Robotit ovat avustajiamme lääketieteessä. Seitsemän lupaavimpia lääketieteellisiä robotteja

• >>
• Kestää

Lääketieteelliset robotit tänään ja huomenna

Lääketiede on aina ollut monimutkaista; nykyään siitä puhutaan yhtenä monimutkaisimmista ihmiskunnan hallitsemista alueista. Lääketieteelliset robotit voivat kuitenkin toimittaa tarkkoja diagnooseja ja suorittavat hoitoa, ja hyvin pian he hallitsevat muut lääketieteen alueet.

Me synnymme, elämme ja lopulta kuolemme. Tämä on totta. Elämänlaatumme korreloi kuitenkin usein terveytemme kanssa. Yleisesti ottaen mitä terveempiä olemme, sitä enemmän voimme saavuttaa - näin ollen olemme onnellisempia.

Tästä syystä terveys on aina ollut ongelma. Tällä hetkellä lääketiede on edennyt hyvin pitkälle Hippokrateen aikaan verrattuna. Nyt ihmiset voivat suorittaa erittäin monimutkaisia ​​​​toimenpiteitä, keksiä lääkkeitä erilaisiin sairauksiin ja niin edelleen. Herää kysymys: voiko lääketiede mennä pidemmälle ja miten?

Vastaus kysymyksen ensimmäiseen osaan on "ehdottomasti". Toisen osan vastaukset voivat kuitenkin vaihdella. On monia merkittäviä kenttiä, jotka voivat muuttaa sairaushistorian kulkua, kuten kantasolut. Uskon kuitenkin, että robotiikan ja robotiikkaan liittyvien alojen, kuten lääketieteellisen bioniikan ja biomekatroniikan, rooli on lähitulevaisuudessa suuri lääketieteessä.

Itse asiassa näillä alueilla tapahtuu tällä hetkellä paljon mielenkiintoista. Joten yritän tässä sivustoni osiossa valaista kysymyksiä lääketieteellisistä roboteista ja lääketieteen robotiikkaan liittyvistä alueista nyt ja tulevaisuudessa.

Toiminta robotin avulla

Lääketieteelliset robotit, jotka voivat suorittaa leikkauksia, kuulostavat upeilta, eikö? Kaikki nykyiset kirurgiset robotit ovat itse asiassa taitavasti valmistettuja manipulaattoreita, joita hallitsevat pätevät lääkärit. Itsenäiseen toimintaan vaadittavan tekoälyn tasossa on joitain haasteita, mutta se voidaan saavuttaa jonain päivänä.

Tällä hetkellä kirurgisia robotteja kehitetään ja testataan kahdella alalla. Yksi niistä on telerobotti, jonka avulla lääkäri voi suorittaa leikkauksen etäältä. Toinen ala on minimaalisesti invasiivinen kirurgia – leikkaus tehdään ilman suuria leikkauksia.

Da Vinci -robottikirurgiajärjestelmä on yksi merkittävimmistä esimerkeistä robotiikan käytöstä kirurgisiin tarkoituksiin. Yli tuhat yksikköä on käytössä maailmanlaajuisesti. Lue lisää aiheesta robottikirurgia yleisesti.

Robotit ovat uusia sairaalan työntekijöitä

Sairaalat ovat vähän kuin tehtaita. Maallisia tehtäviä on monia. Esimerkiksi - tavaroiden kantaminen, näytteiden siirtäminen laitteesta toiseen, siivous. On myös tehtäviä, jotka vaativat voimaa. Esimerkiksi potilaiden nostaminen ja siirtäminen.

Uskon, että olet ymmärtänyt, että lääketieteelliset robotit voivat suorittaa monia tehtäviä. Tällä alueella on tapahtunut jonkin verran kehitystä - on laboratoriokäyttöön tarkoitettuja robotteja, on sairaaloihin tarkoitettuja AGV-autoja (Automated Guided Vehicle).

Sikäli kuin tiedän, suurin osa niistä on testausvaiheessa. Se on kuitenkin varmasti toteutettavissa oleva tehtävä.

Terapeuttiset robotit

Lääketieteelliset robotit, joita käytetään terapiassa. Ajatus tämän takana on melko samanlainen kuin eläinterapiassa, vain robotit ovat paremmin ennakoitavissa. Lue lisää terapeuttisista roboteista.

Biologiset proteesit

Tämä on robotiikkaan liittyvä ala. Tulosta ei voida pitää robottina, mutta mukana olevat tieteenalat ovat hyvin samankaltaisia ​​- tekoäly, elektroniikka, mekaniikka ja paljon muuta.

Suuri unelma on, että jonain päivänä on bioniset käsivarret ja bioniset jalat, jotka ovat yhtä hyviä ja toimivia (tai jopa parempia) kuin luonnolliset raajat. Viimeaikainen kehitys tällä alalla on hämmästyttävää. Tällä alalla työskentelee useita yrityksiä - Ossur, Otto Bock ja Touch Bionics ovat joitain niistä, joista tiedän.

Robottien soveltaminen ja käyttö lääketieteessä tulevaisuudessa

Ehkä tämä on mahdollista tulevaisuudessa. Ajatuksena on kehittää muutaman nanometrin kokoisia laitteita, mistä johtuu nimi nano-robotit. Näitä pieniä laitteita voidaan sitten käyttää monin eri tavoin. Esimerkiksi murtuneen luun korjaamiseen tai lääkkeiden toimittamiseen oikeaan paikkaan tai syöpäsolujen tappamiseen.

Mahdollisuuksia rajoittaa vain mielikuvituksesi. Nanorobotit ovat tällä hetkellä tutkimus- ja kehitysvaiheessa, joten tämä on itse asiassa fantasiaa.

1900-luvun jälkipuolisko oli intensiivisen kehityksen aikaa kaikilla tieteen, tekniikan, elektroniikan ja robotiikan aloilla. Lääketieteestä on tullut yksi tärkeimmistä robottien ja tekoälyn käyttöönoton vektoreista. Lääketieteellisen robotiikan kehittämisen päätavoitteena on korkea tarkkuus ja palvelun laatu, hoidon tehokkuuden lisääminen ja ihmisten terveydelle aiheutuvien haittojen vähentäminen. Siksi tässä artikkelissa tarkastelemme uusia hoitomenetelmiä sekä robottien käyttöä ja automatisoidut järjestelmät lääketieteen eri aloilla.

Jo 70-luvun puolivälissä ensimmäinen lääketieteellinen mobiilirobotti ASM ilmestyi sairaalaan Fairfaxissa, Virginiassa, Yhdysvalloissa, joka kuljetti astioita, joissa oli alustat potilaiden ruokkimista varten. Vuonna 1985 maailma näki ensimmäisen kerran PUMA 650 -robottikirurgisen järjestelmän, joka on suunniteltu erityisesti neurokirurgiaan. Hieman myöhemmin kirurgit saivat uuden PROBOT-manipulaattorin, ja vuonna 1992 ilmestyi RoboDoc-järjestelmä, jota käytettiin ortopediassa nivelten korvaamiseen. Vuotta myöhemmin Computer Motion Inc. esitteli automaattisen Aesop-varren videokameran pitämiseen ja siirtämiseen laparoskooppisten leikkausten aikana. Ja vuonna 1998 sama valmistaja loi edistyneemmän ZEUS-järjestelmän. Molemmat järjestelmät eivät olleet täysin itsenäisiä, vaan niiden tehtävänä oli avustaa lääkäreitä leikkausten aikana. Kehittäjäyritys Intuitive Surgical Inc loi 1990-luvun lopulla yleisen kauko-ohjattavan robottikirurgisen järjestelmän - Da Vincin, jota parannetaan joka vuosi ja joka on edelleen käytössä monissa lääketieteellisissä keskuksissa ympäri maailmaa.

Lääketieteellisten robottien luokitus:

Tällä hetkellä roboteilla on valtava rooli kehitystyössä nykyaikainen lääketiede. Ne edistävät tarkkaa työtä leikkausten aikana, auttavat diagnosoinnissa ja diagnoosissa oikea diagnoosi. Ne korvaavat puuttuvia raajoja ja elimiä, palauttavat ja parantavat henkilön fyysisiä valmiuksia, lyhentävät sairaalahoitoaikaa, tarjoavat mukavuutta, reagointikykyä ja mukavuutta sekä säästävät taloudellisia hoitokustannuksia.

Lääketieteellisiä robotteja on useita tyyppejä, jotka eroavat toiminnallisuudestaan ​​ja rakenteestaan ​​sekä käyttöalueestaan ​​lääketieteen eri aloilla:

Robottikirurgit ja robottikirurgiset järjestelmät- käytetään monimutkaisiin kirurgisiin toimenpiteisiin. Ne eivät ole itsenäisiä laitteita, vaan kauko-ohjattava instrumentti, joka tarjoaa lääkärille tarkkuutta, lisää kätevyyttä ja hallittavuutta, lisää mekaanista lujuutta, vähentää kirurgin väsymystä ja vähentää leikkausryhmän riskiä sairastua hepatiittiin, HIV:hen ja muihin sairauksiin.

Potilassimulaattorirobotit- Suunniteltu kehittämään päätöksentekotaitoja ja käytännön lääketieteellisiä interventioita patologioiden hoidossa. Tällaiset laitteet toistavat täysin ihmisen fysiologian, simuloivat kliinisiä skenaarioita, reagoivat lääkkeiden antamiseen, analysoivat harjoittelijoiden toimintaa ja vastaavat kliinisiin vaikutuksiin.

Eksoskeletonit ja robottiproteesit- Exoskeletons auttaa lisääntymään fyysinen voima ja auttaa tuki- ja liikuntaelinten palautumisprosessissa. Robottiproteesit - implantit, jotka korvaavat puuttuvat raajat, koostuvat mekaanis-sähköisistä elementeistä, mikrokontrollereista tekoäly, ja niitä pystyvät myös hallitsemaan ihmisen hermopäätteet.

Robotit hoitolaitoksille ja robottiassistenteille- ovat vaihtoehto hoitajalle, sairaanhoitajille, omaishoitajille, lastenhoitajalle ja muulle lääkintähenkilöstölle, jotka pystyvät huolehtimaan ja huomioimaan potilasta, avustamaan kuntoutuksessa, varmistamaan jatkuvan yhteydenpidon hoitavan lääkärin kanssa ja kuljettamaan potilasta.

Nanorobotit- mikrorobotit, jotka toimivat ihmiskehossa molekyylitasolla. Suunniteltu diagnosointiin ja hoitoon syöpätaudit, suorittaa verisuonten tutkimusta ja vaurioituneiden solujen palauttamista, osaa analysoida DNA:n rakennetta, korjata sitä, tuhota bakteereja ja viruksia jne.

Muut erikoistuneet lääketieteelliset robotit– On olemassa valtava määrä robotteja, jotka auttavat yhdessä tai toisessa ihmisen hoitoprosessissa. Esimerkiksi laitteet, jotka pystyvät automaattisesti siirtämään, desinfioimaan ja kvartsoimaan sairaalan tiloja, mittaamaan pulsseja, ottamaan verta analyysia varten, valmistamaan ja jakamaan lääkkeitä jne.

Katsotaanpa tarkemmin jokaista robottityyppiä käyttämällä esimerkkejä moderneista automatisoiduista laitteista, jotka on kehitetty ja otettu käyttöön monilla lääketieteen aloilla.

Robottikirurgit ja robottikirurgiset järjestelmät:

Maailman tunnetuin robottikirurgi on Da Vinci -laite. Intuitive Surgicalin valmistama laite painaa puoli tonnia ja koostuu kahdesta lohkosta, joista toinen on operaattorille suunniteltu ohjausyksikkö ja toinen nelikätinen kone, joka toimii kirurgina. Keinotekoisilla ranteilla varustetussa manipulaattorissa on seitsemän vapausastetta, kuten ihmisen kättä, sekä 3D-visualisointijärjestelmä, joka näyttää kolmiulotteisen kuvan näytöllä. Tämä muotoilu lisää kirurgin liikkeiden tarkkuutta, eliminoi käsien vapinaa ja hankalia liikkeitä, lyhentää viiltojen pituutta ja verenhukkaa leikkauksen aikana.

Robottikirurgi Da Vinci

Robotilla on mahdollista suorittaa valtava määrä erilaisia ​​leikkauksia, kuten mitraaliläpän korjaus, sydänlihaksen revaskularisaatio, sydänkudoksen ablaatio, epikardiaalisen elektronisen sydänstimulaattorin asennus biventrikulaariseen uudelleensynkronointiin, kilpirauhasen leikkaus, mahalaukun ohitus, Nissen fundoplikaatio, kohdun ja myomektomia, selkärangan leikkaukset, levyn vaihto, kateenpoistoleikkaus - kateenkorvan poistoleikkaus, keuhkojen lobektomia, urologian leikkaus, ruokatorven poisto, välikarsinan kasvaimen resektio, radikaali prostatektomia, pyeloplastia, virtsarakon poisto, munanjohtimen ja munuaisten ligaation resektio, virtsanjohtimen uudelleenistutus ja muut.

Tällä hetkellä käydään taistelua lääketieteellisten robottien ja automatisoitujen kirurgisten järjestelmien markkinoista. Tutkijat ja lääkinnällisten laitteiden valmistajat ovat innokkaita ottamaan laitteitaan käyttöön, minkä vuoksi robottilaitteita ilmestyy vuosi vuodelta yhä enemmän.

Da Vincin kilpailijoita ovat muun muassa uusi sydänkirurgiaan suunniteltu MiroSurge-kirurginen robotti, UPM:n robottikäsi neulojen, katetrien ja muiden kirurgisten instrumenttien tarkkaan asettamiseen minimaalisesti invasiivisissa kirurgisissa toimenpiteissä, CSII:n IGAR-niminen leikkausalusta, robottijärjestelmä -Sensei X-katetri, Hansen Medical Inc:n valmistama monimutkaisia ​​sydänleikkauksia varten, ARTAS-hiustensiirtojärjestelmä Restoration Roboticsilta, Mazor Renaissance -kirurginen järjestelmä, joka auttaa suorittamaan leikkauksia selkärangalle ja aivoille, robottikirurgi SSSA Biorobotics Instituten tutkijoista ja robottiassistentti tällä hetkellä kehitteillä olevan GE Global Researchin ja monien muiden kirurgisten instrumenttien seuranta. Robottikirurgiset järjestelmät toimivat lääkäreiden avustajina tai avustajina eivätkä ole täysin itsenäisiä laitteita.

Robottikirurgi MiroSurge

UPM:n robottikirurgi

Robottikirurgi IGAR

Robottikatetri Sensei X

Robottihiustensiirtojärjestelmä ARTAS

Robottikirurgi Mazor Renaissance

Robottikirurgi SSSA Biorobotics Institutesta

GE Global Researchin kirurgisten instrumenttien seurantarobotti

Potilassimulaattorirobotit:

Tulevien lääkäreiden käytännön taitojen kehittämiseksi on olemassa erityisiä robottimallinukkeja, jotka toistavat sydän- ja verisuonijärjestelmän, hengityselinten, eritysjärjestelmät ja reagoivat myös tahattomasti opiskelijoiden erilaisiin toimiin esimerkiksi annettaessa farmakologisia lääkkeitä. Suosituin robottipotilassimulaattori on amerikkalaisen METI-yhtiön HPS (Human Patient Simulator). Voit liittää siihen vuodemonitorin ja seurata verenpainetta, sydämen minuuttitilavuutta, EKG:tä ja kehon lämpötilaa. Laite pystyy kuluttamaan happea ja vapauttamaan hiilidioksidia, aivan kuten todellinen hengitys. Anestesian aikana typpioksiduuli saattaa imeytyä tai vapautua. Tämä toiminto harjoittaa keinokeuhkojen ventilaatiotaitoja. Robotin silmissä olevat pupillit pystyvät reagoimaan valoon, ja liikkuvat silmäluomet sulkeutuvat tai avautuvat riippuen siitä, onko potilas tajuissaan. Pulssi tuntuu kaulavaltimoissa, olkavarressa, reisiluun ja säteittäisissä polvitaipeen valtimoissa, mikä muuttuu automaattisesti ja riippuu verenpaineesta.

HPS-simulaattorissa on 30 potilasprofiilia erilaisilla fysiologisilla tiedoilla, jotka simuloivat tervettä miestä, raskaana olevaa naista, iäkästä henkilöä jne. Harjoitteluprosessin aikana simuloidaan tietty kliininen skenaario, joka kuvaa potilaan kohtausta ja tilaa, tavoitteita, tarvittavat varusteet ja lääkkeet. Robotissa on farmakologinen kirjasto, joka koostuu 50 lääkkeestä, mukaan lukien kaasumaiset anestesia-aineet ja suonensisäiset huumeet. Mannekiinia ohjataan langattoman tietokoneen kautta, jolloin ohjaaja voi seurata kaikkia oppimisprosessin puolia suoraan opiskelijan vieressä.

On huomattava, että äitiyssimulaattorinuket, esimerkiksi GD/F55, ovat erittäin suosittuja. Se on suunniteltu oppimista varten lääkintähenkilöstö synnytys- ja gynekologian osastoilla voit kehittää käytännön taitoja ja kykyjä gynekologiassa, synnytystaudissa, neontologiassa, pediatriassa, tehohoito ja sairaanhoitoa sisällä synnytysosasto. Simroid-robotti jäljittelee potilasta hammaslääkärin tuolissa; sen suuontelo jäljittelee tarkasti ihmisen. Laite pystyy simuloimaan ääniä ja huokauksia, joita henkilö tuottaa, jos hänellä on kipua. Manipulointitekniikoiden opettamiseen on olemassa robottisimulaattoreita. Tämä on itse asiassa ihmisen nukke, jolla on elastisista putkista valmistettuja suonten ja suonien simulaattoreita. Tällaisella laitteella opiskelijat harjoittelevat venesektiota, katetrointia ja laskimopunktiota.

Eksoskeletonit ja robottiproteesit:

Yksi tunnetuimmista lääketieteellisistä laitteista on robottipuku - eksoskeleton. Se auttaa fyysisesti vammaisia ​​ihmisiä liikuttamaan kehoaan. Sillä hetkellä, kun henkilö yrittää liikuttaa käsiään tai jalkojaan, iholla olevat erityiset anturit lukevat pieniä muutoksia kehon sähköisissä signaaleissa, jolloin eksoskeleton mekaaniset elementit saadaan toimintakuntoon. Suosittuja laitteita ovat japanilaisen Hondan Walking Assist Device, japanilaisissa sairaaloissa laajalti käytetty Cyberdyne-yhtiön HAL-kuntoutuseksoskeleton, Vanderbiltin yliopiston Parker Hannifin -laite, joka mahdollistaa lonkan nivelten liikuttelun. ja polvet, tehokas NASA X1-eksoskeleton, suunniteltu astronauteille ja halvaantuneille, Cadence Biomedicalin Kickstart-eksoskeleton, joka ei saa virtaa akusta, vaan käyttää ihmisen kävellessä synnyttämää liike-energiaa, eLEGS-, Esko Rex-, HULC-eksoskeletonit valmistajalta Ekso Bionics, ReWalk ARGOlta, Mindwalker Space Applications Services -palvelusta, auttaa halvaantuneita ihmisiä, sekä ainutlaatuinen aivo-konerajapinta (BMI) tai yksinkertaisesti aivojen eksoskeleton MAHI-EXO II motoristen toimintojen palauttamiseen aivoaaltoja lukemalla.

Eksoskeletonin laaja käyttö auttaa monia ihmisiä ympäri maailmaa tuntemaan olonsa kylläisiksi. Nykyään jopa täysin halvaantuneilla ihmisillä on kyky kävellä. Silmiinpistävä esimerkki ovat fyysikko Amit Gofferin robottijalat, joita ohjataan erityisillä kainalosauvoilla ja jotka voivat automaattisesti määrittää, milloin ottaa askel ja tunnistaa puhesignaalit "eteenpäin", "istu", "seiso".

Exoskeleton kävelyä varten Walking Assist

Exoskeleton HAL Cyberdynelta

Parker Hannifinin eksoskeleton

Eksoskeleton NASA X1

Kickstart-eksoskeleton Cadence Biomedicalilta

Exoskeleton HULC Ekso Bionicsilta

ARGO ReWalk eksoskeleton

Mindwalkerin eksoskeleton avaruussovelluspalveluista

Aivojen eksoskeleton MAHI-EXO II

Amit Gofferin eksoskeleton

Mutta mitä tehdä, kun raajat puuttuvat? Tämä koskee pääasiassa sotaveteraaneja sekä satunnaisten olosuhteiden uhreja. Tässä suhteessa yritykset, kuten Quantum International Corp (QUAN) ja niiden eksoproteesit sekä Defence Advanced Research Projects Agency (DARPA) yhdessä veteraaniasioiden ministeriön, Center for Rehabilitationin ja Yhdysvaltain kehityspalvelun kanssa investoivat valtavia summia rahaa sellaisten robottiproteesien (bioonisten käsien tai jalkojen) tutkimukseen ja kehittämiseen, joissa on tekoäly, joka pystyy aistimaan ympäristön ja tunnistamaan käyttäjän aikomukset. Nämä laitteet jäljittelevät tarkasti luonnollisten raajojen käyttäytymistä, ja niitä ohjataan myös omilla aivoilla (aivoihin istutetut mikroelektrodit tai anturit, jotka lukevat hermosignaaleja ja lähettävät ne sähköisinä signaaleina mikro-ohjaimeen). Suosituimman, 15 000 dollaria maksavan bionisen käsivarren omistaja on britti Nigel Ackland, joka matkustaa ympäri maailmaa ja edistää keinotekoisten robottiproteesien käyttöä.

Yksi tärkeimmistä tieteellisistä saavutuksista oli iWalk BiOM -keinotekoiset robottinilkat, jotka MIT:n professori Hugh Herr ja hänen biomekatroniikkaryhmänsä kehittivät MIT Media Labissa. iWalk saa rahoitusta Yhdysvaltain veteraaniasiainministeriöltä ja puolustusministeriöltä, ja siksi monet Irakissa ja Afganistanissa palvelleet vammaiset veteraanit ovat jo saaneet bioniset nilkat.

iWalk BiOM -robottinilkat

Tutkijat kaikkialta maailmasta eivät pyri ainoastaan ​​parantamaan robottiproteesien toiminnallisia ominaisuuksia, vaan myös antamaan niille realistisen ulkonäön. Kalifornian Stanfordin yliopiston Zhenan Baon johtamat amerikkalaiset tutkijat ovat luoneet nanoskin lääketieteellisiä proteeseja varten. Tällä polymeerimateriaalilla on korkea joustavuus, lujuus, sähkönjohtavuus ja paineherkkyys (lukusignaalit, kuten kosketuspaneelit).

Nanoskin Stanfordin yliopistosta

Robotit hoitolaitoksille ja robottiassistenteille:

Tulevaisuuden sairaala on sairaala, jossa on vähän henkilöstöä. Joka päivä robottihoitajia, robottihoitajia ja etäläsnäolorobotteja tuodaan yhä useammin hoitolaitoksiin ottamaan yhteyttä hoitavaan lääkäriin. Esimerkiksi Panasonicin robottihoitajat, Toyotan robottiavustajat Human Support Robot (HSR), irlantilainen robottihoitaja RP7 kehittäjältä InTouch Health, korealainen robotti KIRO-M5 ja monet muut ovat työskennelleet Japanissa pitkään. Tällaiset laitteet ovat pyörillä oleva alusta ja pystyvät mittaamaan pulssia, lämpötilaa, seuraamaan ruoan ja lääkkeiden ottoaikaa, ilmoittamaan nopeasti ongelmatilanteista ja tarvittavista toimenpiteistä, pitämään yhteyttä elävään lääkintähenkilökuntaan, keräämään hajallaan tai pudonneita tavaroita jne.

Panasonicin robottihoitajat

Toyota HSR robottiassistentti

InTouch Healthin robottihoitaja RP7

Robottihoitaja KIRO-M5

Usein jatkuvan sairaanhoidon olosuhteissa lääkärit eivät fyysisesti pysty kiinnittämään riittävästi huomiota potilaisiin, varsinkin jos he sijaitsevat suurella etäisyydellä toisistaan. Lääketieteellisten robottilaitteiden kehittäjät ovat kokeilleet ja luoneet etänäkyvyysrobotteja (esim. LifeBot 5 tai RP-VITA iRobotilta ja InTouch Healthilta). Automaattisten järjestelmien avulla voit lähettää ääni- ja videosignaaleja 4G-, 3G-, LTE-, WiMAX-, Wi-Fi-, satelliitti- tai radioverkkojen kautta, mitata potilaan sykettä, verenpaine ja kehon lämpötila. Jotkut laitteet voivat suorittaa elektrokardiografiaa ja ultraääntä, niissä on elektroninen stetoskooppi ja otoskooppi ja ne voivat navigoida sairaalan käytävillä ja osastoilla esteiden ympärillä. Nämä lääkintäavustajat tarjoavat oikea-aikaista hoitoa ja käsittelevät kliinisiä tietoja reaaliajassa.

Telepresence robotti LifeBot 5

Telepresence robotti RP-VITA

Robottikuriireita on käytetty menestyksekkäästi näytteiden, lääkkeiden, laitteiden ja tarvikkeiden turvalliseen kuljettamiseen sairaaloissa, laboratorioissa ja apteekeissa. Assistenteilla on moderni navigointijärjestelmä ja sisäiset anturit, joiden avulla he voivat navigoida helposti monimutkaisissa asetteluissa. Tällaisten laitteiden huomattavia edustajia ovat amerikkalaiset RoboCourierit Adept Technology -yritykseltä ja Aethon Marylandin yliopiston lääketieteellisestä keskustasta, japanilainen Hospi-R Panasonicilta ja Terapio Adtex-yritykseltä.

Robottikuriiri RoboCouriers Adept Technologylta

Robottikuriiri Aethon

Panasonicin Hospi-R-robottikuriiri

Adtexin robottikuriiri Terapio

Erillinen suunta robottilääketieteellisten laitteiden kehityksessä on muunnettavien pyörätuolien, automatisoitujen sänkyjen ja erityisajoneuvojen luominen vammaisille. Muistetaanpa sellaiset kehityssuunnat kuten japanilaisen Nano-Optonicsin (Chiba Institute of Technology) kumitelapohjainen tuoli, jota johtaa apulaisprofessori Shuro Nakajima ja joka käyttää pyörillä varustettuja jalkoja portaiden tai ojien ylittämiseen, Tek Robotic Mobilization Device. Action Trackchairin robottipyörätuoli. Panasonic on valmis ratkaisemaan ongelman, joka liittyy potilaan siirtämiseen tuolista sänkyyn, mikä vaatii suurta fyysistä vaivaa lääkintähenkilöstöltä. Tämä laite muuntaa tarvittaessa itsenäisesti sängystä tuoliksi ja päinvastoin. Murata Manufacturing Co on tehnyt yhteistyötä Kowan kanssa luodakseen innovatiivisia lääketieteellisiä ajoneuvoa Electric Walking Assist Car, joka on itsenäinen polkupyörä, jossa on heiluriohjausjärjestelmä ja gyroskooppi. Tämä kehitys on tarkoitettu pääasiassa vanhuksille ja ihmisille, joilla on kävelyvaikeuksia. Mainitsemme erikseen Muscle Actuator Motor Companyn japanilaisten RoboHelper-robottien sarjan, jotka ovat välttämättömiä sairaanhoitajien avustajia vuodepotilaiden hoidossa. Laitteet pystyvät nostamaan henkilön sängystä istuma-asentoon tai poimimaan vuodepotilaalta fyysistä jätettä, jolloin ruukkujen ja ankkojen käyttö jää pois.

Nanorobotit:

Nanobotit tai nanobotit ovat molekyylin kokoisia (alle 10 nm) robotteja, jotka pystyvät siirtämään, lukemaan ja käsittelemään tietoa sekä ohjelmoimaan ja suorittamaan tiettyjä tehtäviä. Tämä on täysin uusi suunta robotiikan kehityksessä. Tällaisten laitteiden käyttöalueet: syövän varhainen diagnosointi ja lääkkeiden kohdennettu toimittaminen syöpäsoluihin, biolääketieteelliset instrumentit, kirurgia, farmakokinetiikka, diabeettisten potilaiden seuranta, laitteiden valmistus yksittäisistä molekyyleistä sen piirustusten mukaan molekyylikokoonpanolla nanorobottien avulla, sotilaallinen käyttö valvonnan ja vakoilun keinona sekä aseena, avaruustutkimus ja kehitys jne.

Tällä hetkellä tunnetaan eteläkorealaisten tutkijoiden kehittämät lääketieteelliset mikroskooppiset robotit syövän havaitsemiseen ja hoitoon, Illinoisin yliopiston tutkijoiden biorobotit, jotka voivat liikkua itse viskoottisissa nesteissä ja biologisissa ympäristöissä, merinahkaisen prototyyppi - nanorobotti Kyberplasma, joka liikkuu ihmiskehossa ja havaitsee sairaudet varhaisessa vaiheessa, insinööri Ado Punin nanorobotit, jotka voivat kulkea poikki verenkiertoelimistö, toimittaa lääkkeitä, ottaa testejä ja poistaa verihyytymiä, magneettinen nanorobotti Spermbot - kehittänyt tiedemies Oliver Schmidt ja hänen kollegansa Dresdenin (Saksa) Integratiivisten nanotieteiden instituutista sperman ja lääkkeiden toimittamiseen, nanobotit proteiinien korvaamiseen kehossa tutkijat Wienin yliopistosta (University of Wien) yhdessä Wienin luonnonvara- ja biotieteiden yliopiston tutkijoiden kanssa.

Mikrorobotit Kyberplasma

Nanobotit Ado Pune

Magneettinen nanorobotti Spermbot

Nanorobotit proteiinien korvaamiseen

Muut erikoistuneet lääketieteelliset robotit:

On olemassa valtava määrä erikoistuneita robotteja, jotka suorittavat yksittäisiä tehtäviä, joita ilman on mahdotonta kuvitella tehokasta ja laadukasta hoitoa. Jotkut näistä laitteista ovat Philips Healthcaren Xenex Robotic Quartz Machine ja TRU-D SmartUVC -robottidesinfiointilaite. Epäilemättä tällaiset laitteet ovat yksinkertaisesti korvaamattomia avustajia taistelussa sairaalainfektioita ja viruksia vastaan, jotka ovat yksi vakavimmista ongelmista lääketieteellisissä laitoksissa.

Xenex-robottikvartsilaite

Philips Healthcaren TRU-D SmartUVC -desinfiointirobotti

Verikokeen kerääminen on yleisin lääketieteellinen toimenpide. Toimenpiteen laatu riippuu lääkintätyöntekijän pätevyydestä ja fyysisestä kunnosta. Usein veren ottaminen ensimmäisen kerran päättyy epäonnistumiseen. Siksi tämän ongelman ratkaisemiseksi kehitettiin Veebot-robotti, jolla on konenäkö, jonka avulla hän määrittää suonen sijainnin ja ohjaa neulan huolellisesti sinne.

Veebot verenkeräysrobotti

Vomiting Larry -oksennusrobotin avulla voit tutkia noroviruksia, jotka aiheuttavat 21 miljoonaa sairautta, mukaan lukien pahoinvointi, vetinen ripuli, vatsakipu, makuaistin menetys, yleinen letargia, heikkous, lihaskipu, päänsärky, yskä, matala kuume ja tietysti voimakas oksentelu.

Oksentava Larry-robotti oksentamisen tutkimiseen

Suosituin lasten robotti on edelleen PARO - pörröinen lastenlelu grönlannin muotoinen. Terapeuttinen robotti voi liikuttaa päätään ja tassujaan, tunnistaa äänen, intonaation, kosketuksen, mitata lämpötilaa ja valoa huoneessa. Sen kilpailija on valtava halaava nallekarhu nimeltä HugBot, joka mittaa sykettäsi ja verenpainettasi.

PARO terapeuttinen robotti

HugBot robottikarhu

Eläinlääketiede on erillinen lääketieteen ala, joka käsittelee eläinten sairauksien, vammojen ja häiriöiden diagnosointia ja hoitoa. Harjoittelua varten päteviä asiantuntijoita Tällä alueella robottieläinten kehittäjä College of Veterinary Medicine luo ainutlaatuisia robottikouluttajia koirien ja kissojen muodossa. Jotta saataisiin lähemmäksi tarkkaa mallia eläimen käyttäytymisestä, ohjelmistoa kehitetään erikseen Cornellin yliopiston Center for Advanced Computing Systemsissä (ACC).

Robottisimulaattorit koirien ja kissojen muodossa

Robottien tehokkuus lääketieteessä:

On selvää, että robottien käytöllä lääketieteessä on useita etuja perinteinen hoito inhimillinen tekijä. Mekaanisten käsivarsien käyttö leikkauksessa estää monia komplikaatioita ja virheitä leikkauksen aikana, vähentää leikkauksen jälkeistä aikaa toipumisaika, vähentää tartuntariskiä ja potilaan ja henkilökunnan infektioriskiä, ​​poistaa suuri verenhukka, vähentää tuskallisia tuntemuksia, edistää parempaa kosmeettista vaikutusta (pieniä arpia). Lääkärinrobotit ja kuntoutusrobotit mahdollistavat potilaaseen tarkkaan kiinnittämisen hoidon aikana, paranemisprosessin seuraamisen, työvoimavaltaisen ja epämiellyttävän työn rajoittamisen sekä potilaan olon paranemisen. täysivaltainen ihminen. Innovatiiviset hoidot ja laitteet tuovat meidät joka päivä lähemmäksi terveellisempää, turvallisempaa ja pidempään elämään.

Joka vuosi lääketieteellisten robottien globaalit markkinat täyttyvät uusilla laitteilla ja kasvavat epäilemättä. Tutkimusyhtiö Research and Marketsin mukaan vuoteen 2020 mennessä kuntoutusrobottien, bioproteesien ja eksoskeletonin markkinat kasvavat 1,8 miljardiin dollariin. Lääketieteellisten robottien pääbuumi on odotettavissa yhden standardin, ISO 13482:n, käyttöönoton jälkeen, ja siitä tulee säännöstö laitteissa käytettäville suunnitteluelementeille, materiaaleille ja ohjelmistoille.

Johtopäätös:

Epäilemättä voimme sanoa, että lääketieteelliset robotit ovat lääketieteen tulevaisuus. Automaattisten järjestelmien käyttö vähentää merkittävästi lääketieteellisiä virheitä ja vähentää hoitohenkilöstön pulaa. Nanorobotiikka auttaa voittamaan vakavia sairauksia ja ehkäisemään komplikaatioita varhaisessa vaiheessa sekä käyttämään laajasti tehokkaita nanolääkkeitä. Seuraavien 10-15 vuoden aikana lääketiede saavuttaa uusi taso käyttämällä robottihuoltoa. Valitettavasti Ukraina on tällä kehityssektorilla surkeassa tilassa. Esimerkiksi Venäjällä Jekaterinburgissa kuuluisa robottikirurgi "Da Vinci" suoritti ensimmäisen leikkauksensa vuonna 2007. Ja vuonna 2012 presidentti Dmitri Anatoljevitš Medvedev antoi Venäjän terveysministeriölle tehtäväksi yhdessä teollisuus- ja kauppaministeriön kanssa kehittää uusia lääketieteellisiä teknologioita robotiikkaa käyttämällä. Tätä aloitetta tuki Venäjän tiedeakatemia. Tosiasia on, että koska Ukrainan viranomaiset eivät saa todellista tukea lääketieteellisen robotiikan alan kehitykselle, valtiomme jää joka vuosi jälkeen muista sivistysmaista. Tämä tarkoittaa indikaattoria koko maan kehitystasosta, koska tärkeimmässä laissa - Ukrainan perustuslaissa - mainittu huoli kansalaisen terveydestä ja elämästä on "korkein sosiaalinen arvo".

Da Vinci

Tarkoitus: kirurgi

Kuinka se toimii: Toistaiseksi robottikirurgi ei ole itsenäisesti toimiva mekanismi, vaan 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 kameraa ei tarvita, mutta potilaalle jää lähes arpia. Kun robotti "loittelee" potilasta, kirurgi istuu konsolin ääressä etäällä 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 jopa 12-kertaisen kuvan videokamerasta.

Missä sitä käytetään?: da Vincin robottikirurgit työskentelevät sadoilla klinikoilla ympäri maailmaa. Venäjällä on 20 tällaista laitetta. Yksi niistä on nimetyssä liittovaltion sydämen, veren ja endokrinologian keskuskeskuksessa. V.A. Almazov (Pietari), jossa da Vinci suorittaa noin sata leikkausta vuodessa. Hänen "vahvakohtansa" on tarkka ja tarkka ylimääräisen: kasvainten, tyrän, aneurysmien poistaminen.

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

Nykyään tutkimusryhmät ympäri maailmaa yrittävät selvittää robottien käyttöä lääketieteessä. Vaikka olisi luultavasti oikeampaa sanoa "jo löytyi". 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 työntämällä pienen kynäpallon kokoisen robotin elävän sian kaulavaltimoon. Samaan aikaan robotti liikkui kaikkia sille osoitettuja "reittipisteitä" pitkin. Ja siitä lähtien vuosien aikana mikrorobotiikka on kehittynyt jonkin verran.

Yksi insinöörien päätavoitteista nykyään on luoda lääketieteellisiä robotteja, jotka pystyvät liikkumaan paitsi suuria, myös suhteellisen kapeita valtimoita pitkin. verisuonet. Tämä mahdollistaisi monimutkaisten hoitomuotojen suorittamisen ilman tällaista traumaattista leikkausta.

Mutta tämä ei ole kaukana ainoasta mikrorobottien mahdollisesta edusta. Ensisijaisesti ne olisivat hyödyllisiä syövän hoidossa toimittamalla lääkettä suoraan pahanlaatuinen muodostuminen. Tämän mahdollisuuden arvoa on vaikea yliarvioida: kemoterapian aikana lääkkeitä annetaan suonensisäisesti, mikä aiheuttaa vakavan iskun koko kehoon. Itse asiassa se on vahva myrkky, joka vaurioittaa monia sisäelimiä ja yritykselle itse kasvainta. 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? Miten tarjota robotille energiaa insinöörin näkökulmasta ja kuinka seurata pienen esineen liikettä koko kehossa? Mitä materiaaleja robottien valmistukseen tulisi käyttää biologisesta näkökulmasta, jotta ne eivät vahingoita ihmiskehoa? Ja ihannetapauksessa robottien tulisi olla biohajoavia, jotta niiden kehosta poistamisen ongelmaa ei tarvitse ratkaista.

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

Tämä mikrorobotin versio on titaaninen ydin, jota ympäröi alumiinikuori. Robotin halkaisija on 20 mikronia. Alumiini reagoi veden kanssa, jolloin kuoren pinnalle muodostuu vetykuplia, jotka työntävät koko rakennetta. Vedessä tällainen "bioraketti" kelluu sekunnissa etäisyyden, joka vastaa 150 sen halkaisijaa. Tätä voidaan verrata kaksimetriseen ihmiseen, joka ui 300 metriä sekunnissa, 12 allasta. Tällainen kemiallinen moottori käy noin 5 minuuttia galliumin lisäyksen ansiosta, mikä vähentää oksidikalvon muodostumisen intensiteettiä. Eli maksimi tehoreservi on noin 900 mm vedessä. Liikesuunta annetaan robotille ulkoisesti magneettikenttä, ja sitä voidaan käyttää kohdennettuun lääkkeiden annosteluun. Mutta vasta sen jälkeen, kun "lataus" on kuivunut, potilas löytää mikropallojen sironnan alumiinikuorella, jolla ei ole myönteistä vaikutusta ihmiskehoon, toisin kuin biologisesti neutraalilla titaanilla.

Mikrorobottien on oltava niin pieniä, ettei perinteisiä tekniikoita yksinkertaisesti voida skaalata vaadittuun kokoon. He eivät myöskään valmista sopivan kokoisia vakioosia. 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. Mikro- ja vielä enemmän nanomittakaavassa pätevät 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 Toronton yliopiston tutkijaryhmä loi prototyypin 1 mm:n pituisesta mikrorobotista, jota ohjataan ulkoisella magneettikentällä ja joka oli varustettu kahdella tarttujalla. Kehittäjät onnistuivat rakentamaan sillan sen avulla. Lisäksi tätä robottia voidaan käyttää paitsi lääkkeiden antamiseen myös mekaaniseen kudosten palauttamiseen verenkiertoelimistössä ja elimissä.

Lihaksikkaat robotit

Toinen mielenkiintoinen suunta mikrorobotiikassa ovat lihasten ohjaamat robotit. Esimerkiksi on olemassa tällainen projekti: sähköllä stimuloitu lihassolu, johon on kiinnitetty robotti, jonka ”selkä” on valmistettu hydrogeelistä.

Tämä järjestelmä pohjimmiltaan kopioi luonnollista liuosta, joka löytyy monien nisäkkäiden kehosta. Esimerkiksi ihmiskehossa lihasten supistukset välittyvät luihin jänteiden kautta. Tässä biorobotissa solun supistuessa sähkön vaikutuksesta "harjanne" taipuu ja poikittaispalkit, jotka toimivat jalkoina, vetäytyvät toisiinsa. Jos yksi niistä liikkuu lyhyemmän matkan taivutettaessa "harjua", niin robotti liikkuu tätä "jalkaa".

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

Totta, sitä ei ole tarkoitettu lääketieteellisiin tarkoituksiin, vaan useisiin muihin: kasvien pölytykseen, etsintä- ja pelastusoperaatioihin, myrkyllisten aineiden havaitsemiseen. Projektin kirjoittajat eivät tietenkään sokeasti kopioi mehiläisen anatomisia piirteitä. Sen sijaan he analysoivat huolellisesti kaikenlaisia ​​eri hyönteisten organismien "malleja", mukauttamalla ja toteuttamalla niitä mekaniikassa.

Tai toinen esimerkki luonnossa saatavilla olevien "rakenteiden" käytöstä - mikrorobotti simpukan muodossa. Se liikkuu räpyttämällä läppiä ja muodostaa siten suihkuvirran. Noin 1 mm:n kokoisena se voi kellua ihmisen silmämunan sisällä. Kuten useimmat muut lääketieteelliset robotit, tämä "nilviäinen" käyttää ulkoista magneettikenttää energialähteenä. Mutta on tärkeä ero - se saa energiaa vain liikkumiseen, itse kenttä ei liikuta sitä, toisin kuin useimmat muut mikrorobotit.

Isot robotit

Lääketieteellisten laitteiden valikoima ei tietenkään rajoitu pelkästään mikroroboteihin. Tieteiselokuvissa ja kirjoissa lääketieteelliset robotit esitetään yleensä ihmiskirurgien korvikkeina. Kuten, tämä on jonkinlainen 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 ihmistä kokonaan, mutta ne ovat jo täysin luotettu ompelemiseen. Niitä käytetään myös kirurgin käsien jatkeena, manipulaattoreina.

Lääketieteellisessä yhteisössä kiistellään kuitenkin tällaisten koneiden käytön suositeltavuudesta. Monet asiantuntijat ovat sitä mieltä, että tällaiset robotit eivät tarjoa erityisiä etuja, ja korkean hintansa vuoksi ne lisäävät merkittävästi lääketieteellisten palveluiden kustannuksia. Toisaalta on olemassa tutkimus, joka osoittaa, että eturauhassyöpäpotilaat, joille tehtiin robottileikkaus, tarvitsivat myöhemmin vähemmän intensiivistä hormonaalisten aineiden ja sädehoidon käyttöä. Yleensä ei ole yllättävää, että monien tutkijoiden ponnistelut kohdistuivat mikrorobottien luomiseen.

Mielenkiintoinen projekti on Robonaut, telelääketieteen robotti, joka on suunniteltu auttamaan astronautteja. Tämä on vielä kokeellinen projekti, mutta tätä lähestymistapaa voidaan käyttää paitsi koulutuksen tarjoamiseen niin tärkeille ja kalliille ihmisille kuin astronautit. Telelääketieteen robotteja voidaan käyttää myös avun antamiseen erilaisilla vaikeapääsyisillä alueilla. Tämä on tietysti suositeltavaa vain, jos on halvempaa asentaa robotti jonkin syrjäisen taigan tai vuoristokylän sairaanhoitoon kuin pitää ensihoitajaa palkkalistoilla.

Ja tämä lääketieteellinen robotti on vieläkin pitkälle erikoistunut; sitä käytetään kaljuuntumisen hoitoon. ARTAS "kaivaa" automaattisesti karvatupet potilaan päänahasta korkearesoluutioisten valokuvien perusteella. Ihmislääkäri ruiskuttaa sitten manuaalisesti "sadon" kaljuille alueille.

Lääketieteellisten robottien maailma ei kuitenkaan ole ollenkaan niin yksitoikkoinen kuin se saattaa näyttää kokemattomalta. Lisäksi se kehittyy aktiivisesti, ideoita ja kokeellisia tuloksia kertyy ja tehokkaimpia lähestymistapoja etsitään. Ja kuka tietää, ehkä meidän elinaikanamme sana "kirurgi" tarkoittaa lääkäriä, joka ei ole skalpelli, vaan mikrorobottien purkki, joka tarvitsee vain niellä tai viedä suonensisäisesti.

Johdanto

Tieteen ja tekniikan nopean kehityksen aikakaudella ilmaantuu monia erilaisia ​​innovaatioita eri aloilla. Lääketiede ei myöskään pysähdy, uusia, monimutkaisia ​​​​laitteita ihmisten elämän tukemiseen ilmestyy, esimerkkinä tästä voivat olla monet laitteet, esimerkiksi kone keuhkojen tekohengitykseen tai kone keinotekoinen munuainen ja niin edelleen. Miniatyyri verensokerimittareita, elektronisia pulssi- ​​ja verenpainemittareita on ilmestynyt, ja tätä listaa voi laajentaa monta kertaa.

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 jalkojaan ja käsiään sekä suorittamaan muita toimet (kuva 1 ). Tämä edistynyt tekniikka yhdistää kaikki klassisen ja laparoskooppisen leikkauksen edut. Leikkauksen aikana kirurgi istuu kätevän ohjauspaneelin ääressä ja näytöllä näkyy kolmiulotteinen kuva leikatusta alueesta. Tällaisen kaukosäätimen kanssa työskentelyn mukavuudella on suotuisa vaikutus kirurgin työhön, koska hän ei väsy, kuten tavallisen leikkauksen aikana.

Kuva 2 - Terminen manipulaattorin ohjaussauvat

Kirurgi ohjaa telemanipulaattoria erityisillä ohjaussauvilla, jotka reagoivat sormenpäiden kosketukseen (kuva 2). Hänen liikkeensä toistetaan täydellisellä tarkkuudella robotiikassa. Tämä tarjoaa korkealaatuinen toimintaa ja lisää sen toteuttamisen turvallisuutta. Reaaliajassa kirurgin liikkeet välittyvät järjestelmän leikkauspöydälle.

Da Vinci -kirurginen robotti on varustettu ultratarkoilla 4 käden manipulaattoreilla, joista yhdessä on sisäänrakennettu kamera, joka välittää kuvia reaaliajassa kaukosäätimeen, kaksi muuta korvaa kirurgin käsivarsia leikkauksen aikana ja neljäs palvelee. assistenttina (kuva 3).

Kuva 3 - Robottimanipulaattorit

Laparoskooppisten käsivarsien päähän sijoitetulla kärjellä tehdään 1-2 cm:n viillot, joiden ansiosta kudosvaurioiden taso vähenee.

Mekaanisten manipulaattorien liikkeen tarkkuus ylittää ihmiskäsien kyvyt. Seitsemän vapausasteen ja 90 asteen taivutuskyvyn ansiosta robotin käsivarret voivat liikkua laajasti. Tämä on välttämätöntä tehtäessä leikkausta suljetussa tilassa, esimerkiksi työskenneltäessä sydänpussin tai pienen lantion kanssa. Henkilöassistenttiryhmä seuraa da Vinci-robotin työtä, valmistelee paikkaa viiltoja varten, seuraa leikkauksen etenemistä ja tuo mukanaan steriilejä instrumentteja.

Tällä hetkellä robotti on varustettu maailman edistyneimmillä "silmillä". Hänellä oli aiemmin kolmiulotteinen näkemys, mutta vasta nyt hän saavutti suuren selkeyden. Uudessa versiossa kaksi kirurgia voi seurata leikkausta samanaikaisesti. Yksi heistä voi sekä auttaa että oppia taitoja vanhemmilta kollegoilta. Työnäyttö voi näyttää kameroiden kuvan lisäksi kaksi lisäparametria, esimerkiksi ultraääni- ja EKG-tiedot.

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

Kuva 4 - Diagnostiikkarobotti "Rosie"

Robottiapteekki "Rosie" työskentelee Albuquerquessa, New Mexicossa.

Rosien tehtävänä on valmistaa ja jakaa satoja lääkkeitä. Hän työskentelee ympäri vuorokauden, ei pidä käytännössä taukoja eikä tee virheitä. Kahden ja puolen vuoden sairaala-apteekin palveluksessa ei ollut yhtään tapausta, jossa potilaalle olisi lähetetty väärä lääke. Rosien tarkkuus on 99,7 prosenttia, mikä tarkoittaa, että reseptilääkkeiden lajittelu ja annostelu eivät koskaan poikkea lääkärin resepteissä määritellyistä.

Yli 4,5 tonnia painavan laitteen on kehittänyt Intel Corporationin (Intel Community Solutions) yritysyhteisöprojektien osasto. Liukuvassa metallikiskoa pitkin Rosie käyttää mekaanista "käsivartta" kerätäkseen pillerillä täytettyjä pusseja seinillä. Sitten hän asettaa laukut, kukin viivakoodilla, kirjekuoriin ja lähettää ne potilaiden huoneisiin pneumaattisissa postilaatikoissa.

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

Rosie auttoi myös havaitsemaan monet virheet ajoissa. Rosie ei koskaan lähetä vanhentuneita lääkkeitä potilaalle. Avain sen tarkkuuteen on valtion laadunvalvontastandardit, jotka on upotettu koneen elektronisiin aivoihin. Samaan aikaan Washingtonin kansallisten terveysinstituuttien mukaan noin 50 tuhatta ihmistä kuolee maassa vuosittain lääkitysvirheiden vuoksi. Mutta lääkkeiden yhdistäminen ja jakelu ei ole ainoa ongelma, jonka Presbyterian Hospital on ratkaissut Rosien avulla. Ennen hänen ilmestymistään huumausaineiden jakelua oli erittäin vaikea seurata: työntekijät viettivät paljon aikaa pillereiden laskemiseen, jotta yksikään niistä ei jäänyt huomaamatta. Tänään robotti Rosie vapautti heidät tästä rutiinityöstä.

Kuva 5 - Robottihoitaja

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

Se helpottaa potilaiden kommunikointia lääkäreiden ja sukulaisten kanssa. Kameralla, näytöllä ja kaikella langattomaan Internetin kautta tapahtuvaan viestintään tarvittavalla varustettu Companion-robotti mahdollistaa lääkärin yhteydenoton erikoisklinikalla olevaan potilaaseen. Robottia käytetään myös henkilöstön kouluttamiseen, liikkumisvaikeuksista kärsivien potilaiden auttamiseen sekä potilaiden ja lasten väliseen kommunikointiin. Kummallista kyllä, potilaat, jotka eivät yleensä halua ottaa vastaan ​​mitään uutta, vastasivat mekaaniseen keskustelukumppaniin varsin hyvin: osoittivat häntä, nauroivat ja jopa yrittivät puhua hänelle.

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

Kuva 6 - Robotti-fysioterapeutti

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

Puhumme fysioterapiaistunnoista, jotka ovat välttämättömiä käsien liikkeiden koordinaation palauttamiseksi. Nykyään potilaat harjoittelevat yleensä lääkäreiden kanssa, jotka näyttävät heille sopivat harjoitukset. Boston City Hospitalin kuntoutusosastoille, joissa testejä tehdään. uusi asennus, aivohalvauksesta toipuvaa henkilöä pyydetään käyttämään ohjaussauvaa liikuttamaan pientä osoitinta näytöllä tiettyä polkua pitkin. Jos henkilö ei voi tehdä tätä, tietokoneohjattu ohjaussauva sisäänrakennettujen sähkömoottoreiden avulla siirtää kätensä automaattisesti haluttuun asentoon.

Lääkärit olivat tyytyväisiä uuden tuotteen toimintaan. 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 liikuntaelinsairauksista kärsivien potilaiden kuntoutuksen aikana. KineAssistin päätarkoitus on tarjota intensiivisempää ja tehokas hoito potilaita häiritsemättä heidän fyysistä ja psykologinen yhteys fysioterapeuttien kanssa ja putoamistekijän pelon poistaminen.

227 kg painava laite on moottorikäyttöinen alusta, jossa on älykkäät vyöt, jotka tukevat ihmisen vartaloa ja auttavat neurologisia vammaisia ​​potilaita oppimaan tasapainoa ja kävelemään. KineAssist on suunniteltu auttamaan terapeutteja, ei korvaamaan heitä. Hihnoihin sisäänrakennetut anturit ennustavat potilaan liikkeitä ja auttavat häntä säilyttämään tasapainon. Koska potilas on nyt turvassa, fysioterapeutit voivat rohkaista potilasta tekemään haastavampia harjoituksia, kuten portaissa kävelyä tai sivuaskeleita. Simulaattori liikkuu painostaan ​​huolimatta balettitanssijan helposti eteen, taakse ja sivulle potilaan liikesuunnasta riippuen. Kiitos erityiselle ohjelmisto fysioterapeutti voi säätää kuormitusta ja intensiteettiä harjoituksen 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 esteen, jonka yli hänen on kierrettävä tai ylitettävä;
• - voimaharjoittelu, jossa simulaattori vastustaa potilaan liikkuessa (harjoittelu on mahdollista erilaisia ​​ryhmiä lihakset);
• - asennon harjoittelu. Tässä tilassa ohjaaja kiinnittää potilaan vartalon tiettyyn asentoon ja harjoitusten aikana simulaattori ylläpitää tätä kehon asentoa.

KineAssistilla voidaan hoitaa suhteellisen hyvin toipuneita potilaita motoriset toiminnot ja heikompien potilaiden ensikuntoutukseen välittömästi vamman tai sairauden jälkeen. KineAssist on testattu menestyksekkäästi vuodesta 2004 lähtien kuntoutuskeskukset USA (in tällä hetkellä Alexianin kuntoutussairaalassa). 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-potilasta kantava robotti

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 parannettu versio Android RI-MANista.

RIBA on edistynyt merkittävästi edeltäjäänsä verrattuna.

Kuten RI-MAN, aloittelija pystyy nostamaan henkilön varovasti sängystä tai pyörätuolista, kantamaan hänet sylissään esimerkiksi wc:hen ja tuomaan hänet sitten takaisin ja laittamaan hänet yhtä varovasti sänkyyn tai laittamaan hänet lastenrattaat. 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 (sen edeltäjä - 100 kg). RIBA tunnistaa kasvot ja äänet, suorittaa äänikomentoja, navigoi kerätyn video- ja äänidatan perusteella, 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 TRI:n kehittämällä pehmeällä materiaalilla, kuten polyuretaanivaahdolla. Moottorit ovat melko hiljaisia ​​(53,4 dB), ja monisuuntaiset pyörät mahdollistavat ajoneuvon liikkumisen ahtaissa tiloissa.

Kuva 9 - Robotti-avustaja Yurina

Vähitellen otetaan käyttöön apulaisrobotit, joiden tehtävänä on suoraan avustaa lääkäreitä, joita käytetään jo joillakin ulkomaisilla lääketieteellisillä klinikoilla. Yurina, japanilaisen Japan Logic Machinen robotti, joka voi kuljettaa vuodepotilaita sairaalan tapaan, vain paljon sujuvammin (kuva 9).

Vielä 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-apurobotin käsivarsi

Japanin älykkäiden järjestelmien tutkimuslaitoksen uusimmalla kehityksellä on myös puhtaasti käytännön sovelluksia. Rapuda-robottikäsivarsi on tarkoitettu helpottamaan yläraajojen liikkuvuusongelmista kärsivien vammaisten elämää (kuva 10). Joystickin ohjaama käsi ottaa vesilasillisen pöydältä ja poimii jopa lattialle pudonneet esineet.

Toistaiseksi tekijät eivät osaa sanoa, milloin ja millä hinnalla Rapuda tulee laajalle ostajajoukolle. Manipuloinnin nopeuden eteen kannattaa ehdottomasti panostaa. Mutta voimme sanoa varmasti, että tällaisella tekniikalla on selvästi kysyntää, joten kehitys jatkuu.

Robottikirurgi

Kalifornian konferenssissa valmistaja NVIDIA ilmaisi erittäin rohkean idean - tehdä sydänleikkaus pysäyttämättä sydäntä ja avaamatta rintaa.

Robottikirurgi suorittaa leikkauksen manipulaattoreilla, jotka on kytketty sydämeen potilaan rinnassa olevien pienten reikien kautta. On-the-fly-kuvaustekniikka digitalisoi sykkivän sydämen ja esittää kirurgille 3D-mallin, jossa hän voi navigoida aivan kuin hän katsoisi sydäntä ruumiinavauksen kautta. rinnassa. Suurin vaikeus on, että sydän tekee suuren määrän liikkeitä lyhyessä ajassa - mutta kehittäjien mukaan nykyaikaisten NVIDIA-grafiikkasuorittimiin perustuvien laskentajärjestelmien teho riittää visualisoimaan urut, synkronoimalla robotin instrumenttien liikkeet sydämen syke. Tästä johtuen syntyy liikkumattomuuden vaikutus - kirurgi ei välitä siitä, onko sydän "seisomassa" vai työssä, koska robotin manipulaattorit tekevät samanlaisia ​​liikkeitä kompensoiden sykettä!

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