robot y tế. Bảy rô bốt chuyên gia hỗ trợ và rô bốt y tế triển vọng nhất

Trong bài viết cuối cùng của tôi về y học từ xa, có đề cập đến bác sĩ phẫu thuật robot Da Vinci, trong đó có khoảng 1000 người đã được lắp đặt trên thế giới vào năm 2010. Nhưng đây không phải là thành tựu duy nhất của người máy được sử dụng trong y học.

Robot được sử dụng trong những lĩnh vực nào và tại sao? Trong phẫu thuật, với tư cách là người chăm sóc trẻ em và người già, trong y tế từ xa, và thậm chí là cấp phát thuốc. Chi tiết hơn - tôi hỏi dưới habrakat.

RIBA

Năm 2009, RIBA II đã được giới thiệu. Phiên bản này của robot có thể đón bệnh nhân trực tiếp từ sàn nhà, trong khi robot đầu tiên chỉ có thể đón họ từ xe lăn hoặc giường. Ngoài ra, khả năng chịu tải đã tăng lên 176 pound, tức là khoảng 80 kg, tức là 41 pound, hay hơn 18,5 kg so với phiên bản đầu tiên.

Tại sao người Nhật thậm chí cần một robot như vậy? Đó là tất cả về tuổi thọ. Tại Nhật Bản, vào năm 2015, số lượng người cao tuổi cần được chăm sóc dự kiến ​​sẽ lên tới 5 triệu rưỡi. Vì vậy, hãy tưởng tượng có bao nhiêu y tá và nhân viên y tế sẽ phải nâng bệnh nhân hàng ngày từ nệm futon sang xe lăn, từ xe lăn sang giường, trở lại, v.v. Robot phù hợp hơn cho những mục đích này và để các y tá làm công việc của họ - chỉ chăm sóc người già.

Và con robot này đã được ghi vào sách kỷ lục Guinness với danh hiệu "Con robot trị liệu tốt nhất trên thế giới." Nó được trang bị nhiều cảm biến - cảm ứng, ánh sáng, âm thanh, nhiệt độ và vị trí. Điều này là cần thiết để giao tiếp tốt với bệnh nhân, giúp bệnh nhân bình tĩnh hơn.

Keepon là cần thiết cho tương tự, nhưng anh ta, theo ý kiến ​​của tôi, ít dễ thương hơn. Anh ấy nhảy và phản ứng khi chạm vào.

Robot phân phối

Robot của Panasonic cũng được thiết kế để cung cấp thuốc từ hiệu thuốc cho bệnh nhân. Phiên bản đầu tiên của robot này đã có thể lưu trữ thông tin về 400 bệnh nhân và cấp phát thuốc theo đơn theo yêu cầu của bệnh nhân hoặc y tá.

ngoại cảm

Trong thực tế ở Nga, việc sử dụng những robot như vậy gần như là không thể, bởi vì chúng tôi gặp vấn đề với đường dốc ở khắp mọi nơi - cả ở lối vào phòng khám và bên trong chúng. Vì vậy, robot sẽ chỉ có thể di chuyển trong phạm vi tối đa của một tầng và mức tối thiểu - trong phòng, không thể vượt qua ngưỡng quá lớn.

PR-7

Vgo - kiểm soát được thực hiện trên 4G.

Phẫu thuật

Trong chỉnh hình, vào năm 1992, RoboDoc bắt đầu được sử dụng cho các bộ phận giả khớp.

Sau đó, các trợ lý Zeus và Aesop xuất hiện, nhưng nhân vật chính trong ca mổ vẫn là bác sĩ phẫu thuật. Vào cuối những năm 1990, điều này đã thay đổi với sự ra đời của Da Vinci, một robot hoạt động từ xa.

Bác sĩ phẫu thuật tại bảng điều khiển nhìn thấy trang web ở định dạng 3D với nhiều độ phóng đại và làm việc với các cần điều khiển. Tại thời điểm này, robot bốn tay thực hiện hoạt động. Ban đầu, tất nhiên, hình ảnh không được nhiều, nhưng sau đó vấn đề này đã được giải quyết.

Một phút của máy biến áp: ARES của các nhà khoa học Ý được thiết kế để thực hiện các hoạt động mà không làm tổn thương da. Bởi vì bệnh nhân nuốt nó từng phần, và sau đó nó cũng thải ra ngoài theo đường ruột. Bên trong, robot tự lắp ráp, sau đó bác sĩ phẫu thuật thực hiện các thao tác.

Giáo dục: mô phỏng bệnh nhân

HPS (Human Patient Simulator) được coi là robot có nhiều chức năng nhất thuộc loại này. Nó lưu trữ 30 hồ sơ bệnh nhân khác nhau khác nhau về sinh lý học và phản ứng cá nhân với thuốc. Đây có thể là tiểu sử của một đứa trẻ khỏe mạnh của một phụ nữ mang thai và một người già nghiện rượu. Nhịp đập cảm nhận được trên các động mạch cảnh, cánh tay, xương đùi và xuyên tâm thay đổi tùy thuộc vào áp suất, robot thở ra carbon dioxide, được hiển thị trên màn hình và đồng tử của nó phản ứng với ánh sáng.

Với nha sĩ - câu chuyện tương tự. Ngừng băm nhỏ những người không may có hàm răng xấu! Huấn luyện mèo trước. Trong ảnh - Hanako 2, xuất xứ từ Nhật Bản, có thể nhìn thấy ngay lập tức.

Vui lòng viết trong phần bình luận những robot khác nên có trong bài đăng này.

Ngày nay, các nhóm nghiên cứu trên khắp thế giới đang cố gắng tìm hiểu khái niệm sử dụng robot trong y học. Mặc dù nó đúng hơn, có lẽ, để nói "đã được mò mẫm." Đánh giá về số lượng phát triển và sự quan tâm của các nhóm khoa học khác nhau, có thể lập luận rằng việc tạo ra các vi robot y tế đã trở thành hướng chính. Điều này cũng bao gồm các rô bốt có tiền tố "nano-". Hơn nữa, những thành công đầu tiên trong lĩnh vực này đã đạt được tương đối gần đây, chỉ cách đây tám năm.

Năm 2006, một nhóm các nhà nghiên cứu do Sylvan Martel đứng đầu đã tiến hành thí nghiệm thành công đầu tiên trên thế giới bằng cách phóng một robot nhỏ có kích thước bằng một viên bi bút máy vào động mạch cảnh của một con lợn sống. Đồng thời, robot di chuyển dọc theo tất cả các "điểm đường" được chỉ định cho nó. Và trong những năm trôi qua kể từ đó, vi robot đã tiến bộ phần nào.

Một trong những mục tiêu chính của các kỹ sư ngày nay là tạo ra những robot y tế như vậy có thể di chuyển không chỉ qua các động mạch lớn mà còn qua các mạch máu tương đối hẹp. Điều này sẽ cho phép các phương pháp điều trị phức tạp được thực hiện mà không cần can thiệp phẫu thuật chấn thương như vậy.

Nhưng đây không phải là lợi ích tiềm năng duy nhất của microrobots. Trước hết, chúng sẽ hữu ích trong điều trị ung thư bằng cách phân phối thuốc trực tiếp đến khối u ác tính một cách có mục tiêu. Rất khó để đánh giá quá cao giá trị của cơ hội này: trong quá trình hóa trị, thuốc được phân phối qua ống nhỏ giọt, gây ra một cú đánh nặng nề cho toàn bộ cơ thể. Trên thực tế, nó là một chất độc mạnh làm tổn thương nhiều cơ quan nội tạng và đối với cả công ty, chính khối u. Điều này có thể so sánh với ném bom rải thảm để tiêu diệt một mục tiêu nhỏ.

Nhiệm vụ tạo ra các vi robot như vậy là giao điểm của một số ngành khoa học. Ví dụ, theo quan điểm của vật lý - làm thế nào để làm cho một vật thể nhỏ như vậy chuyển động độc lập trong một chất lỏng nhớt, mà đối với nó là máu? Từ quan điểm của kỹ thuật - làm thế nào để cung cấp năng lượng cho robot và làm thế nào để theo dõi chuyển động của một vật thể nhỏ bé trong cơ thể? Theo quan điểm của sinh học - sử dụng vật liệu nào để chế tạo robot để chúng không gây hại cho cơ thể con người? Và lý tưởng nhất, robot nên có thể phân hủy sinh học để chúng không phải giải quyết vấn đề loại bỏ chúng khỏi cơ thể.

Một ví dụ về cách microrobots có thể "gây ô nhiễm" cho cơ thể bệnh nhân là "tên lửa sinh học".

Phiên bản này của microrobot là một lõi titan được bao quanh bởi một lớp vỏ nhôm. Đường kính robot là 20 µm. Nhôm phản ứng với nước, trong đó bong bóng hydro hình thành trên bề mặt của vỏ, đẩy toàn bộ cấu trúc. Trong nước, một “tên lửa sinh học” như vậy sẽ bơi trong một giây với khoảng cách bằng 150 đường kính của nó. Điều này có thể được so sánh với một người đàn ông cao hai mét bơi 300 mét trong một giây, 12 hồ bơi. Một động cơ hóa học như vậy hoạt động trong khoảng 5 phút do có thêm gali, làm giảm cường độ hình thành màng oxit. Tức là, mức dự trữ năng lượng tối đa là khoảng 900 mm trong nước. Hướng chuyển động được cung cấp cho robot bởi từ trường bên ngoài và nó có thể được sử dụng để phân phối thuốc theo mục tiêu. Nhưng chỉ sau khi hết “điện tích”, bệnh nhân sẽ thấy phân tán các vi cầu bằng vỏ nhôm, không có tác dụng có lợi cho cơ thể con người, không giống như titan trung tính về mặt sinh học.

Microrobots phải nhỏ đến mức chỉ cần thu nhỏ các công nghệ truyền thống theo kích thước phù hợp sẽ không hoạt động. Không có bộ phận tiêu chuẩn nào có kích thước phù hợp cũng được sản xuất. Và ngay cả khi họ làm như vậy, đơn giản là họ sẽ không phù hợp với những nhu cầu cụ thể như vậy. Và do đó, các nhà nghiên cứu, như đã từng xảy ra nhiều lần trong lịch sử phát minh, đang tìm kiếm nguồn cảm hứng từ thiên nhiên. Ví dụ, trong cùng một loại vi khuẩn. Ở cấp độ vi mô, và thậm chí còn ở cấp độ nano, các quy luật vật lý hoàn toàn khác nhau hoạt động. Đặc biệt, nước là một chất lỏng rất nhớt. Do đó, cần phải áp dụng các giải pháp kỹ thuật khác để đảm bảo chuyển động của các vi robot. Vi khuẩn thường giải quyết vấn đề này với sự trợ giúp của lông mao.

Đầu năm nay, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Toronto đã tạo ra một nguyên mẫu microrobot dài 1mm được điều khiển bằng từ trường bên ngoài và được trang bị hai bộ kẹp. Các nhà phát triển đã quản lý để xây dựng một cây cầu với nó. Ngoài ra, robot này có thể được sử dụng không chỉ để phân phối thuốc mà còn để sửa chữa các mô cơ học trong hệ tuần hoàn và các cơ quan.

Robot cơ bắp

Một xu hướng thú vị khác trong lĩnh vực vi robot là robot điều khiển bằng cơ bắp. Ví dụ, có một dự án như vậy: một tế bào cơ được kích thích bằng điện, được gắn vào đó một con rô bốt, có “sườn núi” được làm bằng hydrogel.

Trên thực tế, hệ thống này sao chép dung dịch tự nhiên được tìm thấy trong các sinh vật của nhiều loài động vật có vú. Ví dụ, trong cơ thể con người, sự co cơ được truyền đến xương qua gân. Trong biorobot này, khi tế bào co lại dưới tác động của điện, "sườn núi" uốn cong và các thanh chéo, đóng vai trò như chân, bị hút vào nhau. Nếu một trong số chúng, khi uốn cong “sườn núi”, di chuyển một khoảng cách ngắn hơn, thì robot sẽ di chuyển về phía “chân” này.

Có một tầm nhìn khác về những gì microrobots y tế nên là: mềm mại, lặp lại các hình dạng của các sinh vật sống khác nhau. Ví dụ, đây là một con ong rô bốt (RoboBee).

Đúng vậy, nó không nhằm mục đích y tế, mà dành cho một số mục đích khác: thụ phấn cho cây trồng, hoạt động tìm kiếm và cứu hộ, phát hiện các chất độc hại. Tất nhiên, các tác giả của dự án không sao chép một cách mù quáng các đặc điểm giải phẫu của loài ong. Thay vào đó, họ phân tích cẩn thận các "cấu tạo" khác nhau của các sinh vật của các loài côn trùng khác nhau, điều chỉnh và chuyển chúng thành cơ học.

Hay một ví dụ khác về việc sử dụng các "công trình" có sẵn trong tự nhiên - một microrobot dưới dạng động vật thân mềm hai mảnh vỏ. Nó di chuyển với sự trợ giúp của "cửa chớp" đóng sầm, do đó tạo ra một luồng phản lực. Với kích thước khoảng 1 mm, nó có thể trôi vào bên trong nhãn cầu của con người. Giống như hầu hết các robot y tế khác, "con ngao" này sử dụng từ trường bên ngoài làm nguồn điện. Nhưng có một sự khác biệt quan trọng - nó chỉ nhận năng lượng để chuyển động, bản thân trường không di chuyển nó, không giống như hầu hết các loại vi robot khác.

rô bốt lớn

Tất nhiên, công viên thiết bị y tế không chỉ giới hạn ở microrobots. Trong các bộ phim và sách giả tưởng, robot y tế thường được trình bày như một sự thay thế cho một bác sĩ phẫu thuật con người. Giống như, đây là một loại thiết bị lớn thực hiện nhanh chóng và rất chính xác tất cả các loại thao tác phẫu thuật. Và không có gì ngạc nhiên khi ý tưởng này là một trong những ý tưởng đầu tiên được thực hiện. Tất nhiên, các robot phẫu thuật hiện đại không thể thay thế toàn bộ con người, nhưng chúng đã hoàn toàn được tin tưởng để khâu. Chúng cũng được sử dụng như phần mở rộng của bàn tay của bác sĩ phẫu thuật, giống như người điều khiển.

Tuy nhiên, trong môi trường y tế, các tranh chấp về sự phù hợp của việc sử dụng các máy móc như vậy không giảm bớt. Nhiều chuyên gia cho rằng những robot như vậy không mang lại những lợi ích đặc biệt mà do giá thành cao nên làm tăng đáng kể chi phí dịch vụ y tế. Mặt khác, có một nghiên cứu cho thấy rằng những bệnh nhân bị ung thư tuyến tiền liệt được phẫu thuật với sự trợ giúp của robot sẽ ít phải sử dụng các tác nhân nội tiết tố và xạ trị hơn trong tương lai. Nhìn chung, không có gì ngạc nhiên khi nỗ lực của nhiều nhà khoa học hướng đến việc tạo ra các vi robot.

Một dự án thú vị là Robonaut, một robot y học từ xa được thiết kế để hỗ trợ các phi hành gia. Đây vẫn là một dự án thử nghiệm, nhưng cách tiếp cận như vậy có thể được sử dụng không chỉ để cung cấp những người quan trọng và tốn kém như vậy trong việc đào tạo phi hành gia. Robot y tế từ xa cũng có thể được sử dụng để hỗ trợ ở các khu vực khó tiếp cận khác nhau. Tất nhiên, điều này sẽ chỉ được khuyến khích nếu việc lắp đặt một robot trong bệnh xá của một ngôi làng rừng núi hoặc rừng núi hẻo lánh nào đó sẽ rẻ hơn so với việc giữ lương cho một nhân viên y tế.

Và robot y tế này còn có tính chuyên môn cao hơn, nó được dùng để điều trị chứng hói đầu. ARTAS tự động “đào” các nang tóc ra khỏi da đầu của bệnh nhân dựa trên các bức ảnh có độ phân giải cao. Sau đó, bác sĩ của con người tự giới thiệu "thu hoạch" vào các khu vực hói.

Tuy nhiên, thế giới của robot y tế không hề đơn điệu như đối với một người thiếu kinh nghiệm. Hơn nữa, nó đang tích cực phát triển, có sự tích lũy các ý tưởng, kết quả thử nghiệm và các phương pháp tiếp cận hiệu quả nhất đang được tìm kiếm. Và ai biết được, có lẽ trong suốt cuộc đời của chúng ta, từ “phẫu thuật viên” sẽ có nghĩa là một bác sĩ không phải với dao mổ, mà là với một lọ microrobots, đủ để nuốt hoặc giới thiệu qua ống nhỏ giọt.

Người máy khoa học là một ngành học liên quan đến việc nghiên cứu tất cả các tính năng của việc tạo ra người máy. Trong lớp học, học sinh được học các cơ sở lý thuyết, lịch sử và quy luật của robot, các tính năng sử dụng của chúng trong cuộc sống thực.

Từ "robot" được nhà viết kịch người Séc K. Capek sử dụng lần đầu tiên vào năm 1921. Ông nói về những nô lệ được tạo ra để đáp ứng mong muốn của con người. Từ robota được dịch từ tiếng Séc là "nô lệ cưỡng bức".

Trong gần 100 năm phát triển của người máy khoa học, những thay đổi lớn đã diễn ra. Robot từ thế giới giả tưởng đã trở thành hiện thực. Máy đặc biệt được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp, khai thác mỏ, y học. Bản thân định hướng đã trở thành một công cụ thú vị để thu thập kiến ​​thức mới trong các ngành khác nhau của khoa học kỹ thuật và thiết kế. Sinh viên có cơ hội nhận ra mình là nhà thiết kế, kỹ thuật viên và thậm chí là nghệ sĩ.

Robot trong thế giới hiện đại

Người máy y tế đang tích cực phát triển. Nhiều người hình dung robot như một bác sĩ chu đáo, luôn lịch sự, không mệt mỏi. Tuy nhiên, ngày nay nhiều nhà khoa học nói rằng công nghệ không thể thay thế con người. Nó giúp đối phó với các công việc thường ngày, ví dụ:

Đăng ký của những người đã xin giúp đỡ;
- làm việc với thẻ điện tử;
- cung cấp tài liệu tham khảo.

Khá nhiều thư ký robot đã được tạo ra. Chúng được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau của cuộc sống con người. Trong khuôn khổ của robot y tế, các loại máy móc đặc biệt cũng đã xuất hiện, được trang bị máy ảnh đặc biệt để vận chuyển thuốc và tài liệu. Những thiết bị như vậy có thể giải đáp thắc mắc, đồng hành cùng khách hàng đến đúng nơi cần đến.

Một ví dụ điển hình là Omnicell M5000. Nó cho phép bạn tối ưu hóa công việc với các loại thuốc trong bệnh viện. Máy tạo các bộ thuốc cho từng bệnh nhân trong một khoảng thời gian xác định trước. Điều này làm giảm đáng kể nguy cơ sai sót do lỗi của con người. Robot có thể tạo ra khoảng 50 bộ mỗi giờ. Nhân viên y tế bình thường chỉ có thể thực hiện 4 bộ trong 60 phút.

Việc sử dụng robot trong công nghiệp

Ngày nay, người máy được sử dụng tích cực trong công nghiệp. Có ba loại chính:

1. Được quản lý. Mỗi hành động được giả định là do một nhà điều hành điều khiển.
2. Tự động và bán tự động. Họ làm việc đúng theo chương trình đã định.
3. Tự chủ. Thực hiện các hành động tuần tự mà không cần sự can thiệp của con người.

   Ví dụ bao gồm KUKA KR QUANTEC PA. Đây là một trong những loại pallet tiên tiến nhất. Có nhiều loại có thể hoạt động ở nhiệt độ rất thấp. Nó được tạo ra đặc biệt để hoạt động trong các tủ đông lớn.

   Người máy trong ngành cũng được thể hiện bằng các thiết bị đa chức năng. Ví dụ, Baxter có những người thao tác có thể thực hiện tất cả các hành động giống như bàn tay con người. Điều thú vị là máy có thể kiểm soát độc lập các nỗ lực được áp dụng.

   

   Stratasys Infinite-Build 3D Demonstrator là một cỗ máy kết hợp giữa robot và máy in 3D. Kỹ thuật này được sử dụng trong sản xuất hàng không và vũ trụ, vì nó có thể in trên các bề mặt ngang và dọc với bất kỳ kích thước nào.

   Người máy đang tích cực phát triển ở Nhật Bản. Các y tá RIBA và RIBA-II đã được tạo ra ở đất nước này. Nhiệm vụ chính của họ là cõng những bệnh nhân không thể tự đi lại. Máy móc giúp họ từ giường sang xe lăn và ngược lại. Robot có thể nghiêng và bề mặt của bàn tay được thiết kế để bệnh nhân cảm thấy thoải mái nhất có thể.

   

   Một phát minh thú vị là phát minh của các nhà khoa học tại Đại học Texas. Họ đã phú cho trí tuệ nhân tạo với bệnh tâm thần phân liệt. Đối với thí nghiệm, một robot có mạng lưới thần kinh mô phỏng bộ não của con người đã được sử dụng. Máy không thể ghi nhớ, tái tạo các câu chuyện một cách bình thường. Thậm chí, có thời điểm anh ta còn lên tiếng nhận trách nhiệm về vụ tấn công khủng bố.

   Các mô hình đặc biệt được tạo ra cho những người bình thường. Ví dụ, một mô phỏng robot của một đứa trẻ. Nó cũng được tạo ra ở Nhật Bản. Một chiếc máy như vậy có thể làm quen với các bậc cha mẹ tương lai với tất cả sự phức tạp của giáo dục. Bé biết bộc lộ cảm xúc, biết khóc, biết đòi ăn, v.v.

   Thành tựu trong thế giới người máy dành cho học sinh
   

   Ngày nay, câu lạc bộ người máy ở trường có thể được tìm thấy ở nhiều quốc gia. Cha mẹ thường mua các thiết bị khác nhau để thu hút sự quan tâm đến khoa học. Điều này đã dẫn đến việc đồ chơi trên thị trường có thể được lập trình để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau. Hãy tập trung vào những điều thú vị nhất:

4. Sphero 2. và Ollie. Được thiết kế cho trẻ em từ 8 tuổi. Đồ chơi robot gần như không thể bị phá vỡ. Cô ấy không sợ nước, cô ấy có thể bơi. Điều khiển từ điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng.
5. KIBO. Thiết kế khá đơn giản. Nó cho phép bạn học cách lập trình. Nó hoạt động như thế này: nó quét các dấu vết trên các khối gỗ. Mỗi dòng chữ biểu thị một hành động cụ thể.
6. LEGO Giáo dục WeDo. Một robot mà bạn có thể tự tạo ra. Bộ dụng cụ chứa mọi thứ bạn cần để hoàn thành công việc. Bạn có thể mua thêm các vật phẩm khác để mở rộng khả năng của máy.

   Thông thường, trong các vòng tròn robot ở trường, họ đề nghị tự lắp ráp thiết bị được điều khiển đầu tiên của mình. Điều này không chỉ khiến hầu hết trẻ em thích thú, mà còn tạo cơ hội để có thêm kiến ​​thức mới.

   Người máy cho trẻ em ở Solnechnogorsk
   

   Ngày nay, số lượng các vòng kết nối nơi bạn có thể nhận được kiến ​​thức mới trong các lĩnh vực tiên tiến nhất là rất ấn tượng. Ví dụ, người máy ở Solnechnogorsk thu hút cả trẻ mẫu giáo và thanh thiếu niên. Có lẽ đằng sau họ rằng trong tương lai sẽ có một bước đột phá thực sự trong thế giới người máy. Giáo viên theo dõi tất cả những điều mới lạ, không ngừng học hỏi bản thân. Điều này cho phép họ và trẻ em theo kịp thời đại.

   Người máy ở Solnechnogorsk, cũng như ở các thành phố khác, có định hướng nhận thức nhiều hơn. Ngày nay, nhiệm vụ chính là gây hứng thú cho trẻ em ở mọi lứa tuổi, dạy chúng vận dụng kiến ​​thức lý thuyết vào thực tế.

   Người máy cho trẻ em ở Solnechnogorsk liên quan đến các nhóm nhỏ, khả năng lấy ý kiến ​​cá nhân và sử dụng các nhà thiết kế chính thức trong công việc. Ngoài ra, trẻ em học cách làm việc với đèn LED, mô hình 3D và hàn. Việc đào tạo luôn bắt đầu với những điều cơ bản về lắp ráp. Khi tài liệu được nắm vững, các kiến ​​thức cơ bản về lập trình và thiết kế sẽ được cung cấp.

Giới thiệu

Trong thời đại khoa học công nghệ phát triển như vũ bão kéo theo nhiều đổi mới khác nhau trên các lĩnh vực. Y học cũng không đứng yên, các thiết bị mới phức tạp nhất hỗ trợ sự sống của con người xuất hiện, nhiều thiết bị có thể là một ví dụ cho điều này, ví dụ như thiết bị thông khí phổi nhân tạo, thiết bị thận nhân tạo, v.v. Máy đo đường huyết thu nhỏ, máy đo xung điện tử và máy đo áp suất đã xuất hiện, danh sách này có thể được bổ sung nhiều lần.

Cụ thể hơn, tôi muốn tập trung vào ví dụ về sự ra đời của người máy trong ngành y tế. Nhiều loại robot khác nhau đã được con người tạo ra từ khoảng cuối thế kỷ 20; trong thời gian qua, chúng đã được cải tiến và hiện đại hóa đáng kể.

Robot trong y học

Hình 1 - Bác sĩ phẫu thuật robot "Da Vinci"

Một trong những thành tựu nổi tiếng nhất và được ca tụng trong thời gian gần đây là rô bốt Da Vinci, được đặt theo tên của kỹ sư, nghệ sĩ và nhà khoa học vĩ đại Leonardo Da Vinci, người đã từng thiết kế rô bốt nhân hình đầu tiên có khả năng cử động chân, tay và thực hiện các hành động khác. (Hình 1). Kỹ thuật tiên tiến này kết hợp tất cả các ưu điểm của phẫu thuật cổ điển và nội soi. Trong quá trình phẫu thuật, phẫu thuật viên được đặt tại bảng điều khiển thuận tiện, hình ảnh ba chiều của khu vực phẫu thuật được hiển thị trên màn hình. Sự thuận tiện khi làm việc với một điều khiển từ xa như vậy có tác động tích cực đến công việc của bác sĩ phẫu thuật, vì anh ta không cảm thấy mệt mỏi, như với một can thiệp phẫu thuật tiêu chuẩn.

Hình 2 - Cần điều khiển bộ điều khiển nhiệt

Bác sĩ phẫu thuật điều khiển thiết bị điều khiển từ xa bằng cách sử dụng các cần điều khiển đặc biệt phản ứng với cảm ứng của các đầu ngón tay (Hình 2). Các chuyển động của anh ấy được tái tạo với độ chính xác tuyệt đối bằng robot. Điều này đảm bảo chất lượng cao của hoạt động và tăng độ an toàn khi thực hiện. Trong thời gian thực, các chuyển động của phẫu thuật viên được truyền đến bàn mổ của hệ thống.

Robot phẫu thuật Da Vinci được trang bị bộ điều khiển siêu chính xác của 4 cánh tay, một trong số đó có camera tích hợp để truyền hình ảnh thời gian thực đến bảng điều khiển, hai cánh tay khác thay thế tay của bác sĩ phẫu thuật trong quá trình phẫu thuật và cánh tay thứ tư phục vụ như một trợ lý (Hình 3).

Hình 3 - Người điều khiển robot

Với sự trợ giúp của một điểm được đặt ở cuối cánh tay nội soi, các vết rạch từ 1-2 cm sẽ được thực hiện. Do những vết rạch nhỏ như vậy nên mức độ chấn thương của mô được giảm bớt.

Độ chính xác của chuyển động của các tay máy cơ khí vượt quá khả năng của bàn tay con người. Với bảy bậc tự do và khả năng uốn cong 90 độ, cánh tay của robot có phạm vi chuyển động rộng. Điều này là không thể thiếu đối với can thiệp phẫu thuật trong một không gian hạn chế, ví dụ, khi làm việc với một túi tim hoặc một khung chậu nhỏ. Đội ngũ nhân viên hỗ trợ giám sát công việc của robot da Vinci, chuẩn bị nơi thực hiện vết mổ, theo dõi tiến trình của ca mổ, mang dụng cụ vô trùng.

Hiện tại, robot được trang bị "đôi mắt" tiên tiến nhất trên thế giới. Trước đây anh ta có tầm nhìn ba chiều, nhưng độ nét cao chỉ đạt được bây giờ. Phiên bản mới cho phép hai bác sĩ phẫu thuật theo dõi hoạt động cùng một lúc. Một trong số họ có thể vừa hỗ trợ vừa học hỏi từ các đồng nghiệp cao cấp. Trên màn hình làm việc, không chỉ có hình ảnh từ máy ảnh có thể được hiển thị mà còn có hai thông số bổ sung, chẳng hạn như dữ liệu siêu âm và điện tâm đồ.

Da Vinci đa vũ khí cho phép bạn vận hành với độ chính xác cao và do đó chỉ cần can thiệp tối thiểu vào cơ thể bệnh nhân. Nhờ vậy, quá trình hồi phục sau phẫu thuật nhanh hơn bình thường.

Hình 4 - Robot chẩn đoán Rosie

Rosie là một robot dược sĩ có trụ sở tại Albuquerque, New Mexico.

Nhiệm vụ của Rosie là chuẩn bị và phân phát hàng trăm loại thuốc. Anh ấy làm việc suốt ngày đêm, thực tế không nghỉ và đồng thời anh ấy không nhầm lẫn gì cả. Trong hai năm rưỡi phục vụ tại khoa dược bệnh viện, chưa có một trường hợp nào gửi nhầm thuốc cho bệnh nhân. Tỷ lệ chính xác trong công việc của Rosie là 99,7%, có nghĩa là việc phân loại và liều lượng các loại thuốc được kê đơn không bao giờ khác với những loại thuốc được chỉ định trong đơn thuốc của bác sĩ.

Thiết bị này có trọng lượng hơn 4,5 tấn, được phát triển bởi bộ phận Giải pháp Cộng đồng Doanh nghiệp của Tập đoàn Intel. Trượt dọc theo một thanh ray kim loại, Rosie nhặt những gói thuốc chứa đầy thuốc treo dọc trên tường bằng một "bàn tay" cơ khí. Sau đó, cô ấy đặt các túi này, mỗi túi được dán mã vạch, vào các phong bì và gửi chúng đi khắp các phòng của bệnh nhân trong các thùng chứa khí nén.

Trong khoa, một y tá sử dụng một thiết bị nhỏ để quét dây đeo cổ tay của bệnh nhân và nhận thông tin về loại thuốc họ nên dùng, khi nào và liều lượng. Sau đó, y tá quét mã vạch trên gói thuốc - điều này cho phép bạn kiểm tra xem thuốc có thực sự dành cho bệnh nhân cụ thể này hay không và tần suất và liều lượng sử dụng có giống nhau hay không.

Rosy cũng giúp phát hiện ra nhiều sai sót kịp thời. Rosie sẽ không bao giờ gửi thuốc hết hạn cho người bệnh. Chìa khóa cho độ chính xác của nó là các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng của nhà nước được nhúng trong bộ não điện tử của máy. Trong khi đó, theo Viện Y tế Quốc gia ở Washington, khoảng 50.000 người chết hàng năm do lỗi thuốc ở nước này. Nhưng việc chuẩn bị và phân phối thuốc không phải là vấn đề duy nhất mà bệnh viện Presbyterian đã giải quyết với sự giúp đỡ của Rosie. Trước khi nó xuất hiện, rất khó để theo dõi việc phát hành thuốc: các nhân viên đã dành rất nhiều thời gian để đếm các viên thuốc để không một viên nào trong số họ vẫn chưa được kiểm tra. Hôm nay người máy Rosie đã giải phóng họ khỏi công việc thường ngày này.

Hình 5 - Robot trông trẻ

Robot trông trẻ chăm sóc người bệnh, đặc biệt là những người bị bệnh Alzheimer (Hình 5).

Giúp bệnh nhân giao tiếp với bác sĩ và người thân dễ dàng hơn. Được trang bị máy ảnh, màn hình và tất cả những thứ cần thiết để giao tiếp không dây qua Internet, robot Companion cho phép bác sĩ liên lạc với bệnh nhân đang điều trị tại phòng khám chuyên khoa. Robot cũng được sử dụng để đào tạo nhân viên, giúp đỡ những bệnh nhân gặp vấn đề về khả năng vận động và giao tiếp với trẻ em. Thật kỳ lạ, các bệnh nhân, thường miễn cưỡng chấp nhận bất cứ điều gì mới, phản ứng với người đối thoại máy móc khá tốt: họ chỉ vào anh ta, cười, thậm chí cố gắng nói chuyện với anh ta.

Theo Yulin Wang, giám đốc điều hành của InTouch Health, công ty tạo ra chiếc máy này, việc sử dụng robot trong việc chăm sóc người già có thể làm giảm bớt vấn đề già hóa của quốc gia. Trong thời gian chờ đợi, công ty sẽ cho các viện dưỡng lão thuê robot của mình.

Hình 6 - Nhà vật lý trị liệu robot

Một bước tiến thực sự trong tương lai đã được thực hiện bởi các kỹ sư từ Viện Công nghệ Massachusetts, những người đã thay thế bác sĩ vật lý trị liệu bằng một robot. Như bạn đã biết, những người bị đột quỵ sẽ quên đi cuộc sống thường ngày của họ trong một thời gian dài. Qua nhiều tháng, thậm chí nhiều năm, các em lại tập đi, cầm thìa trên tay, thực hiện những hành động thường ngày mà trước đây các em chưa từng nghĩ tới. Bây giờ họ có thể được giúp đỡ không chỉ bởi bác sĩ, mà còn bởi robot.

Chúng ta đang nói về các buổi vật lý trị liệu cần thiết để phục hồi sự phối hợp các cử động của tay. Bây giờ bệnh nhân thường làm việc với các bác sĩ chỉ cho họ các bài tập thích hợp. Trong khoa phục hồi chức năng của Bệnh viện Thành phố Boston, nơi một hệ thống lắp đặt mới đang được thử nghiệm, người điều dưỡng đột quỵ được yêu cầu sử dụng một cần điều khiển để di chuyển con trỏ nhỏ trên màn hình theo một quỹ đạo nhất định. Nếu một người không thể làm điều này, cần điều khiển điều khiển bằng máy tính với sự hỗ trợ của động cơ điện tích hợp sẽ di chuyển tay của người đó đến vị trí cần thiết.

Các bác sĩ hài lòng với công việc mới lạ. Không giống như con người, robot có thể thực hiện các chuyển động giống nhau hàng nghìn lần mỗi ngày mà không thấy mệt mỏi.

Hình 7 - Tổ hợp KineAssist

Ngoài ra còn có một phức hợp KineAssist (Hình 7). Đây là sự phát triển chung của Viện Phục hồi chức năng Chicago và Thiết kế kinea (trước đây là Chicago PT). Các bác sĩ và kỹ sư làm việc trong dự án này, là kết quả của quá trình nghiên cứu, đã xác định được những vấn đề chính nảy sinh trong quá trình phục hồi chức năng của những bệnh nhân bị suy giảm hệ thống cơ xương. Mục đích chính của KineAssist là cung cấp cho bệnh nhân phương pháp điều trị chuyên sâu và hiệu quả hơn mà không làm gián đoạn kết nối thể chất và tâm lý của họ với các nhà trị liệu vật lý và xóa bỏ nỗi sợ bị ngã.

Thiết bị nặng 227 kg là một nền tảng cơ giới hóa với đai hỗ trợ thân "thông minh" để giúp bệnh nhân suy giảm thần kinh học cách giữ thăng bằng và đi lại. KineAssist được thiết kế để giúp các nhà trị liệu chứ không phải thay thế họ. Các cảm biến được gắn trong dây đai dự đoán chuyển động của bệnh nhân và giúp anh ta giữ thăng bằng. Cho rằng bệnh nhân hiện đã an toàn, các nhà vật lý trị liệu có thể đề nghị bệnh nhân thực hiện các bài tập khó hơn, chẳng hạn như tập đi lên cầu thang hoặc bước sang một bên. Bất chấp trọng lượng của nó, thiết bị mô phỏng di chuyển về phía trước, phía sau và sang một bên dễ dàng như một vũ công ba lê, tùy thuộc vào hướng chuyển động của bệnh nhân. Nhờ phần mềm đặc biệt, một nhà vật lý trị liệu có thể điều chỉnh tải trọng và cường độ trong các lớp học.

KineAssist cung cấp một số lượng lớn các chế độ và dạng bài tập, những chế độ chính là:

• - đi bộ (có thể sử dụng KineAssist cùng với máy chạy bộ);
• - đào tạo thăng bằng. Trong bài tập này, người hướng dẫn cố gắng mở rộng “vùng an toàn” quen thuộc với bệnh nhân, ví dụ, bằng cách đặt một chướng ngại vật trước mặt anh ta mà họ sẽ phải bỏ qua hoặc bước qua;
• - huấn luyện sức mạnh, trong đó, khi bệnh nhân di chuyển, bộ mô phỏng áp dụng lực cản (có thể huấn luyện các nhóm cơ khác nhau);
• - Huấn luyện tư thế. Trong chế độ này, người hướng dẫn cố định cơ thể của bệnh nhân ở một vị trí nhất định, và trong quá trình thực hiện, bộ mô phỏng sẽ duy trì chính xác vị trí này của cơ thể.

KineAssist có thể được sử dụng cho cả việc điều trị cho những bệnh nhân mà các chức năng vận động đã hồi phục tương đối tốt và để phục hồi chức năng ban đầu cho những bệnh nhân yếu hơn ngay sau khi bị thương hoặc bị bệnh. Từ năm 2004, KineAssist đã được thử nghiệm thành công tại các trung tâm phục hồi chức năng ở Hoa Kỳ (hiện đang ở Bệnh viện Phục hồi chức năng Alexian). Thống kê sơ bộ về những người sống sót sau đột quỵ cho thấy việc phục hồi chức năng của những người tập thể dục trên thiết bị mô phỏng robot có hiệu quả ít nhất gấp đôi. Thật không may, do giá cao (hơn 200.000 đô la Mỹ), chỉ những cơ sở y tế lớn nhất mới có thể mua được khu phức hợp này.

Hình 8 - Robot chuyển bệnh nhân RIBA

Viện Nghiên cứu Vật lý và Hóa học Nhật Bản (BMC RIKEN) và Tokai Rubber Industries (TRI) vừa tiết lộ một robot "giống gấu" được thiết kế để hỗ trợ các y tá trong bệnh viện. Máy mới mang bệnh nhân trên tay theo đúng nghĩa đen (Hình 8).

RIBA (Robot hỗ trợ cơ thể tương tác) là phiên bản nâng cấp của RI-MAN android.

So với phiên bản tiền nhiệm, RIBA đã có những bước tiến đáng kể.

Giống như RI-MAN, người mới bắt đầu có thể nhẹ nhàng nhấc một người từ giường hoặc xe lăn, bế người đó trên tay, ví dụ như đến nhà vệ sinh, sau đó đưa người đó trở lại và cẩn thận đặt người đó lên giường hoặc đặt người đó vào một chiếc xe đẩy. Nhưng nếu RI-MAN chỉ chở những con búp bê nặng 18,5 kg cố định ở một vị trí nhất định, thì RIBA đã vận chuyển những người sống nặng tới 61 kg.

Chiều cao của "con gấu" là 140 cm (RI-MAN - 158 cm), và nó nặng 180 kg với pin (người tiền nhiệm - 100 kg). RIBA nhận dạng khuôn mặt và giọng nói, thực hiện lệnh thoại, điều hướng dữ liệu video và âm thanh đã thu thập, dữ liệu này xử lý nhanh hơn 15 lần so với RI-MAN và phản ứng “linh hoạt” với những thay đổi nhỏ nhất của môi trường.

Cánh tay của robot mới có bảy bậc tự do, đầu có một bậc (sau này sẽ có ba bậc) và thắt lưng có hai bậc. Phần thân được bao phủ bởi một vật liệu mềm mới do TRI phát triển, tương tự như bọt polyurethane. Động cơ khá êm (53,4 dB) và bánh xe đa hướng cho phép máy cơ động trong không gian chật hẹp.

Hình 9 - Trợ lý Robot Yurina

Robot trợ lý sẽ dần được giới thiệu, nhiệm vụ là trực tiếp hỗ trợ bác sĩ, những mô hình này đã được sử dụng ở một số phòng khám chuyên khoa ngoại. Yurina, một robot của công ty Nhật Bản Japan Logic Machine, có khả năng mang những bệnh nhân nằm liệt giường giống như một bệnh nhân trong bệnh viện, chỉ trơn tru hơn nhiều (Hình 9).

Thú vị hơn, Yurina có thể biến hình thành một chiếc xe lăn được điều khiển bằng màn hình cảm ứng, bộ điều khiển hoặc giọng nói. Robot đủ khéo léo để điều hướng các hành lang hẹp, điều này khiến nó trở thành trợ thủ đắc lực cho các bác sĩ thực thụ.

Hình 10 - Cánh tay robot phụ trợ Rapuda

Sự phát triển mới nhất của Viện Nghiên cứu Hệ thống Thông minh Nhật Bản (Intelligent Systems Research Institute) cũng có một ứng dụng thực tế thuần túy. Cánh tay robot Rapuda tập trung vào việc giúp cuộc sống của những người khuyết tật gặp vấn đề về khả năng vận động ở chi trên của họ trở nên dễ dàng hơn (Hình 10). Bàn tay điều khiển bằng cần điều khiển sẽ nhặt một cốc nước trên bàn và thậm chí nhặt các đồ vật rơi xuống sàn.

Cho đến nay, những người sáng tạo không thể nói khi nào và ở mức giá nào Rapuda sẽ có sẵn cho nhiều người mua. Chắc chắn, nó vẫn đáng để làm việc về tốc độ thao tác. Nhưng chúng tôi có thể nói chắc chắn - công nghệ này rõ ràng sẽ có nhu cầu, vì vậy sự phát triển vẫn tiếp tục.

bác sĩ phẫu thuật robot

Tại hội nghị California, nhà sản xuất NVIDIA đã công bố một ý tưởng vô cùng táo bạo - thực hiện phẫu thuật tim không ngừng tim và mở lồng ngực.

Bác sĩ phẫu thuật bằng robot sẽ thực hiện ca phẫu thuật bằng cách sử dụng các tay máy được đưa đến tim thông qua các lỗ nhỏ trên lồng ngực của bệnh nhân. Công nghệ hình ảnh trực tuyến số hóa trái tim đang đập, hiển thị cho bác sĩ phẫu thuật một mô hình 3D mà anh ta có thể điều hướng theo cách chính xác như thể anh ta đang nhìn vào trái tim qua lồng ngực mở. Khó khăn chính nằm ở việc trái tim thực hiện một số lượng lớn chuyển động trong thời gian ngắn - nhưng theo các nhà phát triển, sức mạnh của các hệ thống máy tính hiện đại dựa trên GPU NVIDIA đủ để hình dung cơ quan, đồng bộ hóa các chuyển động của dụng cụ của robot với nhịp tim. Do đó, hiệu ứng của sự bất động được tạo ra - nó không có sự khác biệt đối với bác sĩ phẫu thuật cho dù trái tim có "đáng giá" hay đang hoạt động, bởi vì người điều khiển robot thực hiện các chuyển động tương tự, bù lại nhịp đập!

Cho đến nay, tất cả thông tin về công nghệ đáng kinh ngạc này chỉ bao gồm một đoạn video ngắn trình diễn, nhưng chúng tôi sẽ mong đợi thêm thông tin từ NVIDIA. Ai có thể nghĩ rằng một công ty sản xuất card đồ họa đang có kế hoạch cách mạng hóa ngành phẫu thuật.

Da Vinci

Mục đích: bác sĩ phẫu thuật

Làm thế nào nó hoạt động: Cho đến nay, bác sĩ phẫu thuật bằng robot không phải là một cơ chế tự hoạt động, mà là một công cụ nặng 500 kg ngoan ngoãn trong tay bác sĩ. Mô-đun điều hành có bốn cánh tay. Ba trong số chúng kết thúc bằng các dụng cụ phẫu thuật thu nhỏ - dao mổ và kẹp, và dụng cụ thứ tư điều khiển một máy quay video nhỏ. Da Vinci phẫu thuật qua những vết thủng từng centimet nên không thể thiếu một chiếc máy ảnh, nhưng bệnh nhân hầu như không để lại sẹo. Khi robot "gợi cảm" trên bệnh nhân, bác sĩ phẫu thuật con người sẽ ngồi ở bàn điều khiển cách xa bàn. Bác sĩ điều khiển các cần điều khiển, truyền chuyển động của các ngón tay và bàn tay đến “bàn tay” của da Vinci với độ chính xác cao. Giống như bàn tay con người, chúng có bảy bậc tự do, nhưng người thao tác khỏe hơn nhiều, không bị mỏi và cóng ngay lập tức nếu phẫu thuật viên nhả cần điều khiển. Bác sĩ điều khiển hành động của mình thông qua thị kính, thị kính này sẽ nhận được hình ảnh được phóng đại lên đến 12 lần từ máy quay video.

Nơi áp dụng: Các bác sĩ phẫu thuật robot của da Vinci hoạt động tại hàng trăm phòng khám trên khắp thế giới. Có 20 thiết bị như vậy ở Nga. Một trong số đó - tại Trung tâm Liên bang về Tim, Máu và Nội tiết. V.A. Almazov (St. Petersburg), nơi da Vinci thực hiện khoảng một trăm ca phẫu thuật mỗi năm. "Con ngựa" của ông là loại bỏ chính xác và chính xác các phần thừa: khối u, thoát vị, chứng phình động mạch.

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