medische robots. De zeven meest veelbelovende medische robots Specialistische ondersteuning en ondersteunende robots

In mijn laatste bericht over telegeneeskunde werd de Da Vinci-robotchirurg genoemd, waarvan er in 2010 ongeveer 1000 in de wereld zijn geïnstalleerd. Maar dit is verre van de enige prestatie van robotica die in de geneeskunde wordt gebruikt.

Op welke gebieden en waarom worden robots ingezet? In chirurgie, als verzorgers voor kinderen en ouderen, in telegeneeskunde en zelfs voor het toedienen van medicijnen. Meer in detail - vraag ik onder habrakat.

RIBA

In 2009 werd RIBA II geïntroduceerd. Deze versie van de robot kan patiënten direct van de vloer oppakken, terwijl de eerste robot ze alleen kon oppakken vanuit een rolstoel of bed. Ook is het laadvermogen toegenomen tot 176 pond, dat wil zeggen ongeveer 80 kg, wat 41 pond is, of 18,5 kg meer dan in de eerste versie.

Waarom hebben de Japanners zo'n robot eigenlijk nodig? Het draait allemaal om een ​​lange levensduur. In Japan zal in 2015 het aantal ouderen dat zorg nodig heeft naar verwachting de vijf en een half miljoen bereiken. Dus stel je voor hoeveel verpleegkundigen en verplegers dagelijks patiënten moeten tillen van een futon naar een rolstoel, van een rolstoel naar een bed, terug enzovoort. Robots zijn hier beter geschikt voor en laten de verpleegsters hun werk doen - zorg gewoon voor de ouderen.

En deze robot staat in het Guinness Book of Records als 'De meest therapeutische robot ter wereld'. Het is uitgerust met veel sensoren - aanraking, licht, geluid, temperatuur en positie. Dit is nodig voor een goede communicatie met de patiënt, helpt de patiënt te kalmeren.

Keepon is voor hetzelfde nodig, maar hij is naar mijn mening minder schattig. Hij danst en reageert op aanraking.

Distributierobot

De robot van Panasonic is ook ontworpen om medicijnen van een apotheek aan patiënten te leveren. De eerste versie van deze robot kon al informatie over 400 patiënten opslaan en op verzoek van een patiënt of verpleegkundige medicijnen verstrekken volgens een recept.

teleaanwezigheid

In de Russische realiteit is het gebruik van dergelijke robots bijna onmogelijk, omdat we overal problemen hebben met opritten - zowel bij de ingang van klinieken als daarbinnen. De robot kan dus slechts binnen maximaal één verdieping bewegen, en in ieder geval - binnen de kamer, niet in staat om een ​​hoge drempel te overschrijden.

PR-7

Vgo - besturing vindt plaats via 4G.

Chirurgie

In de orthopedie begon RoboDoc in 1992 te worden gebruikt voor gewrichtsprothesen.

Later verschenen assistenten Zeus en Aesop, maar nog steeds was de hoofdpersoon in de operatie de chirurg. Eind jaren negentig kwam daar verandering in met de komst van Da Vinci, een robot voor operaties op afstand.

De chirurg aan de console ziet het gebied in 3D-formaat met meervoudige vergroting en werkt met joysticks. Op dit moment doet de vierarmige robot de operatie. Aanvankelijk was het beeld natuurlijk niet volumineus, maar toen was dit probleem opgelost.

Een minuutje transformatoren: ARES van Italiaanse wetenschappers is ontworpen om operaties uit te voeren zonder de huid te beschadigen. Omdat de patiënt het in delen doorslikt, en dan komt het er ook weer uit via de darmen. Binnen assembleert de robot zichzelf, waarna de chirurg de operatie uitvoert.

Onderwijs: patiëntsimulatoren

HPS (Human Patient Simulator) wordt beschouwd als de meest functionele robot van dit type. Het slaat 30 verschillende patiëntprofielen op die verschillen in fysiologie en individuele reacties op medicijnen. Dit kunnen profielen zijn van een gezond kind van een zwangere vrouw en een bejaarde alcoholist. De puls die wordt gevoeld op de halsslagader, brachiale, femorale, radiale popliteale slagaders varieert afhankelijk van de druk, de robot ademt koolstofdioxide uit, dat op de monitoren wordt weergegeven, en zijn pupillen reageren op licht.

Met tandartsen - hetzelfde verhaal. Stop met het versnipperen van ongelukkige mensen met slechte tanden! Train eerst op katten. Op de foto - Hanako 2, oorspronkelijk uit Japan, die direct zichtbaar is.

Schrijf in de reacties wat andere robots in dit bericht zouden moeten zijn.

Tegenwoordig proberen onderzoeksgroepen over de hele wereld naar het concept van het gebruik van robots in de geneeskunde te tasten. Hoewel het misschien juister is om te zeggen 'al betast'. Afgaande op het aantal ontwikkelingen en de interesse van verschillende wetenschappelijke groepen, kan worden gesteld dat het creëren van medische microrobots de hoofdrichting is geworden. Dit omvat ook robots met het voorvoegsel "nano-". Bovendien werden de eerste successen op dit gebied relatief recent, slechts acht jaar geleden, geboekt.

In 2006 voerde een team van onderzoekers onder leiding van Sylvan Martel 's werelds eerste succesvolle experiment uit door een kleine robot ter grootte van een vulpenbal in de halsslagader van een levend varken te lanceren. Tegelijkertijd bewoog de robot zich langs alle "waypoints" die eraan waren toegewezen. En in de loop van de jaren die sindsdien zijn verstreken, is microrobotica enigszins vooruitgegaan.

Een van de belangrijkste doelen voor ingenieurs van vandaag is om dergelijke medische robots te maken die niet alleen door grote slagaders kunnen bewegen, maar ook door relatief smalle bloedvaten. Hierdoor zouden complexe behandelingen kunnen worden uitgevoerd zonder een dergelijke traumatische chirurgische ingreep.

Maar dit is verre van het enige potentiële voordeel van microrobots. Ten eerste zouden ze nuttig zijn bij de behandeling van kanker door het medicijn op een gerichte manier rechtstreeks aan de maligniteit af te leveren. Het is moeilijk om de waarde van deze kans te overschatten: tijdens chemotherapie worden medicijnen toegediend via een druppelaar, wat een zware klap voor het hele lichaam veroorzaakt. In feite is het een sterk gif dat veel inwendige organen beschadigt en, voor het gezelschap, de tumor zelf. Dit is vergelijkbaar met een tapijtbombardement om een ​​klein enkelvoudig doelwit te vernietigen.

De taak van het maken van dergelijke microrobots ligt op het snijvlak van een aantal wetenschappelijke disciplines. Bijvoorbeeld vanuit het oogpunt van natuurkunde - hoe kun je zo'n klein object onafhankelijk laten bewegen in een stroperige vloeistof, waarvoor bloed is? Vanuit het oogpunt van engineering - hoe de robot van energie te voorzien en hoe de beweging van een klein object door het lichaam te volgen? Vanuit het oogpunt van biologie - welke materialen te gebruiken voor de vervaardiging van robots zodat ze het menselijk lichaam niet schaden? En idealiter zouden robots biologisch afbreekbaar moeten zijn, zodat ze het probleem van hun verwijdering uit het lichaam niet hoeven op te lossen.

Een voorbeeld van hoe microrobots het lichaam van een patiënt kunnen "vervuilen" is een "bioraket".

Deze versie van de microrobot is een titanium kern omgeven door een aluminium schaal. De robotdiameter is 20 µm. Aluminium reageert met water, waarbij zich waterstofbellen vormen op het oppervlak van de schaal, die de hele structuur duwen. In water zwemt zo'n "bioraket" in één seconde een afstand gelijk aan 150 van zijn diameters. Dit kan worden vergeleken met een twee meter lange man die 300 meter in een seconde zwemt, 12 zwembaden. Zo'n chemische motor werkt ongeveer 5 minuten door de toevoeging van gallium, wat de intensiteit van de vorming van een oxidefilm vermindert. Dat wil zeggen, de maximale gangreserve is ongeveer 900 mm in water. De bewegingsrichting wordt aan de robot gegeven door een extern magnetisch veld en kan worden gebruikt voor gerichte medicijnafgifte. Maar pas nadat de "lading" opraakt, vindt de patiënt een verstrooiing van microballonnen met een aluminium schaal, die geen gunstig effect heeft op het menselijk lichaam, in tegenstelling tot biologisch neutraal titanium.

Microrobots moeten zo klein zijn dat het simpelweg niet werkt om traditionele technologieën op de juiste maat te schalen. Er worden ook geen standaard onderdelen van een geschikte maat geproduceerd. En zelfs als ze dat wel zouden doen, zouden ze gewoon niet geschikt zijn voor dergelijke specifieke behoeften. En daarom zoeken onderzoekers, zoals zo vaak in de geschiedenis van uitvindingen, inspiratie uit de natuur. Bijvoorbeeld in dezelfde bacterie. Op micro, en nog meer op nanoniveau, werken totaal andere natuurkundige wetten. Met name water is een zeer stroperige vloeistof. Daarom is het noodzakelijk om andere technische oplossingen toe te passen om de beweging van microrobots te garanderen. Bacteriën lossen dit probleem vaak op met behulp van trilhaartjes.

Eerder dit jaar creëerde een team van onderzoekers van de Universiteit van Toronto een 1 mm lange prototype microrobot die wordt bestuurd door een extern magnetisch veld en uitgerust met twee grijpers. De ontwikkelaars wisten er een brug mee te slaan. Ook kan deze robot niet alleen worden gebruikt voor het toedienen van medicijnen, maar ook voor mechanisch weefselherstel in de bloedsomloop en organen.

Gespierde robots

Een andere interessante trend in microrobotica zijn door spieren aangedreven robots. Er is bijvoorbeeld zo'n project: een elektrisch gestimuleerde spiercel, waaraan een robot is bevestigd, waarvan de 'rug' is gemaakt van hydrogel.

Dit systeem kopieert in feite de natuurlijke oplossing die in de organismen van veel zoogdieren wordt gevonden. In het menselijk lichaam wordt spiercontractie bijvoorbeeld via de pezen naar de botten overgebracht. In deze biorobot, wanneer de cel samentrekt onder invloed van elektriciteit, buigt de "nok" en worden de dwarsbalken, die als benen werken, tot elkaar aangetrokken. Als een van hen bij het buigen van de "nok" een kortere afstand aflegt, beweegt de robot naar dit "been".

Er is een andere visie op wat medische microrobots zouden moeten zijn: zacht, herhalend de vormen van verschillende levende wezens. Hier is bijvoorbeeld zo'n robo-bij (RoboBee).

Toegegeven, het is niet bedoeld voor medische doeleinden, maar voor een aantal andere: bestuiving van planten, zoek- en reddingsoperaties, detectie van giftige stoffen. De auteurs van het project kopiëren natuurlijk niet blindelings de anatomische kenmerken van de bij. In plaats daarvan analyseren ze zorgvuldig de verschillende 'constructies' van de organismen van verschillende insecten, passen ze aan en vertalen ze naar mechanica.

Of een ander voorbeeld van het gebruik van 'constructies' die in de natuur voorkomen: een microrobot in de vorm van een tweekleppig weekdier. Het beweegt met behulp van dichtslaande "luiken", waardoor een jetstream ontstaat. Met een grootte van ongeveer 1 mm kan het in de menselijke oogbol drijven. Net als de meeste andere medische robots gebruikt deze "clam" een extern magnetisch veld als krachtbron. Maar er is een belangrijk verschil: het ontvangt alleen energie voor beweging, het veld zelf verplaatst het niet, in tegenstelling tot de meeste andere soorten microrobots.

grote robots

Natuurlijk beperkt het park van medische apparatuur zich niet alleen tot microrobots. In fantasiefilms en boeken worden medische robots meestal voorgesteld als vervanging voor een menselijke chirurg. Dit is bijvoorbeeld een soort groot apparaat dat snel en zeer nauwkeurig allerlei chirurgische manipulaties uitvoert. En het is niet verwonderlijk dat dit idee als een van de eerste werd geïmplementeerd. Natuurlijk zijn moderne chirurgische robots niet in staat om een ​​persoon als geheel te vervangen, maar ze zijn al volledig vertrouwd met naaien. Ze worden ook gebruikt als verlengstukken van de handen van de chirurg, zoals manipulatoren.

In de medische omgeving verdwijnen geschillen over de geschiktheid van het gebruik van dergelijke machines echter niet. Veel experts zijn van mening dat dergelijke robots geen speciale voordelen bieden, maar vanwege hun hoge prijs verhogen ze de kosten van medische diensten aanzienlijk. Aan de andere kant is er een onderzoek waaruit blijkt dat patiënten met prostaatkanker die worden geopereerd met een robotassistent in de toekomst minder intensief gebruik van hormonale middelen en radiotherapie nodig hebben. Over het algemeen is het niet verwonderlijk dat de inspanningen van veel wetenschappers waren gericht op de creatie van microrobots.

Een interessant project is Robonaut, een telegeneeskunderobot die is ontworpen om astronauten te helpen. Dit is nog een experimenteel project, maar een dergelijke aanpak kan niet alleen worden gebruikt om zulke belangrijke en dure mensen in opleiding als astronauten te voorzien. Telemedicine-robots kunnen ook worden gebruikt om hulp te bieden op verschillende moeilijk bereikbare plaatsen. Dit is natuurlijk alleen aan te raden als het goedkoper zou zijn om een ​​robot in de ziekenboeg van een afgelegen taiga of bergdorp te plaatsen dan een ambulancemedewerker op salaris te houden.

En deze medische robot is nog meer gespecialiseerd, hij wordt gebruikt om kaalheid te behandelen. ARTAS "graaft" automatisch haarzakjes uit de hoofdhuid van de patiënt op basis van foto's met een hoge resolutie. Vervolgens brengt de menselijke arts handmatig de "oogst" in de kale gebieden.

Toch is de wereld van medische robots helemaal niet zo eentonig als het lijkt voor een onervaren persoon. Bovendien ontwikkelt het zich actief, is er een opeenstapeling van ideeën, experimentele resultaten en wordt gezocht naar de meest effectieve benaderingen. En wie weet, misschien betekent het woord 'chirurg' zelfs tijdens ons leven een arts, niet met een scalpel, maar met een pot microrobots, die genoeg zal zijn om door te slikken of door een druppelaar te brengen.

Wetenschappelijke robotica is een discipline waarbij alle kenmerken van het maken van robots worden bestudeerd. In de klas leren studenten de theoretische grondslagen, geschiedenis en wetten van robots, de kenmerken van hun gebruik in het echte leven.

Het woord "robot" werd voor het eerst gebruikt door de Tsjechische toneelschrijver K. Capek in 1921. Hij sprak over slaven die waren gemaakt om de verlangens van de mens te vervullen. Het woord robota is vanuit het Tsjechisch vertaald als "gedwongen slavernij".

In de bijna 100 jaar van de ontwikkeling van wetenschappelijke robotica hebben er grote veranderingen plaatsgevonden. Robots uit de fantasiewereld zijn werkelijkheid geworden. Speciale machines worden gebruikt in bijna alle gebieden van industrie, mijnbouw, geneeskunde. De richting zelf is een boeiend instrument geworden om nieuwe kennis op te doen in verschillende takken van technische wetenschappen en design. Studenten hebben de mogelijkheid om zichzelf te realiseren als ontwerpers, technici en zelfs kunstenaars.

Robots in de moderne wereld

Medische robotica ontwikkelt zich actief. Veel mensen stellen zich de robot voor als een attente, altijd beleefde, onvermoeibare arts. Tegenwoordig zeggen veel wetenschappers echter dat technologie een persoon niet kan vervangen. Het helpt om routinetaken het hoofd te bieden, bijvoorbeeld:

Registratie van hulpvragers;
- werken met elektronische kaarten;
- het verstrekken van referenties.

Er zijn al heel wat robotsecretaresses gecreëerd. Ze worden gebruikt in verschillende domeinen van het menselijk leven. In het kader van medische robotica zijn ook speciale machines verschenen, uitgerust met speciale camera's voor het transport van medicijnen en documenten. Dergelijke apparaten kunnen vragen beantwoorden, klanten naar de juiste plaats begeleiden.

Een goed voorbeeld is de Omnicell M5000. Hiermee kunt u het werken met medicijnen in ziekenhuizen optimaliseren. De machine vormt sets medicijnen voor elke patiënt voor een vooraf bepaalde periode. Dit verkleint de kans op fouten door menselijke fouten aanzienlijk. De robot kan ongeveer 50 sets per uur maken. Gewone medische staf kan maar 4 sets maken in 60 minuten.

Het gebruik van robots in de industrie

Tegenwoordig wordt robotica actief gebruikt in de industrie. Er zijn drie hoofdtypen:

1. beheerd. Elke actie wordt verondersteld te worden gecontroleerd door een operator.
2. Automatisch en halfautomatisch. Ze werken strikt volgens het opgegeven programma.
3. Autonoom. Voer opeenvolgende acties uit zonder menselijke tussenkomst.

   Voorbeelden zijn de KUKA KR QUANTEC PA. Dit is een van de meest geavanceerde palletiseermachines. Er is een variëteit die bij zeer lage temperaturen kan werken. Het is speciaal gemaakt om in grote diepvriezers te functioneren.

   Robotica in de industrie wordt ook vertegenwoordigd door multifunctionele apparaten. Baxter heeft bijvoorbeeld manipulatoren die dezelfde acties kunnen uitvoeren als een menselijke hand. Interessant is het feit dat de machine de geleverde inspanningen zelfstandig kan aansturen.

   

   De Stratasys Infinite-Build 3D Demonstrator is een andere machine die een hybride is van een robot en een 3D-printer. De techniek wordt gebruikt in de luchtvaart en de ruimtevaart, omdat het kan worden afgedrukt op horizontale en verticale oppervlakken van elk formaat.

   Robotica ontwikkelt zich actief in Japan. RIBA- en RIBA-II-verpleegkundigen zijn in dit land opgericht. Hun belangrijkste taak is het dragen van patiënten die niet zelfstandig kunnen lopen. Machines helpen hen om van bed naar rolstoel te gaan en vice versa. De robots kunnen kantelen en het oppervlak van de handen is zo ontworpen dat de patiënt zich zo comfortabel mogelijk voelt.

   

   Een interessante uitvinding is de uitvinding van wetenschappers van de Universiteit van Texas. Ze begiftigden kunstmatige intelligentie met schizofrenie. Voor het experiment werd een robot gebruikt met een neuraal netwerk dat het menselijk brein nabootst. De machine kon normaal gesproken geen verhalen onthouden, reproduceren. Op een gegeven moment eiste hij zelfs de verantwoordelijkheid voor de terroristische aanslag op.

   Er zijn speciale modellen gemaakt voor gewone mensen. Bijvoorbeeld een robotsimulator van een kind. Het is ook gemaakt in Japan. Zo'n machine kan toekomstige ouders kennis laten maken met alle complexiteiten van het onderwijs. Hij weet hoe hij emoties moet uiten, huilen, om eten vragen, enz.

   Prestaties in de wereld van robotica voor schoolkinderen
   

   Tegenwoordig is de roboticaclub op school in veel landen te vinden. Ouders kopen vaak verschillende apparaten om interesse in wetenschap te wekken. Dit heeft geleid tot speelgoed op de markt dat kan worden geprogrammeerd om verschillende taken uit te voeren. Laten we stilstaan ​​​​bij de meest interessante:

4. Sphero 2. en Ollie. Ontworpen voor kinderen vanaf 8 jaar. Het robotspeelgoed is bijna niet te breken. Ze is niet bang voor water, ze kan zwemmen. Bediening vanaf smartphone of tablet.
5. KIBO. Vrij eenvoudig ontwerp. Hiermee leer je programmeren. Het werkt als volgt: het scant markeringen op houten kubussen. Elke inscriptie duidt een specifieke actie aan.
6. LEGO Education WeDo. Een robot die je zelf kunt maken. De kit bevat alles wat je nodig hebt om de klus te klaren. U kunt extra items kopen om de mogelijkheden van de machine uit te breiden.

   Meestal bieden ze in robotkringen op school aan om hun eerste bestuurde apparaat zelf in elkaar te zetten. Dit verheugt de meeste kinderen niet alleen, maar biedt ook de mogelijkheid om nieuwe kennis op te doen.

   Robotica voor kinderen in Solnechnogorsk
   

   Tegenwoordig is het aantal cirkels waar je nieuwe kennis kunt opdoen op de meest geavanceerde gebieden indrukwekkend. Robotica in Solnechnogorsk bijvoorbeeld trekt zowel kleuters als tieners aan. Misschien is het achter hen dat er in de toekomst een echte doorbraak zal zijn in de wereld van robots. Docenten volgen alle nieuwigheden en leren voortdurend zelf. Zo kunnen zij en kinderen met de tijd mee.

   Robotica heeft in Solnechnogorsk, net als in andere steden, een meer cognitieve focus. Tegenwoordig is de belangrijkste taak om kinderen van alle leeftijden te interesseren, hen te leren theoretische kennis in de praktijk toe te passen.

   Robotica voor kinderen in Solnechnogorsk omvat kleine groepen, de mogelijkheid om individueel overleg te krijgen en het gebruik van volwaardige ontwerpers bij het werk. Daarnaast leren kinderen werken met LED's, 3D-modellering en solderen. Training begint altijd met de basis van montage. Naarmate het materiaal onder de knie is, worden de basisprincipes van programmeren en ontwerpen gegeven.

Invoering

In het tijdperk van snelle ontwikkeling van wetenschap en technologie zijn er veel verschillende innovaties op verschillende gebieden. De geneeskunde staat ook niet stil, er verschijnen nieuwe meest complexe apparaten voor het ondersteunen van het menselijk leven, veel apparaten kunnen hier een voorbeeld van zijn, bijvoorbeeld een apparaat voor kunstmatige longventilatie, of een kunstnierapparaat, enz. Miniatuur bloedsuikermeters, elektronische pols- en drukmeters verschenen, deze lijst kan herhaaldelijk worden aangevuld.

Meer specifiek wil ik stilstaan ​​bij het voorbeeld van de introductie van robotica in de medische industrie. Sinds ongeveer het einde van de 20e eeuw zijn er verschillende robots door de mens gemaakt; in de afgelopen tijd zijn ze aanzienlijk verbeterd en gemoderniseerd.

Robots in de geneeskunde

Figuur 1 - Robot-chirurg "Da Vinci"

Een van de beroemdste en meest gevierde prestaties van de afgelopen tijd was de Da Vinci-robot, genoemd naar de grote ingenieur, kunstenaar en wetenschapper Leonardo Da Vinci, die ooit de eerste antropomorfe robot ontwierp die benen en armen kon bewegen en andere acties kon uitvoeren. (Figuur 1). Deze geavanceerde techniek combineert alle voordelen van klassieke en laparoscopische chirurgie. Tijdens de operatie bevindt de chirurg zich op een handig bedieningspaneel, een driedimensionaal beeld van het geopereerde gebied wordt op het scherm weergegeven. Het gemak van het werken met een dergelijke afstandsbediening heeft een positief effect op het werk van de chirurg, omdat hij niet moe wordt, zoals bij een standaard chirurgische ingreep.

Figuur 2 - Thermomanipulator-joysticks

De chirurg bestuurt de telemanipulator met behulp van speciale joysticks die reageren op de aanraking van de vingertoppen (Figuur 2). Zijn bewegingen worden met absolute precisie gereproduceerd door robotica. Dit waarborgt de hoge kwaliteit van de operatie en verhoogt de veiligheid van de uitvoering ervan. In realtime worden de bewegingen van de chirurg doorgegeven aan de operatietafel van het systeem.

De Da Vinci-chirurgische robot is uitgerust met ultraprecieze manipulatoren van 4 armen, waarvan één een ingebouwde camera heeft die realtime beelden naar de console verzendt, twee andere die de handen van de chirurg vervangen tijdens de operatie en de vierde dient als een assistent (Figuur 3).

Figuur 3 - Robotmanipulatoren

Met behulp van een punt aan het uiteinde van de laparoscopische armen worden incisies van 1-2 cm gemaakt.Door dergelijke kleine incisies wordt het niveau van weefseltrauma verminderd.

De nauwkeurigheid van beweging van mechanische manipulatoren overtreft de mogelijkheden van menselijke handen. Met zeven vrijheidsgraden en de mogelijkheid om 90 graden te buigen, hebben de armen van de robot een breed bewegingsbereik. Dit is onmisbaar bij chirurgische ingrepen in een beperkte ruimte, bijvoorbeeld bij het werken met een hartzak of een klein bekken. Een team van menselijke assistenten houdt toezicht op het werk van de da Vinci-robot, bereidt de plaats voor op incisies, bewaakt de voortgang van de operatie en brengt steriele instrumenten mee.

Momenteel is de robot uitgerust met de meest geavanceerde "ogen" ter wereld. Hij had eerder driedimensionaal zicht, maar hoge definitie werd nu pas bereikt. Met de nieuwe versie kunnen twee chirurgen de operatie tegelijk volgen. Een van hen kan zowel helpen als leren van senior collega's. Op het werkdisplay kan niet alleen het beeld van de camera's worden weergegeven, maar ook twee extra parameters, zoals echografie en ECG-gegevens.

Met de meerarmige da Vinci kunt u met grote precisie opereren, en dus met minimale tussenkomst in het lichaam van de patiënt. Als gevolg hiervan is het herstel na een operatie sneller dan normaal.

Figuur 4 - Rosie diagnostische robot

Rosie is een apothekersrobot gevestigd in Albuquerque, New Mexico.

Rosie's taak is het bereiden en distribueren van honderden medicijnen. Hij werkt de klok rond, neemt praktisch geen pauzes en tegelijkertijd vergist hij zich helemaal niet. In tweeënhalf jaar dienst in de ziekenhuisapotheek was er geen enkel geval waarin het verkeerde medicijn naar de patiënt werd gestuurd. Rosie's werknauwkeurigheid is 99,7 procent, wat betekent dat de sortering en dosering van voorgeschreven medicijnen nooit verschillen van die aangegeven in doktersrecepten.

Het apparaat, met een gewicht van meer dan 4,5 ton, is ontwikkeld door Intel Corporation's Enterprise Community Solutions-divisie. Glijdend langs een metalen rail, raapt Rosie met een mechanische "hand" pillen gevulde pakjes op die langs de muren hangen. Vervolgens stopt ze deze zakjes, elk gelabeld met een streepjescode, in enveloppen en stuurt ze de kamers van de patiënt rond in pneumopostcontainers.

Op de afdeling scant een verpleegkundige met een klein apparaatje het polsbandje van een patiënt en krijgt informatie over welke medicijnen hij moet innemen, wanneer en hoeveel. Vervolgens scant de verpleegkundige de barcode op de medicijnverpakking. Zo kunt u controleren of het geneesmiddel echt voor deze patiënt bedoeld is en of de frequentie en dosering van toediening overeenkomen.

Rosy hielp ook om veel fouten tijdig te detecteren. Rosie zal nooit een verlopen medicijn naar een ziek persoon sturen. De sleutel tot de nauwkeurigheid ervan zijn de staatsnormen voor kwaliteitscontrole die zijn ingebed in het elektronische brein van de machine. Ondertussen sterven volgens de National Institutes of Health in Washington elk jaar ongeveer 50.000 mensen als gevolg van drugsfouten in het land. Maar de bereiding en distributie van medicijnen is niet het enige probleem dat het Presbyterian Hospital met de hulp van Rosie heeft opgelost. Voordat het verscheen, was het heel moeilijk om het vrijkomen van medicijnen bij te houden: medewerkers waren veel tijd kwijt met het tellen van pillen, zodat er niet één vermist bleef. Vandaag heeft Rosie de robot hen verlost van dit routinewerk.

Figuur 5 - Babysitterrobot

De babysitterrobot zorgt voor zieke mensen, met name mensen met de ziekte van Alzheimer (Figuur 5).

Het maakt het voor patiënten gemakkelijker om met artsen en familieleden te communiceren. Uitgerust met een camera, een scherm en alles wat nodig is voor draadloze communicatie via internet, stelt de Companion-robot een arts in staat contact op te nemen met een patiënt die zich in een gespecialiseerde kliniek bevindt. De robot wordt ook gebruikt om personeel te trainen, patiënten met mobiliteitsproblemen te helpen en met kinderen te communiceren. Vreemd genoeg reageerden de patiënten, die gewoonlijk terughoudend zijn om iets nieuws te accepteren, vrij goed op de mechanische gesprekspartner: ze wezen naar hem, lachten en probeerden zelfs met hem te praten.

Volgens Yulin Wang, uitvoerend directeur van InTouch Health, het bedrijf dat de machine heeft gemaakt, kan het gebruik van robots bij de zorg voor ouderen het probleem van de vergrijzing van de natie verlichten. Ondertussen gaat het bedrijf zijn robots verhuren aan verpleeghuizen.

Figuur 6 - Robotfysiotherapeut

Een echte stap in de toekomst werd gezet door ingenieurs van het Massachusetts Institute of Technology, die de fysiotherapeut vervingen door een robot. Zoals u weet, vergeten mensen die een beroerte hebben gehad hun normale leven lange tijd. In de loop van vele maanden en zelfs jaren leren ze weer lopen, houden ze een lepel in hun handen, voeren ze alledaagse handelingen uit waar ze nog niet eens aan hadden gedacht. Nu kunnen ze niet alleen worden geholpen door artsen, maar ook door robots.

We hebben het over fysiotherapiesessies die nodig zijn om de coördinatie van handbewegingen te herstellen. Nu werken patiënten meestal met artsen die hen de juiste oefeningen laten zien. Op de revalidatieafdeling van het Boston City Hospital, waar een nieuwe installatie wordt getest, wordt een beroertehersteller gevraagd om met een joystick een kleine cursor op het scherm langs een bepaald traject te bewegen. Als een persoon dit niet kan, zal een computergestuurde joystick met behulp van ingebouwde elektromotoren zijn hand naar de gewenste positie brengen.

Artsen waren tevreden met het werk van de nieuwigheid. In tegenstelling tot een mens kan een robot duizenden keren per dag dezelfde bewegingen uitvoeren zonder moe te worden.

Afbeelding 7 - KineAssist-complex

Er is ook een KineAssist-complex (Figuur 7). Het is een gezamenlijke ontwikkeling van het Chicago Rehabilitation Institute en kinea Design (voorheen Chicago PT). Artsen en ingenieurs die aan dit project hebben meegewerkt, hebben als resultaat van onderzoek de belangrijkste problemen geïdentificeerd die zich voordoen bij de revalidatie van patiënten met een verminderd bewegingsapparaat. Het belangrijkste doel van KineAssist is om patiënten een intensievere en effectievere behandeling te bieden zonder hun fysieke en psychologische verbinding met fysiotherapeuten te verstoren en de angst om te vallen weg te nemen.

Het apparaat van 227 kg is een gemechaniseerd platform met 'slimme' gordels voor het ondersteunen van de romp om patiënten met neurologische beperkingen te helpen leren balanceren en lopen. De KineAssist is ontworpen om therapeuten te helpen, niet om ze te vervangen. In de banden ingebouwde sensoren voorspellen de bewegingen van de patiënt en helpen hem zijn evenwicht te bewaren. Aangezien de patiënt nu veilig is, kunnen fysiotherapeuten voorstellen dat de patiënt moeilijkere oefeningen doet, zoals oefenen met traplopen of opzij stappen. Ondanks zijn gewicht beweegt de simulator vooruit, achteruit en zijwaarts met het gemak van een balletdanser, afhankelijk van de richting van de beweging van de patiënt. Dankzij speciale software kan een fysiotherapeut de belasting en intensiteit tijdens de lessen aanpassen.

KineAssist biedt een groot aantal modi en soorten oefeningen, de belangrijkste zijn:

• - lopen (het is mogelijk om KineAssist te gebruiken in combinatie met een loopband);
• - balanstraining. Tijdens deze oefening probeert de instructeur de voor de patiënt bekende “veiligheidszone” uit te breiden, bijvoorbeeld door een obstakel voor hem te plaatsen dat moet worden omzeild of overgestapt;
• - krachttraining, waarbij, wanneer de patiënt beweegt, de simulator weerstand toepast (training van verschillende spiergroepen mogelijk);
• - Houdingstraining. In deze modus fixeert de instructeur het lichaam van de patiënt in een bepaalde positie en tijdens de oefening behoudt de simulator precies deze positie van het lichaam.

KineAssist kan zowel worden gebruikt voor de behandeling van patiënten met een relatief goed herstel van motorische functies als voor de initiële revalidatie van zwakkere patiënten direct na een blessure of ziekte. Sinds 2004 wordt KineAssist met succes getest in revalidatiecentra in de Verenigde Staten (momenteel in het Alexian Rehabilitation Hospital). Voorlopige statistieken over overlevenden van een beroerte laten zien dat de revalidatie van degenen die op een robotsimulator hebben getraind, minstens twee keer zo effectief is. Helaas kunnen vanwege de hoge prijs (meer dan 200.000 dollar) alleen de grootste medische instellingen dit complex betalen.

Afbeelding 8 - RIBA-robot voor patiëntoverdracht

Het Japan Institute of Physical and Chemical Research (BMC RIKEN) en Tokai Rubber Industries (TRI) hebben een "beerachtige" robot onthuld die is ontworpen om verpleegkundigen in ziekenhuizen te helpen. De nieuwe machine draagt ​​patiënten letterlijk op zijn armen (Figuur 8).

RIBA (Robot for Interactive Body Assistance) is een verbeterde versie van de RI-MAN Android.

In vergelijking met zijn voorganger heeft RIBA aanzienlijke vooruitgang geboekt.

Net als RI-MAN is een beginner in staat om een ​​persoon voorzichtig van een bed of rolstoel op te tillen, hem in zijn armen te dragen, bijvoorbeeld naar het toilet, en hem vervolgens terug te brengen en hem net zo voorzichtig in bed of in een kinderwagen. Maar als RI-MAN alleen poppen van 18,5 kg vervoerd die in een bepaalde positie zijn vastgezet, vervoert RIBA nu al levende mensen met een gewicht tot 61 kilo.

De hoogte van de "beer" is 140 centimeter (RI-MAN - 158 cm) en weegt 180 kilogram met batterijen (voorganger - 100 kg). RIBA herkent gezichten en stemmen, voert spraakopdrachten uit, navigeert door de verzamelde video- en audiogegevens, die het 15 keer sneller verwerkt dan RI-MAN, en reageert “flexibel” op de kleinste veranderingen in de omgeving.

De armen van de nieuwe robot hebben zeven vrijheidsgraden, het hoofd heeft er één (later zullen dat er drie zijn) en de taille heeft twee graden. Het lichaam is bedekt met een nieuw zacht materiaal ontwikkeld door TRI, vergelijkbaar met polyurethaanschuim. De motoren zijn redelijk stil (53,4 dB) en de omnidirectionele wielen zorgen ervoor dat de machine in krappe ruimtes kan manoeuvreren.

Figuur 9 - Robotassistent Yurina

Geleidelijk zullen robotassistenten worden geïntroduceerd, met als taak artsen rechtstreeks te helpen, deze modellen worden al gebruikt in sommige klinieken voor buitenlandse geneeskunde. Yurina, een robot van het Japanse bedrijf Japan Logic Machine, kan bedlegerige patiënten dragen als een brancard, alleen veel soepeler (Figuur 9).

Interessanter is dat Yurina kan transformeren in een rolstoel die wordt bestuurd door een touchscreen, controller of stem. De robot is behendig genoeg om door nauwe gangen te navigeren, wat hem een ​​heel goede assistent maakt voor echte dokters.

Afbeelding 10 - Rapuda hulprobotarm

De nieuwste ontwikkeling van het Japanse Instituut voor de Studie van Intelligente Systemen (Intelligent Systems Research Institute) heeft ook een puur praktische toepassing. De Rapuda-robotarm is erop gericht het leven van mensen met een handicap met mobiliteitsproblemen in hun bovenste ledematen gemakkelijker te maken (Figuur 10). Een joystick-gestuurde hand pakt een glas water van de tafel en pakt zelfs voorwerpen op die op de grond zijn gevallen.

Tot nu toe kunnen de makers niet zeggen wanneer en tegen welke prijs Rapuda beschikbaar zal zijn voor een breed scala aan kopers. Het is zeker de moeite waard om te werken aan de snelheid van manipulatie. Maar we kunnen met zekerheid zeggen: er zal duidelijk veel vraag zijn naar deze technologie, dus de ontwikkeling gaat door.

robot chirurg

Op de Californische conferentie kondigde de fabrikant NVIDIA een zeer gewaagd idee aan: een hartoperatie uitvoeren zonder hartstilstand en het openen van de borstkas.

De robotchirurg voert de operatie uit met behulp van manipulatoren die via kleine gaatjes in de borstkas van de patiënt naar het hart worden gebracht. On-the-fly beeldvormingstechnologie digitaliseert het kloppende hart en toont de chirurg een 3D-model dat hij op precies dezelfde manier kan navigeren alsof hij door een open borst naar het hart kijkt. De grootste moeilijkheid ligt in het feit dat het hart in korte tijd een groot aantal bewegingen maakt - maar volgens de ontwikkelaars is de kracht van moderne computersystemen op basis van NVIDIA GPU's voldoende om het orgel te visualiseren en de bewegingen van de robotinstrumenten met de hartslag. Hierdoor wordt het effect van immobiliteit gecreëerd - het maakt voor de chirurg niet uit of het hart "de moeite waard" is of werkt, omdat de manipulatoren van de robot vergelijkbare bewegingen maken en het kloppen compenseren!

Tot nu toe bestaat alle informatie over deze ongelooflijke technologie uit een korte videodemonstratie, maar we kijken uit naar meer informatie van NVIDIA. Wie had ooit gedacht dat een bedrijf voor grafische kaarten een revolutie teweeg zou brengen in de chirurgie.

Da Vinci

Doel: chirurg

Hoe het werkt: Tot nu toe is de robotchirurg geen zelfwerkend mechanisme, maar een gehoorzaam instrument van 500 kilogram in de handen van een arts. De bedieningsmodule heeft vier armen. Drie ervan eindigen in miniatuur chirurgische instrumenten - scalpels en klemmen, en de vierde bestuurt een kleine videocamera. Da Vinci opereert door middel van centimeters lekke banden, dus een camera is onmisbaar, maar de patiënt heeft bijna geen littekens. Wanneer de robot over de patiënt "tovert", zit de menselijke chirurg aan de console weg van de tafel. De dokter manipuleert de joysticks, die de bewegingen van de vingers en de hand met uiterste nauwkeurigheid doorgeven aan de 'handen' van da Vinci. Net als een menselijke hand hebben ze zeven vrijheidsgraden, maar de manipulatoren zijn veel sterker, worden niet moe en bevriezen onmiddellijk als de chirurg de joysticks loslaat. De arts controleert zijn handelingen via het oculair, dat een tot 12 keer vergroot beeld ontvangt van de videocamera.

Waar van toepassing: da Vinci-robotchirurgen opereren in honderden klinieken over de hele wereld. Er zijn 20 van dergelijke apparaten in Rusland. Een van hen - in het Federale Centrum voor Hart, Bloed en Endocrinologie. VA Almazov (St. Petersburg), waar da Vinci ongeveer honderd operaties per jaar uitvoert. Zijn "paard" is het nauwkeurig en nauwkeurig verwijderen van overtollig: tumoren, hernia's, aneurysma's.

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