Robot Dokter - awal dari robotika medis

Tidak harus robot spesialis yang mengendalikan lengan Luke Skywalker seperti yang kita lihat di Star Wars (1). Mobil cukup untuk menemani dan mungkin menghibur anak-anak yang sakit di rumah sakit (2) - seperti dalam proyek ALIZ-E yang didanai oleh Uni Eropa.

Sebagai bagian dari proyek ini, XNUMX Robot Naoyang dirawat di rumah sakit dengan anak-anak dengan diabetes. Mereka diprogram untuk fungsi sosial murni, dilengkapi dengan keterampilan pengenalan suara dan wajah, serta berbagai tugas didaktik yang terkait dengan informasi tentang diabetes, perjalanannya, gejala dan metode pengobatannya.

Berempati sebagai sesama penderita adalah ide bagus, tetapi laporan datang dari mana-mana bahwa robot melakukan pekerjaan medis nyata dengan sungguh-sungguh. Di antaranya, misalnya, Veebot, yang dibuat oleh startup California. Tugasnya adalah mengambil darah untuk dianalisis (3).

Perangkat ini dilengkapi dengan sistem "penglihatan" inframerah dan mengarahkan kamera ke pembuluh darah yang sesuai. Begitu dia menemukannya, dia memeriksanya lebih lanjut dengan ultrasound untuk melihat apakah itu pas di rongga jarum. Jika semuanya beres, dia menusukkan jarum dan mengambil darah.

Seluruh prosedur memakan waktu sekitar satu menit. Akurasi pemilihan pembuluh darah Veebot adalah 83 persen. Kecil? Seorang perawat yang melakukan ini dengan tangan memiliki hasil yang serupa. Selain itu, Veebot diharapkan melebihi 90% pada saat uji klinis.

1. Robot Dokter dari Star Wars

2. Robot yang menemani anak-anak di rumah sakit

Mereka harus bekerja di luar angkasa.

ide bangunan robot bedah dll. Pada 80-an dan 90-an, NASA AS membangun ruang operasi cerdas yang akan digunakan sebagai peralatan untuk pesawat ruang angkasa dan pangkalan orbital yang berpartisipasi dalam program eksplorasi ruang angkasa.

3. Veebot - robot untuk mengumpulkan dan menganalisis darah

Meskipun program ditutup, para peneliti di Intuitive Surgical terus bekerja pada operasi robotik, dengan perusahaan swasta mendanai upaya mereka. Hasilnya adalah da Vinci, pertama kali diperkenalkan di California pada akhir 90-an.

Tapi pertama yang pertama di dunia robot bedah disetujui dan disetujui untuk digunakan pada tahun 1994 oleh US Food and Drug Administration adalah sistem robot AESOP.

Tugasnya adalah memegang dan menstabilkan kamera selama operasi minimal invasif. Selanjutnya adalah ZEUS, robot berlengan tiga yang dapat dikemudikan yang digunakan dalam operasi laparoskopi (4), sangat mirip dengan robot da Vinci yang akan datang kemudian.

Pada September 2001, saat berada di New York, Jacques Maresco mengangkat kantong empedu seorang pasien berusia 68 tahun di sebuah klinik Strasbourg menggunakan sistem bedah robotik ZEUS.

Mungkin keuntungan paling penting dari ZEUS, seperti orang lain robot bedah, adalah penghapusan total efek gemetar tangan, yang bahkan dialami oleh ahli bedah paling berpengalaman dan terbaik di dunia.

4. Robot ZEUS dan stasiun kontrol

Robot ini akurat berkat penggunaan filter yang tepat yang menghilangkan getaran pada frekuensi sekitar 6 Hz, tipikal untuk jabat tangan manusia. Da Vinci (5) yang disebutkan di atas menjadi terkenal pada awal tahun 1998 ketika tim Prancis melakukan operasi bypass koroner tunggal pertama di dunia.

Beberapa bulan kemudian, operasi katup mitral berhasil dilakukan, yaitu pembedahan di dalam jantung. Untuk obat-obatan pada waktu itu, ini adalah peristiwa yang sebanding dengan pendaratan probe Pathfinder di permukaan Mars pada tahun 1997.

Keempat lengan Da Vinci, berakhir dengan instrumen, masuk ke tubuh pasien melalui sayatan kecil di kulit. Perangkat ini dikendalikan oleh seorang ahli bedah yang duduk di konsol, dilengkapi dengan sistem penglihatan teknis, berkat itu ia melihat situs yang dioperasikan dalam tiga dimensi, dalam resolusi HD, dalam warna-warna alami dan dengan pembesaran 10x.

Teknik canggih ini memungkinkan pengangkatan total jaringan yang sakit, terutama yang terkena sel kanker, serta memeriksa tempat-tempat yang sulit dijangkau, seperti panggul atau dasar tengkorak.

Dokter lain dapat mengamati operasi da Vinci bahkan di tempat yang jauhnya ribuan mil. Hal ini memungkinkan prosedur bedah yang rumit dilakukan dengan menggunakan pengetahuan dari spesialis yang paling bereputasi, tanpa membawa mereka ke ruang operasi.

Jenis robot medis Robot bedah - fitur terpentingnya adalah peningkatan akurasi dan pengurangan risiko kesalahan terkait. Pekerjaan rehabilitasi - memfasilitasi dan mendukung kehidupan orang-orang dengan gangguan fungsional permanen atau sementara (selama masa pemulihan), serta orang cacat dan orang tua.  

Kelompok terbesar digunakan untuk: diagnosis dan rehabilitasi (biasanya di bawah pengawasan terapis, dan secara mandiri oleh pasien, terutama dalam telerehabilitasi), mengubah posisi dan latihan di tempat tidur (tempat tidur robot), meningkatkan mobilitas (kursi roda robot untuk orang cacat dan exoskeletons), keperawatan (robot), belajar dan bantuan kerja (robotized tempat kerja atau ruang robot), dan terapi untuk gangguan kognitif tertentu (robot terapi untuk anak-anak dan orang tua).

Biorobot adalah sekelompok robot yang dirancang untuk meniru manusia dan hewan yang kita gunakan untuk tujuan kognitif. Contohnya adalah robot pendidikan Jepang yang digunakan oleh dokter masa depan untuk melatih operasi. Robot menggantikan asisten selama operasi - aplikasi utama mereka menyangkut kemampuan ahli bedah untuk mengontrol posisi kamera robot, yang memberikan "pandangan" yang baik dari situs yang dioperasikan.

Ada juga robot Polandia

Cerita robotika medis di Polandia dimulai pada tahun 2000 oleh para ilmuwan dari Yayasan Pengembangan Bedah Jantung Zabrze, yang sedang mengembangkan prototipe keluarga robot RobinHeart (6). Mereka memiliki struktur tersegmentasi yang memungkinkan Anda memilih peralatan yang tepat untuk berbagai operasi.

Model berikut dibuat: RobinHeart 0, RobinHeart 1 - dengan basis independen dan dikendalikan oleh komputer industri; RobinHeart 2 - terpasang ke meja operasi, dengan dua tanda kurung tempat Anda dapat memasang instrumen bedah atau jalur pandang dengan kamera endoskopik; RobinHeart mc2 dan RobinHeart Vision digunakan untuk mengontrol endoskop.

Inisiator, koordinator, pencipta asumsi, perencanaan operasi dan banyak solusi proyek mekatronik. Robot bedah Polandia Robinhart adalah seorang dokter. Zbigniew Nawrat. Bersama dengan almarhum Prof. Zbigniew Religa adalah bapak baptis dari semua pekerjaan yang dilakukan oleh spesialis dari Zabrze dengan berkonsultasi dengan pusat akademik dan lembaga penelitian.

Kelompok desainer, elektronik, IT, dan mekanik yang bekerja di RobinHeart terus berkonsultasi dengan tim medis untuk menentukan perbaikan apa yang perlu dilakukan.

“Pada Januari 2009, di Pusat Pengobatan Eksperimental Universitas Kedokteran Silesia di Katowice, ketika merawat hewan, robot dengan mudah melakukan semua tugas yang diberikan padanya. Saat ini, sertifikat sedang dikeluarkan untuk itu.

6. Robot medis Polandia RobinHeart

Ketika kami menemukan sponsor, itu akan masuk ke produksi seri, ”kata Zbigniew Nawrat dari Yayasan Pengembangan Bedah Jantung di Zabrze. Desain Polandia memiliki banyak kesamaan dengan da Vinci Amerika - memungkinkan Anda untuk membuat gambar 3D dalam kualitas HD, menghilangkan gemetar tangan, dan instrumen teleskopik menembus pasien.

RobinHeart tidak dikendalikan oleh joystick khusus, seperti milik da Vinci, tetapi oleh tombol. Poles satu tangan ahli bedah robot dapat menggunakan hingga dua alat, yang, apalagi, dapat dihapus kapan saja, misalnya, untuk menggunakannya secara manual.

Sayangnya, masa depan robot bedah Polandia pertama masih sangat tidak pasti. Sejauh ini, hanya ada satu mc2 yang belum mengoperasi pasien hidup. Sebab? Tidak ada cukup investor.

Dr Navrat telah mencari mereka selama bertahun-tahun, tetapi pengenalan robot RobinHeart di rumah sakit Polandia membutuhkan sekitar 40 juta z. Pada bulan Desember tahun lalu, sebuah prototipe robot pelacak video portabel ringan untuk berbagai aplikasi klinis disajikan: RobinHeart PortVisionAble.

Pembangunannya dibiayai oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Nasional, dana dari Dana untuk Pengembangan Bedah Jantung dan banyak sponsor. Tahun ini rencananya akan merilis tiga model perangkat. Jika Komite Etik setuju untuk menggunakannya dalam percobaan klinis, mereka akan diuji di lingkungan rumah sakit.

Tidak hanya operasi

Pada awalnya, kami menyebutkan robot yang bekerja dengan anak-anak di rumah sakit dan mengumpulkan darah. Kedokteran dapat menemukan lebih banyak kegunaan "sosial" untuk mesin ini.

Contohnya adalah robot terapis wicara Bandit, dibuat di University of Southern California, dirancang untuk mendukung terapi bagi anak-anak dengan autisme. Sepertinya mainan yang dirancang untuk memudahkan kontak dengan orang sakit.

7. Robot Clara berpakaian seperti perawat

Ada dua kamera di "matanya", dan berkat sensor inframerah yang dipasang, robot, yang bergerak dengan dua roda, dapat menentukan posisi anak dan mengambil tindakan yang tepat.

Secara default, dia mencoba mendekati pasien kecil itu terlebih dahulu, tetapi ketika dia melarikan diri, dia berhenti dan memberi isyarat padanya untuk mendekat.

Biasanya, anak-anak akan mendekati robot dan membentuk ikatan dengannya karena kemampuannya mengekspresikan emosi dengan “ekspresi wajah”.

Hal ini memungkinkan anak-anak untuk terlibat dalam permainan, dan kehadiran robot juga memfasilitasi interaksi sosial seperti percakapan. Kamera robot juga memungkinkan perekaman perilaku anak, mendukung terapi yang diberikan oleh dokter.

Pekerjaan rehabilitasi memberikan akurasi dan pengulangan, mereka memungkinkan latihan dilakukan pada pasien dengan sedikit keterlibatan terapis, yang dapat mengurangi biaya dan meningkatkan jumlah orang yang menjalani perawatan (eksoskeleton yang didukung dianggap sebagai salah satu bentuk robot rehabilitasi paling canggih).

Selain itu, akurasi, yang tidak dapat dicapai seseorang, memungkinkan untuk mengurangi waktu rehabilitasi karena efisiensi yang lebih besar. penggunaan robot rehabilitasi namun, pengawasan oleh terapis diperlukan untuk memastikan keamanan. Pasien sering kali tidak merasakan terlalu banyak rasa sakit selama berolahraga, secara keliru percaya bahwa, misalnya, dosis olahraga yang lebih tinggi menghasilkan hasil yang lebih cepat.

Sensasi nyeri yang berlebihan kemungkinan akan cepat diperhatikan oleh penyedia terapi tradisional, seperti halnya olahraga yang terlalu ringan. Juga perlu untuk memberikan kemungkinan gangguan darurat rehabilitasi menggunakan robot, misalnya, jika algoritma kontrol gagal.

Robot Clara (7), dibuat oleh USC Interaction Lab. perawat robot. Ini bergerak di sepanjang rute yang telah ditentukan, mendeteksi rintangan. Pasien dikenali dengan memindai kode yang ditempatkan di samping tempat tidur. Robot menampilkan instruksi pra-rekaman untuk latihan rehabilitasi.

Komunikasi untuk tujuan diagnostik dengan pasien terjadi melalui jawaban "ya" atau "tidak". Robot ini ditujukan untuk orang-orang setelah prosedur jantung yang perlu melakukan latihan spirometri hingga 10 kali per jam selama beberapa hari. Itu juga dibuat di Polandia. robot rehabilitasi.

Ini dikembangkan oleh Michal Mikulski, seorang karyawan Departemen Kontrol dan Robotika Universitas Teknologi Silesia di Gliwice. Prototipenya adalah exoskeleton - perangkat yang dikenakan di tangan pasien, yang mampu menganalisis dan meningkatkan fungsi otot. Namun, itu hanya bisa melayani satu pasien dan akan sangat mahal.

Para ilmuwan memutuskan untuk membuat robot stasioner yang lebih murah yang dapat membantu dalam rehabilitasi bagian tubuh mana pun. Namun, dengan semua antusiasme untuk robotika, perlu diingat bahwa penggunaan robot dalam kedokteran itu tidak hanya bertabur mawar. Dalam operasi, misalnya, ini terkait dengan biaya yang signifikan.

Prosedur menggunakan sistem da Vinci, yang terletak di Polandia, menelan biaya sekitar 15-30 ribu. PLN, dan setelah sepuluh prosedur Anda perlu membeli satu set alat baru. NHF tidak mengganti biaya operasi yang dilakukan pada peralatan ini sebesar kurang lebih PLN 9 juta.

Ini juga memiliki kelemahan dalam meningkatkan waktu yang diperlukan untuk prosedur, yang berarti bahwa pasien harus tetap di bawah anestesi lebih lama dan terhubung ke sirkulasi buatan (dalam kasus operasi jantung).