lääketieteelliset robotit. Seitsemän lupaavinta lääketieteellisen robotin asiantuntijatuki ja apurobotti

Edellisessä telelääketieteen viestissäni mainittiin Da Vinci -robottikirurgi, jota noin 1000 asennettiin maailmaan vuonna 2010. Mutta tämä ei ole kaukana ainoasta lääketieteessä käytetystä robotiikan saavutuksesta.

Millä alueilla ja miksi robotteja käytetään? Kirurgiassa, lasten ja vanhusten omaishoitajina, telelääketieteessä ja jopa lääkkeiden toimittamisessa. Tarkemmin - kysyn habrakatin alla.

RIBA

Vuonna 2009 RIBA II esiteltiin. Tämä robotin versio pystyy poimimaan potilaat suoraan lattialta, kun taas ensimmäinen robotti pystyi poimimaan heidät vain pyörätuolista tai sängystä. Myös kantavuus on noussut 176 paunaan eli noin 80 kiloon, mikä on 41 puntaa eli 18,5 kiloa enemmän kuin ensimmäisessä versiossa.

Miksi japanilaiset edes tarvitsevat tällaista robottia? Kyse on pitkästä iästä. Japanissa hoitoa tarvitsevien iäkkäiden ihmisten määrän ennustetaan nousevan viiteen ja puoleen miljoonaan vuoteen 2015 mennessä. Joten kuvittele kuinka monen sairaanhoitajan ja hoitajan on päivittäin nostettava potilasta futonista pyörätuoliin, pyörätuolista sänkyyn, selkään ja niin edelleen. Robotit sopivat paremmin näihin tarkoituksiin, ja antakaa hoitajien tehdä työnsä - hoitaa vain vanhuksia.

Ja tämä robotti on listattu Guinnessin ennätysten kirjaan "Maailman terapeuttisimmaksi robotiksi". Se on varustettu monilla antureilla - kosketus, valo, ääni, lämpötila ja sijainti. Tämä on välttämätöntä hyvälle kommunikaatiolle potilaan kanssa, auttaa rauhoittamaan potilasta.

Keeponia tarvitaan samaan, mutta hän on mielestäni vähemmän söpö. Hän tanssii ja reagoi kosketukseen.

Jakelu robotti

Panasonicin robotti on myös suunniteltu toimittamaan lääkkeitä apteekista potilaille. Tämän robotin ensimmäinen versio pystyi jo tallentamaan tietoja 400 potilaasta ja jakamaan lääkkeitä reseptin mukaan potilaan tai sairaanhoitajan pyynnöstä.

teleläsnäolo

Venäjän todellisuudessa tällaisten robottien käyttö on lähes mahdotonta, koska meillä on ongelmia ramppien kanssa kaikkialla - sekä klinikoiden sisäänkäynnissä että niiden sisällä. Joten robotti pystyy liikkumaan vain korkeintaan yhden kerroksen sisällä ja minimissä - huoneen sisällä, eikä pysty ylittämään kovaa kynnystä.

PR-7

Vgo - ohjaus tapahtuu 4G:n kautta.

Leikkaus

Ortopediassa RoboDocia alettiin käyttää nivelproteesissa vuonna 1992.

Myöhemmin ilmestyivät avustajat Zeus ja Aesop, mutta silti leikkauksen päähenkilö oli kirurgi. 1990-luvun lopulla tämä muuttui Da Vincin, etätoimintojen robotin, ilmaantumisen myötä.

Konsolin kirurgi näkee sivuston 3D-muodossa moninkertaisella suurennuksella ja työskentelee joystickeillä. Tällä hetkellä nelikätinen robotti tekee toimenpiteen. Aluksi kuva ei tietenkään ollut suuri, mutta sitten tämä ongelma ratkesi.

Minuutti muuntajia: italialaisten tutkijoiden ARES on suunniteltu suorittamaan toimintoja vahingoittamatta iho. Koska potilas nielee sen osissa, ja sitten se myös tulee ulos suoliston kautta. Sisällä robotti kokoaa itsensä, minkä jälkeen kirurgi suorittaa leikkauksen.

Koulutus: potilassimulaattorit

HPS:ää (Human Patient Simulator) pidetään tämän tyypin toimivimpana robottina. Se tallentaa 30 erilaista potilasprofiilia, jotka eroavat fysiologian ja yksilöllisten reaktioiden osalta lääkkeisiin. Nämä voivat olla raskaana olevan naisen ja iäkkään alkoholistin terveen lapsen profiileja. Tunnusteltavissa kaulavaltimossa, olkavarressa, reisiluun, säteittäisessä polvitaipeen valtimot pulssi muuttuu paineen mukaan, robotti hengittää ulos hiilidioksidi mitä näytöillä näytetään, ja hänen oppilaansa reagoivat valoon.

Hammaslääkäreiden kanssa - sama tarina. Lopeta onnellisten ihmisten murskaaminen huonoilla hampailla! Harjoittele ensin kissoilla. Kuvassa - Hanako 2, alun perin Japanista, joka näkyy heti.

Kirjoita kommentteihin, mitä muita robotteja tulisi olla tässä postauksessa.

Nykyään tutkimusryhmät ympäri maailmaa yrittävät hapuilla käsitettä robottien käytöstä lääketieteessä. Vaikka on ehkä oikeampaa sanoa "jo haputettu". Kehityksen määrän ja eri tieteellisten ryhmien kiinnostuksen perusteella voidaan väittää, että lääketieteellisten mikrorobottien luomisesta on tullut pääsuunta. Tämä sisältää myös robotit, joiden etuliite "nano-". Lisäksi ensimmäiset saavutukset tällä alalla saavutettiin suhteellisen äskettäin, vain kahdeksan vuotta sitten.

Vuonna 2006 Sylvain Martelin johtama tutkijaryhmä suoritti maailman ensimmäisen onnistuneen kokeen laukaisemalla pienen mustekynäpallon kokoisen robotin kaulavaltimo elävä sika. Samaan aikaan robotti liikkui kaikkia sille osoitettuja "reittipisteitä" pitkin. Ja siitä lähtien kuluneiden vuosien aikana mikrorobotiikka on edistynyt jonkin verran.

Yksi insinöörien päätavoitteista nykyään on luoda sellaisia ​​lääketieteellisiä robotteja, jotka pystyvät liikkumaan paitsi suuret valtimot, mutta myös suhteellisen kapea verisuonet. Tämä mahdollistaisi monimutkaisten hoitojen suorittamisen ilman tällaista traumaattista kirurgista interventiota.

Mutta tämä ei ole kaukana ainoasta mahdollisesta mikrorobottien hyödystä. Ensinnäkin ne olisivat hyödyllisiä syövän hoidossa toimittamalla lääkettä suoraan pahanlaatuisuus. Tämän mahdollisuuden arvoa on vaikea yliarvioida: kemoterapian aikana lääkkeitä annostellaan tiputtimen kautta, mikä aiheuttaa vakavan iskun koko kehoon. Itse asiassa se on vahva myrkky, joka vahingoittaa monia sisäelimet ja yritykselle itse kasvain. Tämä on verrattavissa mattopommitukseen pienen yksittäisen kohteen tuhoamiseksi.

Tällaisten mikrorobottien luomisen tehtävä on useiden tieteenalojen risteyksessä. Esimerkiksi fysiikan näkökulmasta - kuinka saada tällainen pieni esine liikkumaan itsenäisesti viskoosissa nesteessä, joka sille on verta? Suunnittelun näkökulmasta - kuinka tarjota robotille energiaa ja kuinka seurata pienen esineen liikettä kehon läpi? Biologian näkökulmasta - mitä materiaaleja käyttää robottien valmistukseen, jotta ne eivät vahingoita ihmiskehoa? Ja ihannetapauksessa robottien tulisi olla biohajoavia, jotta niiden ei tarvitse ratkaista kehosta poistamisen ongelmaa.

Yksi esimerkki siitä, kuinka mikrorobotit voivat "saastuttaa" potilaan kehon, on "bioraketti".

Tämä mikrorobotin versio on titaaninen ydin, jota ympäröi alumiinikuori. Robotin halkaisija on 20 µm. Alumiini reagoi veden kanssa, jolloin kuoren pinnalle muodostuu vetykuplia, jotka työntävät koko rakennetta. Vedessä tällainen "bioraketti" ui sekunnissa etäisyyden, joka vastaa 150 sen halkaisijaa. Tätä voidaan verrata kaksimetriseen mieheen, joka ui 300 metriä sekunnissa, 12 allasta. Tällainen kemiallinen moottori toimii noin 5 minuuttia galliumin lisäyksen vuoksi, mikä vähentää oksidikalvon muodostumisen intensiteettiä. Eli maksimi tehoreservi on noin 900 mm vedessä. Liikesuunnan antaa robotille ulkopuolinen magneettikenttä ja sitä voidaan käyttää kohdennettuun lääkeannostukseen. Mutta vasta sen jälkeen, kun "lataus" loppuu, potilas löytää sironnan alumiinikuorella varustettuja mikropalloja, joilla ei ole suotuisaa vaikutusta ihmiskehoon, toisin kuin biologisesti neutraalilla titaanilla.

Mikrorobottien on oltava niin pieniä, että pelkkä perinteisten tekniikoiden skaalaaminen oikeaan kokoon ei toimi. Sopivan kokoisia vakioosia ei myöskään valmisteta. Ja vaikka olisikin, ne eivät yksinkertaisesti olisi sopivia sellaisiin erityistarpeisiin. Ja siksi tutkijat, kuten on tapahtunut monta kertaa keksintöjen historiassa, etsivät inspiraatiota luonnosta. Esimerkiksi samoissa bakteereissa. Mikrotasolla ja vielä enemmän nanotasolla toimivat täysin erilaiset fysikaaliset lait. Erityisesti vesi on erittäin viskoosi neste. Siksi on tarpeen soveltaa muita teknisiä ratkaisuja mikrorobottien liikkumisen varmistamiseksi. Bakteerit ratkaisevat tämän ongelman usein värekärojen avulla.

Aiemmin tänä vuonna tutkijaryhmä Toronton yliopistosta loi prototyypin mikrorobotin, jonka pituus oli 1 mm, jota ohjataan ulkoisella magneettikentällä ja joka oli varustettu kahdella tarttujalla. Kehittäjät onnistuivat rakentamaan sillan sen kanssa. Lisäksi tätä robottia voidaan käyttää paitsi lääkkeiden antamiseen myös mekaaniseen kudosten korjaukseen verenkiertoelimistö ja elimiä.

Lihaksikkaat robotit

Toinen mielenkiintoinen mikrorobotiikan trendi ovat lihasvoimaiset robotit. Esimerkiksi on olemassa tällainen projekti: sähköstimuloitu lihassolu, johon on kiinnitetty robotti, jonka "harjanne" on valmistettu hydrogeelistä.

Tämä järjestelmä itse asiassa kopioi luonnollista ratkaisua, joka löytyy monien nisäkkäiden organismeista. Esimerkiksi ihmiskehossa lihasten supistuminen välittyy luihin jänteiden kautta. Tässä biorobotissa solun supistuessa sähkön vaikutuksesta "harjanne" taipuu ja jalkoina toimivat poikittaispalkit vetäytyvät toisiinsa. Jos yksi niistä liikkuu "harjaa" taivutettaessa lyhyemmän matkan, niin robotti liikkuu tätä "jalkaa" kohti.

On toinenkin visio siitä, mitä lääketieteellisten mikrorobottien tulisi olla: pehmeitä, toistavat eri elävien olentojen muotoja. Esimerkiksi tässä on tällainen robo-mehiläinen (RoboBee).

Totta, sitä ei ole tarkoitettu lääketieteellisiin tarkoituksiin, vaan useisiin muihin: kasvien pölytykseen, etsintä- ja pelastusoperaatioihin, havaitsemiseen myrkylliset aineet. Projektin kirjoittajat eivät tietenkään kopioi sokeasti anatomiset ominaisuudet mehiläisiä. Sen sijaan he analysoivat huolellisesti erilaisten hyönteisten organismien erilaisia ​​"rakenteita", mukauttamalla ja muuttamalla ne mekaniikaksi.

Tai toinen esimerkki luonnossa saatavien "rakennusten" käytöstä - mikrorobotti simpukan muodossa. Se liikkuu painuvien "ikkunaluukkujen" avulla luoden siten suihkuvirran. Noin 1 mm:n kokoisena se voi uida ihmisen sisällä silmämuna. Kuten useimmat muut lääketieteelliset robotit, tämä "simpukka" käyttää ulkoista magneettikenttää virtalähteenä. Mutta on tärkeä ero - se saa energiaa vain liikkumiseen, itse kenttä ei liikuta sitä, toisin kuin useimmat muut mikrorobotit.

isot robotit

Tietenkin vain mikrorobotit puistossa lääketieteellinen teknologia ei ole rajoitettu. Fantasiaelokuvissa ja kirjoissa lääketieteelliset robotit esitetään yleensä ihmiskirurgin korvikkeena. Kuten, tämä on eräänlainen suuri laite, joka suorittaa nopeasti ja erittäin tarkasti kaikenlaisia ​​​​kirurgisia manipulaatioita. Eikä ole yllättävää, että tämä idea oli yksi ensimmäisistä, jotka toteutettiin. Nykyaikaiset kirurgiset robotit eivät tietenkään pysty korvaamaan henkilöä kokonaisuutena, mutta ompelemiseen on jo luotettu täysin. Niitä käytetään myös kirurgin käsien jatkeina, kuten manipulaattoreita.

Lääketieteellisessä ympäristössä kiistat tällaisten koneiden käytön tarkoituksenmukaisuudesta eivät kuitenkaan raukea. Monet asiantuntijat ovat sitä mieltä, että tällaiset robotit eivät tarjoa erityisiä etuja, mutta korkean hintansa vuoksi ne lisäävät merkittävästi lääketieteellisten palveluiden kustannuksia. Toisaalta on olemassa tutkimus, jonka mukaan potilaille, joilla on eturauhassyöpä, jotka ovat käyneet läpi kirurginen leikkaus robottiassistentin kanssa tarvitaan jatkossa vähemmän intensiivistä hormonaalisten aineiden ja sädehoidon käyttöä. Yleisesti ottaen ei ole yllättävää, että monien tutkijoiden ponnistelut suunnattiin mikrorobottien luomiseen.

Mielenkiintoinen projekti on Robonaut, telelääketieteen robotti, joka on suunniteltu auttamaan astronautteja. Tämä on vielä kokeellinen projekti, mutta tätä lähestymistapaa voidaan käyttää paitsi sellaisten tärkeiden ja kalliiden ihmisten kouluttamiseen kuin astronautit. Telelääketieteen robotteja voidaan käyttää myös avun antamiseen erilaisilla vaikeapääsyisillä alueilla. Tämä olisi tietysti suositeltavaa vain, jos olisi halvempaa asentaa robotti jonkin syrjäisen taigan tai vuoristokylän sairaalaan kuin pitää ensihoitajaa palkalla.

Ja tämä lääketieteellinen robotti on vieläkin pitkälle erikoistunut, sillä sitä käytetään kaljuuntumisen hoitoon. ARTAS harjoittaa automaattista "kaivamista" karvatuppi potilaan päänahasta korkearesoluutioisten valokuvien perusteella. Sitten ihmislääkäri tuo "sadon" manuaalisesti kaljuille alueille.

Lääketieteellisten robottien maailma ei kuitenkaan ole ollenkaan niin yksitoikkoinen kuin se saattaa näyttää kokemattomalta. Lisäksi se kehittyy aktiivisesti, ideoita, kokeellisia tuloksia kertyy ja tehokkaimpia lähestymistapoja etsitään. Ja kuka tietää, ehkä jopa elinaikanamme sana "kirurgi" tarkoittaa lääkäriä, joka ei ole skalpelli, vaan mikrorobottien purkki, joka riittää nieltäväksi tai vietäväksi tiputtimen kautta.

Tieteellinen robotiikka on tieteenala, jossa tutkitaan kaikkia robottien luomisen ominaisuuksia. Luokassa oppilaat oppivat teoreettinen perusta, robottien historia ja lait, niiden käytön ominaisuudet tosielämässä.

Tšekkiläinen näytelmäkirjailija K. Capek käytti sanaa "robotti" ensimmäisen kerran vuonna 1921. Hän puhui orjista, jotka on luotu täyttämään ihmisen toiveet. Sana robota on käännetty tšekin kielestä "pakotettu orjuus".

Tieteellisen robotiikan lähes 100 vuoden kehityksen aikana on tapahtunut suuria muutoksia. Fantasiamaailman roboteista on tullut todellisuutta. Erikoiskoneita käytetään lähes kaikilla teollisuuden, kaivostoiminnan ja lääketieteen aloilla. Suuntauksesta itsessään on tullut kiehtova työkalu uuden tiedon hankkimiseen eri toimialoilla tekniset tieteet, suunnittelu. Opiskelijoilla on mahdollisuus toteuttaa itsensä suunnittelijoina, teknikkoina ja jopa taiteilijoina.

Robotit nykymaailmassa

Lääketieteellinen robotiikka kehittyy aktiivisesti. Monet ihmiset kuvittelevat robotin tarkkaavaiseksi, aina kohteliaaksi, väsymättömäksi lääkäriksi. Kuitenkin nykyään monet tutkijat sanovat, että teknologia ei voi korvata ihmistä. Se auttaa selviytymään rutiinitehtävistä, esimerkiksi:

Apua hakeneiden rekisteröinti;
- työskennellä sähköisten korttien kanssa;
- referenssien tarjoaminen.

Aika paljon robottisihteeriä on jo luotu. Niitä käytetään eniten eri alueita ihmiselämä. Osana lääketieteellinen robotiikka oli myös erikoiskameroilla varustettuja erikoisajoneuvoja lääkkeiden ja asiakirjojen kuljettamista varten. Tällaiset laitteet voivat vastata kysymyksiin, kuljettaa asiakkaat oikeaan paikkaan.

Hyvä esimerkki on Omnicell M5000. Sen avulla voit optimoida työskentelyä lääkkeiden kanssa sairaaloissa. Kone muodostaa lääkesarjoja kullekin potilaalle ennalta määrätyksi ajaksi. Tämä vähentää huomattavasti virheiden riskiä inhimillinen tekijä. Robotti pystyy luomaan noin 50 sarjaa tunnissa. Tavallinen hoitohenkilökunta 60 minuutissa se tekee vain 4 sarjaa.

Robottien käyttö teollisuudessa

Nykyään robotiikkaa käytetään aktiivisesti teollisuudessa. On kolme päätyyppiä:

1. Hallittu. Jokaisen toiminnon oletetaan olevan käyttäjän ohjaamana.
2. Automaattinen ja puoliautomaattinen. Ne toimivat tiukasti annetun ohjelman mukaisesti.
3. Autonominen. Suorita peräkkäisiä toimia ilman ihmisen puuttumista.

   Esimerkkejä ovat KUKA KR QUANTEC PA. Tämä on yksi edistyneimmistä kuormalavoista. On erilaisia, jotka voivat toimia hyvin matalat lämpötilat. Se on luotu erityisesti toimimaan suurissa pakastimissa.

   Robotiikkaa teollisuudessa edustavat myös monitoimilaitteet. Esimerkiksi Baxterilla on manipulaattoreita, jotka voivat suorittaa kaikki samat toiminnot kuin ihmiskäsi. Mielenkiintoista on se, että kone pystyy itsenäisesti ohjaamaan käytettyjä ponnisteluja.

   

   Stratasys Infinite-Build 3D Demonstrator on toinen kone, joka on robotin ja 3D-tulostimen hybridi. Tekniikkaa käytetään ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, koska sillä voidaan tulostaa minkä kokoisille vaaka- ja pystypinnoille.

   Robotiikka kehittyy aktiivisesti Japanissa. RIBA ja RIBA-II sairaanhoitajat luotiin tähän maahan. Niiden päätehtävänä on kuljettaa potilaita, jotka eivät pysty kävelemään yksin. Koneet auttavat heitä pääsemään sängystä pyörätuoliin ja päinvastoin. Robotit pystyvät kallistumaan, ja käsien pinta on suunniteltu siten, että potilas tuntee olonsa mahdollisimman mukavaksi.

   

   Mielenkiintoinen keksintö on Texasin yliopiston tutkijoiden keksintö. He antoivat tekoälylle skitsofrenian. Kokeessa käytettiin robottia, jonka hermoverkko jäljittelee ihmisen aivoja. Kone ei normaalisti pystynyt muistamaan, toistamaan tarinoita. Jossain vaiheessa hän jopa ilmoitti olevansa vastuussa terroriteosta.

   Niitä varten on luotu erikoismalleja tavalliset ihmiset. Esimerkiksi lapsen robottisimulaattori. Se luotiin myös Japanissa. Tällainen kone voi perehtyä tuleville vanhemmille koulutuksen monimutkaisuuteen. Hän osaa ilmaista tunteita, itkeä, pyytää ruokaa jne.

   Saavutuksia koululaisten robotiikan maailmassa
   

   Nykyään koulun robotiikkakerho löytyy monista maista. Vanhemmat ostavat usein erilaisia ​​laitteita herättääkseen kiinnostusta tieteeseen. Tämä on johtanut markkinoille leluihin, jotka voidaan ohjelmoida suorittamaan erilaisia ​​tehtäviä. Pysähdytään mielenkiintoisimpaan:

4. Sphero 2. ja Ollie. Suunniteltu lapsille 8-vuotiaasta alkaen. Robotti lelu on lähes mahdotonta rikkoa. Hän ei pelkää vettä, hän osaa uida. Ohjataan älypuhelimesta tai tabletista.
5. KIBO. Melko yksinkertainen muotoilu. Sen avulla voit oppia ohjelmoinnin. Se toimii näin: se skannaa jälkiä puukuutioihin. Jokainen merkintä tarkoittaa tiettyä toimintaa.
6. LEGO Education WeDo. Robotti, jonka voit luoda itse. Pakkaus sisältää kaiken mitä tarvitset työn suorittamiseen. Voit ostaa lisää tuotteita laajentaaksesi koneen ominaisuuksia.

   Yleensä koulun robotiikkapiireissä he tarjoavat koota ensimmäisen ohjatun laitteensa itse. Tämä ei vain ilahduta useimpia lapsia, vaan tarjoaa myös mahdollisuuden hankkia uutta tietoa.

   Robotiikka lapsille Solnetšnogorskissa
   

   Nykyään on vaikuttava määrä piirejä, joissa voit saada uutta tietoa edistyneimmiltä alueilta. Esimerkiksi robotiikka Solnetšnogorskissa houkuttelee molempia lapsia esikouluikäinen samoin kuin teini-ikäiset. Ehkä heidän takanaan on se, että tulevaisuudessa robottien maailmassa tapahtuu todellinen läpimurto. Opettajat seuraavat kaikkia uutuuksia ja oppivat jatkuvasti itseään. Näin he ja lapset voivat pysyä ajan tasalla.

   Robotiikassa Solnetshnogorskissa, kuten muissakin kaupungeissa, on kognitiivisempi suuntautuminen. Nykyään päätehtävänä on kiinnostaa kaiken ikäisiä lapsia, opettaa heitä soveltamaan teoreettista tietoa käytännössä.

   Solnechnogorskin lasten robotiikkaan sisältyy pieniä ryhmiä, mahdollisuus saada yksilöllisiä konsultaatioita ja täysivaltaisten suunnittelijoiden käyttö työssä. Lisäksi lapset oppivat työskentelemään LEDien kanssa, 3D-mallinnusta ja juottamista. Koulutus alkaa aina kokoonpanon perusteista. Aineiston hallinnassa annetaan ohjelmoinnin ja suunnittelun perusteet.

Johdanto

Tieteen ja teknologian nopean kehityksen aikakaudella on monia erilaisia ​​innovaatioita eri aloilla. Lääketiede ei myöskään pysähdy, ilmaantuu uusia monimutkaisimpia laitteita ihmisen elämän tukemiseen, esimerkkinä tästä voivat olla monet laitteet, esimerkiksi keuhkojen tekohengityslaite tai laite keinotekoinen munuainen ja niin edelleen. Miniatyyri verensokerimittarit, elektroniset pulssi- ​​ja painemittarit ilmestyivät, tätä luetteloa voidaan täydentää toistuvasti.

Tarkemmin sanottuna haluaisin tarkastella esimerkkiä robotiikan käyttöönotosta lääketeollisuudessa. Ihminen on luonut erilaisia ​​robotteja noin 1900-luvun lopusta lähtien, ja viime aikoina niitä on paranneltu ja modernisoitu merkittävästi.

Robotit lääketieteessä

Kuva 1 - Robottikirurgi "Da Vinci"

Yksi viime aikojen kuuluisimmista ja tunnetuimmista saavutuksista oli Da Vinci-robotti, joka on nimetty suuren insinöörin, taiteilijan ja tiedemiehen Leonardo Da Vincin mukaan, joka aikoinaan suunnitteli ensimmäisen antropomorfisen robotin, joka pystyi liikuttamaan jalkoja ja käsiä sekä suorittamaan muita toimintoja. (Kuva 1). Tämä edistynyt tekniikka yhdistää kaikki klassisen ja laparoskooppisen leikkauksen edut. Leikkauksen aikana kirurgi sijaitsee kätevässä ohjauspaneelissa, näytöllä näkyy kolmiulotteinen kuva leikatusta alueesta. Tällaisen kaukosäätimen kanssa työskentelyn mukavuudella on positiivinen vaikutus kirurgin työhön, koska hän ei väsy, kuten tavallisessa kirurgisessa toimenpiteessä.

Kuva 2 - Termomanipulaattorin ohjaussauvat

Kirurgi ohjaa telemanipulaattoria erityisillä ohjaussauvilla, jotka reagoivat sormenpäiden kosketukseen (kuva 2). Hänen liikkeensä kanssa absoluuttinen tarkkuus toistetaan robotiikassa. Tämä tarjoaa korkealaatuinen toimintaa ja parantaa turvallisuutta. Reaaliajassa kirurgin liikkeet välittyvät järjestelmän leikkauspöydälle.

Da Vinci -kirurginen robotti on varustettu ultratarkoilla 4 käden manipulaattoreilla, joista yhdessä on sisäänrakennettu kamera, joka välittää reaaliaikaisia ​​kuvia konsoliin, kaksi muuta korvaa kirurgin kädet leikkauksen aikana ja neljäs toimii avustaja (kuva 3).

Kuva 3 - Robottimanipulaattorit

Laparoskooppisten käsivarsien päähän sijoitetun kärjen avulla tehdään 1-2 cm:n viillot, joiden ansiosta kudostraumataso vähenee.

Mekaanisten manipulaattorien liikkeen tarkkuus ylittää ihmiskäsien kyvyt. Seitsemän vapausasteen ja 90 asteen taivutuskyvyn ansiosta robotin käsivarret voivat liikkua laajasti. Se on välttämätön kirurginen interventio ahtaissa tiloissa, esimerkiksi sydänpussin tai pienen lantion kanssa työskennellessä. Henkilöassistenttiryhmä valvoo da Vinci-robotin työtä, valmistelee paikkaa viiltoja varten, seuraa leikkauksen etenemistä ja tuo steriilejä instrumentteja.

Tällä hetkellä robotti on varustettu maailman edistyneimmillä "silmillä". Hänellä oli kolmiulotteinen näkemys aiemmin, mutta teräväpiirto saavutettiin vasta nyt. Uusi versio mahdollistaa kahden kirurgin tarkkailla leikkausta samanaikaisesti. Yksi heistä voi sekä auttaa että oppia vanhemmilta kollegoilta. Työnäytöllä ei voi näyttää vain kameroiden kuvaa, vaan myös kaksi lisäparametria, kuten ultraääni- ja EKG-tiedot.

Monivartisen da Vincin avulla voit toimia erittäin tarkasti ja siten minimaalisella interventiolla potilaan kehoon. Tämän seurauksena toipuminen leikkauksen jälkeen on tavallista nopeampaa.

Kuva 4 - Rosie-diagnostiikkarobotti

Rosie on apteekkarirobotti, joka sijaitsee Albuquerquessa, New Mexicossa.

Rosien tehtävänä on valmistaa ja jakaa satoja lääkkeitä. Hän työskentelee ympäri vuorokauden, käytännössä ei pidä taukoja ja samalla hän ei erehdy ollenkaan. Sairaalan apteekin kahden ja puolen vuoden palveluksessa ei ollut yhtään tapausta, jossa potilaalle olisi lähetetty väärä lääke. Rosien työtarkkuus on 99,7 prosenttia, mikä tarkoittaa, että reseptilääkkeiden lajittelu ja annostus eivät koskaan poikkea lääkärin resepteissä ilmoitetuista.

Yli 4,5 tonnia painavan laitteen on kehittänyt Intel Corporationin Enterprise Community Solutions -divisioona. Liukuessaan metallikiskoa pitkin Rosie poimii mekaanisella "kädellä" pillereillä täytettyjä paketteja, jotka riippuvat seinien varrelta. Sitten hän laittaa nämä viivakoodilla varustetut pussit kirjekuoriin ja lähettää ne ympäri potilaan huonetta pneumomail-säiliöissä.

Osastolla sairaanhoitaja skannaa pienellä laitteella potilaan ranneketta ja saa tietoa siitä, mitä lääkettä hänen tulee ottaa, milloin ja kuinka paljon. Sitten hoitaja skannaa lääkepakkauksessa olevan viivakoodin - näin voit tarkistaa, onko lääke todella tarkoitettu tälle potilaalle ja ovatko antotiheys ja annostus samat.

Rosy auttoi myös havaitsemaan monet virheet ajoissa. Rosie ei koskaan lähetä vanhentunutta lääkettä sairaalle. Avain sen tarkkuuteen on elektronisiin aivoihin upotetut koneet. valtion standardit laadunvalvonta. Samaan aikaan Washingtonin kansallisten terveysinstituuttien mukaan noin 50 000 ihmistä kuolee vuosittain huumevirheiden vuoksi maassa. Mutta lääkkeiden valmistus ja jakelu ei ole ainoa ongelma, jonka Presbyterian Hospital on ratkaissut Rosien avulla. Ennen sen ilmestymistä lääkkeiden vapautumista oli erittäin vaikea seurata: työntekijät viettivät paljon aikaa pillereiden laskemiseen, jotta yksikään heistä ei jäänyt huomaamatta. Tänään robotti Rosie vapautti heidät tästä rutiinityöstä.

Kuva 5 - Lapsenvahtirobotti

Lapsenvahtirobotti hoitaa sairaita, erityisesti Alzheimerin tautia sairastavia ihmisiä (kuva 5).

Se helpottaa potilaiden kommunikointia lääkäreiden ja sukulaisten kanssa. Companion-robotti on varustettu kameralla, näytöllä ja kaikella langattomaan tiedonsiirtoon Internetin kautta, joten lääkäri voi ottaa yhteyttä potilaaseen erikoistuneella klinikalla. Robottia käytetään myös henkilöstön kouluttamiseen, liikkumisvaikeuksista kärsivien potilaiden auttamiseen ja lasten kanssa kommunikointiin. Kummallista kyllä, potilaat, jotka eivät yleensä halua ottaa vastaan ​​uutta, reagoivat mekaaniseen keskustelukumppaniin varsin hyvin: osoittivat häntä, nauroivat, jopa yrittivät puhua hänelle.

Koneen luoneen InTouch Healthin johtajan Yulin Wangin mukaan robottien käyttö vanhusten hoidossa voi lievittää kansan ikääntymisen ongelmaa. Sillä välin yritys aikoo vuokrata robottejaan hoitokodeille.

Kuva 6 - Robottifysioterapeutti

Todellisen askeleen tulevaisuuteen ottivat Massachusetts Institute of Technologyn insinöörit, jotka korvasivat fysioterapeutin robotilla. Kuten tiedät, aivohalvauksen saaneet ihmiset unohtavat tavallisen elämänsä pitkäksi aikaa. Monien kuukausien ja jopa vuosien aikana he oppivat jälleen kävelemään, pitämään lusikkaa käsissään, suorittamaan niitä arkitoimia, joita he eivät olleet aiemmin edes ajatelleet. Nyt heitä voivat auttaa paitsi lääkärit myös robotit.

Puhumme fysioterapiaistunnoista, jotka ovat välttämättömiä käsien liikkeiden koordinaation palauttamiseksi. Nykyään potilaat työskentelevät yleensä lääkäreiden kanssa, jotka näyttävät heille sopivat harjoitukset. Boston City Hospitalin kuntoutusosastoille, joissa tehdään testejä uusi asennus, toipuessaan aivohalvauksesta, ehdotetaan ohjainta liikuttamaan pientä kohdistinta näytöllä tiettyä lentorataa pitkin. Jos henkilö ei voi tehdä tätä, tietokoneohjattu joystick sisäänrakennettujen sähkömoottorien avulla siirtää kätensä haluttuun asentoon.

Lääkärit olivat tyytyväisiä uutuuden työhön. Toisin kuin ihminen, robotti voi suorittaa samoja liikkeitä tuhansia kertoja päivässä väsymättä.

Kuva 7 - KineAssist-kompleksi

Siellä on myös KineAssist-kompleksi (kuva 7). Se on Chicago Rehabilitation Instituten ja kinea Designin (entinen Chicago PT) yhteinen kehitystyö. Tämän projektin parissa työskennelleet lääkärit ja insinöörit tunnistivat tutkimuksen tuloksena tärkeimmät ongelmat, joita esiintyy tuki- ja liikuntaelinten vajaatoimintapotilaiden kuntoutuksessa. KineAssistin päätarkoituksena on tarjota potilaille intensiivisempää ja tehokkaampaa hoitoa häiritsemättä heidän fyysistä ja psykologinen yhteys fysioterapeuttien kanssa ja putoamispelon poistaminen.

227 kg painava laite on mekaaninen alusta, jossa on "älykkäät" vartalon tukihihnat, jotka auttavat neurologisia vammoja sairastavia potilaita oppimaan tasapainoa ja kävelemään. KineAssist on suunniteltu auttamaan terapeutteja, ei korvaamaan heitä. Hihnoihin upotetut anturit ennustavat potilaan liikkeitä ja auttavat häntä säilyttämään tasapainonsa. Koska potilas on nyt turvassa, fysioterapeutit voivat ehdottaa potilaalle vaikeampia harjoituksia, kuten portaissa kävelemistä tai sivuaskelmien ottamista. Simulaattori liikkuu painostaan ​​huolimatta balettitanssijan helposti eteen, taakse ja sivulle potilaan liikesuunnasta riippuen. Erityisen ansiosta ohjelmisto fysioterapeutti voi säätää kuormitusta ja intensiteettiä harjoitusten aikana.

KineAssist tarjoaa suuri määrä harjoitusmuotoja ja -tyyppejä, joista tärkeimmät ovat:

• - kävely (KineAssist on mahdollista käyttää juoksumaton kanssa);
• - tasapainoharjoittelu. Aikana tämä harjoitus ohjaaja yrittää laajentaa potilaalle tuttua ”turvavyöhykettä” esimerkiksi asettamalla hänen eteensä este, joka on ohitettava tai ylitettävä;
• - voimaharjoittelu, jossa potilaan liikkuessa simulaattori käyttää vastusta (harjoittelu on mahdollista erilaisia ​​ryhmiä lihakset);
• - Asennon harjoittelu. Tässä tilassa ohjaaja kiinnittää potilaan kehon tiettyyn asentoon, ja harjoitusten aikana simulaattori säilyttää juuri tämän kehon asennon.

KineAssistia voidaan käyttää molempien suhteellisen hyvin toipuneiden potilaiden hoitoon motoriset toiminnot ja heikompien potilaiden ensikuntoutukseen välittömästi vamman tai sairauden jälkeen. KineAssist on testattu menestyksekkäästi vuodesta 2004 lähtien kuntoutuskeskukset USA (tällä hetkellä Alexian Rehabilitation Hospitalissa). Alustavat tilastot aivohalvauksesta selviytyneistä osoittavat, että robottisimulaattorilla harjoittaneiden kuntoutus on vähintään kaksi kertaa tehokkaampaa. Valitettavasti korkean hinnan (yli 200 000 dollaria) vuoksi vain suurimmilla lääketieteellisillä laitoksilla on varaa tähän kompleksiin.

Kuva 8 - RIBA-potilaansiirtorobotti

Japan Institute of Physical and Chemical Research (BMC RIKEN) ja Tokai Rubber Industries (TRI) ovat julkistaneet "karhumaisen" robotin, joka on suunniteltu auttamaan sairaanhoitajia sairaaloissa. Uusi auto kirjaimellisesti kantaa potilaita sylissään (kuva 8).

RIBA (Robot for Interactive Body Assistance) on päivitetty versio RI-MAN Androidista.

RIBA on edistynyt merkittävästi edeltäjäänsä verrattuna.

RI-MANin tapaan aloittelija pystyy nostamaan henkilön varovasti sängystä tai pyörätuolista, kantamaan hänet sylissään esimerkiksi wc:hen ja sitten toimittamaan hänet takaisin ja yhtä huolellisesti laittamaan hänet sänkyyn tai laittamaan hänet. rattaissa. Mutta jos RI-MAN kantoi vain 18,5 kg painavia nukkeja kiinnitettyinä tiettyyn asentoon, RIBA kuljettaa jo jopa 61 kiloa painavia eläviä ihmisiä.

"Karhun" korkeus on 140 senttimetriä (RI-MAN - 158 cm), ja se painaa 180 kiloa akuilla (edeltäjä - 100 kg). RIBA tunnistaa kasvot ja äänet, suorittaa äänikomentoja, navigoi kerätyssä video- ja äänidatassa, jonka se käsittelee 15 kertaa nopeammin kuin RI-MAN, ja reagoi "joustavasti" pienimpiinkin ympäristön muutoksiin.

Uuden robotin käsivarsissa on seitsemän vapausastetta, päässä yksi (myöhemmin kolme) ja vyötäröllä kaksi vapausastetta. Runko on päällystetty uudella pehmeällä TRI:n kehittämällä materiaalilla, joka muistuttaa polyuretaanivaahtoa. Moottorit ovat melko hiljaisia ​​(53,4 dB) ja monisuuntaiset pyörät mahdollistavat koneen liikkumisen ahtaissa tiloissa.

Kuva 9 - Robotti-avustaja Yurina

Vähitellen otetaan käyttöön robottiassistentit, joiden tehtävänä on suoraan avustaa lääkäreitä, joita käytetään jo joillakin ulkomaisen lääketieteen klinikoilla. Japanilaisen Japan Logic Machinen robotti Yurina pystyy kantamaan vuodepotilaita kuin sairaalan uros, vain paljon sujuvammin (kuva 9).

Mielenkiintoisempaa on, että Yurina voi muuttua pyörätuoliksi, jota ohjataan kosketusnäytöllä, ohjaimella tai äänellä. Robotti on tarpeeksi taitava navigoimaan kapeilla käytävillä, mikä tekee siitä todella hyvän apulaisen oikeille lääkäreille.

Kuva 10 - Rapuda Auxiliary Robot Varsi

Japanin älykkäiden järjestelmien tutkimusinstituutin (Intelligent Systems Research Institute) uusimmalla kehityksellä on myös puhtaasti käytännön käyttöä. Rapudan robottikäsivarsi pyrkii helpottamaan liikkumisvaikeuksista kärsivien ihmisten elämää Yläraajat(Kuva 10). Joystick-ohjattu käsi poimii vesilasillisen pöydältä ja poimii jopa lattialle pudonneet esineet.

Toistaiseksi tekijät eivät osaa sanoa, milloin ja millä hinnalla Rapuda tulee laajalle ostajajoukolle. Ehdottomasti manipuloinnin nopeuteen kannattaa edelleen panostaa. Mutta voimme sanoa varmasti - tälle teknologialle tulee selvästi kysyntää, joten kehitys jatkuu.

robottikirurgi

Valmistaja NVIDIA ilmoitti Kalifornian konferenssissa erittäin rohkean idean - tehdä sydänleikkaus ilman sydänpysähdystä ja rintakehän avaamista.

Robottikirurgi suorittaa leikkauksen manipulaattoreilla, jotka tuodaan sydämeen potilaan rinnassa olevien pienten reikien kautta. On-the-fly-kuvaustekniikka digitalisoi sykkivän sydämen ja näyttää kirurgille 3D-mallin, jossa hän voi navigoida täsmälleen samalla tavalla kuin jos hän katsoisi sydäntä avoimen sydämen läpi. rinnassa. Suurin vaikeus piilee siinä, että sydän tekee suuren määrän liikkeitä lyhyessä ajassa - mutta kehittäjien mukaan nykyaikaisten NVIDIA-grafiikkasuorittimiin perustuvien tietokonejärjestelmien teho riittää visualisoimaan elimen, synkronoimalla elimen liikkeet. robotin instrumentit sydämenlyönnillä. Tästä johtuen syntyy liikkumattomuuden vaikutus - kirurgille ei ole väliä onko sydän "arvoinen" vai toimiva, koska robotin manipulaattorit tekevät samanlaisia ​​liikkeitä kompensoimalla lyönnin!

Toistaiseksi kaikki tiedot tästä uskomattomasta tekniikasta koostuvat lyhyestä videoesittelystä, mutta odotamme innolla lisätietoja NVIDIAlta. Kuka olisi uskonut, että näytönohjainyritys suunnittelee mullistavansa kirurgian.

Da Vinci

Tarkoitus: kirurgi

Kuinka se toimii: Kun robottikirurgi ei ole yksin toimintamekanismi, ja tottelevainen 500 kilon instrumentti lääkärin käsissä. Käyttömoduulissa on neljä vartta. Kolme niistä päättyy pienoiskirurgisiin instrumentteihin - skalpelleihin ja puristimiin, ja neljäs ohjaa pientä videokameraa. Da Vinci toimii senttimetrin pistosten kautta, joten kamera on välttämätön, mutta potilaalla ei ole juurikaan arpia. Kun robotti "loittelee" potilaan päälle, kirurgi istuu konsoliin kaukana pöydästä. Lääkäri manipuloi ohjaussauvoja, jotka välittävät sormien ja käden liikkeet da Vincin "käsiin" tarkalla tarkkuudella. Ihmiskäden tavoin heillä on seitsemän vapausastetta, mutta manipulaattorit ovat paljon vahvempia, eivät väsy ja jäätyvät välittömästi, jos kirurgi vapauttaa ohjaussauvat. Lääkäri ohjaa toimintaansa okulaarin kautta, joka vastaanottaa videokamerasta jopa 12-kertaisen suurennetun kuvan.

Missä käytettävissä: da Vincin robottikirurgit työskentelevät sadoilla klinikoilla ympäri maailmaa. Venäjällä on 20 tällaista laitetta. Yksi niistä - liittovaltion sydän-, veri- ja endokrinologiakeskuksessa. V.A. Almazov (Pietari), jossa da Vinci suorittaa noin sata leikkausta vuodessa. Hänen "hevosensa" on tarkka ja tarkka ylimääräinen poisto: kasvaimet, tyrät, aneurysmat.

Kuva: AFP/EAST NEWS, CORBIS/FOTO S.A., PANASONIC, DIOMEDIA, REUTERS/VOSTOCK PHOTO, IBM