnych uczestniczących w programach eksploracji kosmosu.
3. Veebot – robot do pobierania i analizowania krwi
Chociaż programy zostały zamknięte, naukowcy z Intuitive Surgical kontynuowali prace nad chirurgią robotyczną, a prywatne firmy finansują ich wysiłki. Rezultatem był da Vinci, wprowadzony po raz pierwszy w Kalifornii pod koniec lat 90.
Ale najpierw pierwszy na świecie robota chirurgicznego zatwierdzonym i zatwierdzonym do użytku w 1994 roku przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków był system robotyczny AESOP.
Jego zadaniem było trzymanie i stabilizacja aparatów podczas operacji małoinwazyjnych. Następny był ZEUS, trójramienny, sterowany robot używany w chirurgii laparoskopowej (4), bardzo podobny do robota da Vinci, który miał pojawić się później.
We wrześniu 2001 roku, podczas pobytu w Nowym Jorku, Jacques Maresco usunął pęcherzyk żółciowy 68-letniego pacjenta w klinice w Strasburgu przy użyciu zrobotyzowanego systemu chirurgicznego ZEUS.
Chyba najważniejsza zaleta ZEUS-a, jak wszystkich innych robota chirurgicznego, było całkowite wyeliminowanie efektu drżenia rąk, na który cierpią nawet najbardziej doświadczeni i najlepsi chirurdzy na świecie.
4. Robot i stacja sterująca ZEUS
Robot jest dokładny dzięki zastosowaniu odpowiedniego filtra eliminującego drgania o częstotliwości około 6 Hz, typowe dla uścisku dłoni człowieka. Wspomniany da Vinci (5) zasłynął na początku 1998 roku, kiedy francuski zespół przeprowadził pierwszą na świecie operację pojedynczego bajpasu wieńcowego.
Kilka miesięcy później pomyślnie przeprowadzono operację zastawki mitralnej, tj. operacja wewnątrz serca. Dla ówczesnej medycyny było to wydarzenie porównywalne z lądowaniem sondy Pathfinder na powierzchni Marsa w 1997 roku.
Cztery ramiona Da Vinci, zakończone instrumentami, wchodzą w ciało pacjenta przez małe nacięcia w skórze. Urządzeniem steruje siedzący przy konsoli chirurg, wyposażony w techniczny system wizyjny, dzięki któremu widzi operowane miejsce w trzech wymiarach, w rozdzielczości HD, w naturalnych kolorach iz 10-krotnym powiększeniem.
Ta zaawansowana technika pozwala na całkowite usunięcie chorych tkanek, zwłaszcza tych dotkniętych komórkami nowotworowymi, a także na oględziny trudno dostępnych miejsc, takich jak miednica czy podstawa czaszki.
Inni lekarze mogą obserwować działania da Vinci nawet w miejscach oddalonych o tysiące kilometrów. Pozwala to na przeprowadzanie skomplikowanych zabiegów chirurgicznych z wykorzystaniem wiedzy najbardziej renomowanych specjalistów, bez konieczności sprowadzania ich na salę operacyjną.
Rodzaje robotów medycznych Roboty chirurgiczne – ich najważniejszą cechą jest zwiększona dokładność i związane z tym zmniejszone ryzyko błędu. Prace rehabilitacyjne – ułatwiają i wspierają życie osób z trwałymi lub czasowymi zaburzeniami czynnościowymi (w okresie rekonwalescencji), a także osób niepełnosprawnych i starszych.
Największą grupę stosuje się do: diagnostyki i rehabilitacji (zwykle pod nadzorem terapeuty, a także samodzielnie przez pacjenta, głównie w telerehabilitacji), zmiany pozycji i ćwiczeń w łóżku (łóżka roboty), poprawy sprawności ruchowej (wózki automatyczne dla osób niepełnosprawnych i egzoszkielety), pielęgniarstwo (roboty), pomoc w nauce i pracy (zrobotyzowane miejsca pracy lub pomieszczenia zrobotyzowane), terapia niektórych zaburzeń poznawczych (roboty terapeutyczne dla dzieci i osób starszych).
Bioroboty to grupa robotów zaprojektowanych do naśladowania ludzi i zwierząt, których używamy do celów poznawczych. Przykładem jest japoński robot edukacyjny używany przez przyszłych lekarzy do szkolenia w chirurgii. Roboty zastępujące asystenta podczas operacji – ich główne zastosowanie dotyczy możliwości kontrolowania przez chirurga pozycji kamery robota, co zapewnia dobry „widok” na operowane miejsca.
Jest też polski robot
Historia robotyka medyczna w Polsce zapoczątkowali w 2000 roku naukowcy z Zabrzańskiej Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii, którzy pracowali nad prototypem rodziny robotów RobinHeart (6). Posiadają segmentową budowę, która pozwala dobrać odpowiedni sprzęt do różnych operacji.
Powstały modele: RobinHeart 0, RobinHeart 1 - z niezależną bazą i sterowane przez komputer przemysłowy; RobinHeart 2 - mocowany do stołu operacyjnego, za pomocą dwóch wsporników, na których można zamontować narzędzia chirurgiczne lub tor widokowy z kamerą endoskopową; RobinHeart mc2 i RobinHeart Vision służą do sterowania endoskopem.
Inicjator, koordynator, twórca założeń, planowania operacji i wielu rozwiązań projektów mechatronicznych. Polski robot chirurgiczny Robinhart był lekarzem. Zbigniewa Nawrata. Wraz ze zmarłym prof. Zbigniew Religa był ojcem chrzestnym wszystkich prac prowadzonych przez zabrzańskich specjalistów w porozumieniu z ośrodkami akademickimi i instytutami badawczymi.
Grupa projektantów, elektroników, informatyków i mechaników, którzy pracowali nad RobinHeart, była w ciągłych konsultacjach z zespołem medycznym, aby ustalić, jakie poprawki należy w nim wprowadzić.
„W styczniu 2009 roku w Centrum Medycyny Doświadczalnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach robot podczas leczenia zwierząt bez problemu wykonywał wszystkie powierzone mu zadania. Obecnie wydawane są na niego certyfikaty.
6. Polski robot medyczny RobinHeart
Gdy znajdziemy sponsorów, trafi do produkcji seryjnej – powiedział Zbigniew Nawrat z Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu. Polski projekt ma wiele wspólnego z amerykańskim da Vinci – pozwala na stworzenie obrazu 3D w jakości HD, eliminuje drżenie rąk, a instrumenty teleskopowo penetrują pacjenta.
RobinHeart nie jest sterowany za pomocą specjalnych joysticków, takich jak da Vinci, ale za pomocą przycisków. Polerowanie jedną ręką chirurg robot potrafi władać aż dwoma narzędziami, które zresztą w każdej chwili można wyjąć, aby np. użyć ich ręcznie.
Niestety przyszłość pierwszego polskiego robota chirurgicznego pozostaje bardzo niepewna. Jak dotąd jest tylko jeden mc2, który nie operował jeszcze żywego pacjenta. Przyczyna? Inwestorów jest za mało.
Dr Navrat szuka ich od wielu lat, ale wprowadzenie robotów RobinHeart w polskich szpitalach wymaga około 40 mln zł. W grudniu ubiegłego roku zaprezentowano prototyp lekkiego, przenośnego robota wideo trackera do szerokiego zakresu zastosowań klinicznych: RobinHeart PortVisionAble.
Jego budowę sfinansowało Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, środki z Funduszu Rozwoju Kardiochirurgii oraz wielu sponsorów. W tym roku planowane jest wydanie trzech modeli urządzenia. Jeśli Komisja Etyki wyrazi zgodę na ich wykorzystanie w eksperymencie klinicznym, zostaną one przetestowane w środowisku szpitalnym.
Nie tylko chirurgia
Na początku wspomnieliśmy o robotach pracujących z dziećmi w szpitalu i pobierających krew. Medycyna mogłaby znaleźć więcej „społecznych” zastosowań dla tych maszyn.
Przykładem jest robota logopedy Bandit, stworzony na Uniwersytecie Południowej Kalifornii, ma wspierać terapię dzieci z autyzmem. Wygląda jak zabawka, która ma ułatwić kontakt z chorym.
7. Robot Clara przebrana za pielęgniarkę
W jego „oczkach” znajdują się dwie kamery, a dzięki zainstalowanym czujnikom podczerwieni poruszający się na dwóch kołach robot jest w stanie określić pozycję dziecka i podjąć odpowiednie działania.
Domyślnie najpierw próbuje podejść do małego pacjenta, ale kiedy ten ucieka, zatrzymuje się i gestem wskazuje mu podejście.
Zazwyczaj dzieci zbliżają się do robota i tworzą z nim więź ze względu na jego zdolność do wyrażania emocji za pomocą „mimiki”.
Pozwala to dzieciom zaangażować się w grę, a obecność robota ułatwia także interakcje społeczne, takie jak rozmowa. Kamery robota umożliwiają również rejestrację zachowania dziecka, wspomagając terapię prowadzoną przez lekarza.
Praca rehabilitacyjna zapewniając dokładność i powtarzalność, pozwalają na wykonywanie ćwiczeń na pacjentach przy mniejszym zaangażowaniu terapeutów, co może obniżyć koszty i zwiększyć liczbę osób poddawanych leczeniu (egzoszkielet wspomagany uważany jest za jedną z najbardziej zaawansowanych form robota rehabilitacyjnego).
Dodatkowo nieosiągalna dla człowieka dokładność pozwala na skrócenie czasu rehabilitacji dzięki większej efektywności. stosowanie roboty rehabilitacyjne jednak dla zapewnienia bezpieczeństwa wymagany jest nadzór terapeutów. Pacjenci często nie odczuwają zbyt dużego bólu podczas ćwiczeń, błędnie wierząc, że np. większa dawka ćwiczeń prowadzi do szybszych efektów.
Nadmierne odczuwanie bólu może zostać szybko zauważone przez terapeutę tradycyjnego, podobnie jak zbyt lekkie ćwiczenia. Konieczne jest również zapewnienie możliwości awaryjnego przerwania rehabilitacji z wykorzystaniem robota, np. w przypadku awarii algorytmu sterowania.
Robot Clara (7), stworzony przez USC Interaction Lab. pielęgniarka robota. Porusza się po wyznaczonych trasach, wykrywając przeszkody. Pacjenci rozpoznawani są po kodach skanujących umieszczonych przy łóżkach. Robot wyświetla nagrane wcześniej instrukcje dotyczące ćwiczeń rehabilitacyjnych.
Komunikacja w celach diagnostycznych z pacjentem odbywa się poprzez udzielanie odpowiedzi „tak” lub „nie”. Robot przeznaczony jest dla osób po zabiegach kardiologicznych, które muszą wykonywać ćwiczenia spirometryczne do 10 razy na godzinę przez kilka dni. Powstał również w Polsce. robota rehabilitacyjnego.
Opracował go Michał Mikulski, pracownik Katedry Sterowania i Robotyki Politechniki Śląskiej w Gliwicach. Prototypem był egzoszkielet - urządzenie noszone na ręce pacjenta, zdolne do analizy i poprawy funkcji mięśni. Mogłaby jednak służyć tylko jednemu pacjentowi i byłaby bardzo droga.
Naukowcy postanowili stworzyć tańszego robota stacjonarnego, który mógłby pomóc w rehabilitacji dowolnej części ciała. Jednak przy całym entuzjazmie dla robotyki warto pamiętać, że korzystanie z roboty w medycynie jest usłana nie tylko różami. Na przykład w chirurgii wiąże się to ze znacznymi kosztami.
Zabieg z wykorzystaniem systemu da Vinci zlokalizowany w Polsce kosztuje około 15-30 tys. zł, a po dziesięciu zabiegach trzeba kupić nowy zestaw narzędzi. NFZ nie zwraca kosztów operacji wykonywanych na tym sprzęcie w kwocie ok. 9 mln zł.
Wadą jest również wydłużenie czasu zabiegu, co oznacza, że pacjent musi dłużej pozostawać w znieczuleniu i być podłączony do sztucznego krążenia (w przypadku operacji kardiochirurgicznych).
