Doctor Robot - der Beginn der Medizinrobotik

Es muss nicht unbedingt der Spezialroboter sein, der Luke Skywalkers Arm steuert, den wir in Star Wars (1) gesehen haben. Es reicht aus, wenn das Auto Gesellschaft leistet und vielleicht kranke Kinder im Krankenhaus unterhält (2) – wie im von der Europäischen Union geförderten Projekt ALIZ-E.

Im Rahmen dieses Projekts XNUMX Nao-Roboterdie mit Kindern mit Diabetes ins Krankenhaus eingeliefert wurden. Sie sind für rein soziale Funktionen programmiert, ausgestattet mit Sprach- und Gesichtserkennungsfähigkeiten sowie verschiedenen didaktischen Aufgaben rund um Informationen über Diabetes, seinen Verlauf, Symptome und Behandlungsmethoden.

Sich als Leidensgenossen einzufühlen ist eine tolle Idee, aber von überall her kommen Berichte, dass Roboter ernsthaft die medizinische Arbeit übernehmen. Darunter zum Beispiel Veebot, erstellt von einem kalifornischen Startup. Seine Aufgabe ist es, Blut zur Analyse zu entnehmen (3).

Das Gerät ist mit einem Infrarot-„Sichtsystem“ ausgestattet und richtet die Kamera auf die entsprechende Vene. Sobald er es gefunden hat, untersucht er es weiter mit Ultraschall, um zu sehen, ob es in die Nadelhöhle passt. Wenn alles in Ordnung ist, sticht er eine Nadel und nimmt Blut ab.

Der gesamte Vorgang dauert etwa eine Minute. Die Genauigkeit der Blutgefäßauswahl von Veebot beträgt 83 Prozent. Klein? Eine Krankenschwester, die dies von Hand durchführt, hat ein ähnliches Ergebnis. Darüber hinaus wird erwartet, dass Veebot zum Zeitpunkt der klinischen Studien einen Anteil von über 90 % erreichen wird.

1. Roboterdoktor aus Star Wars

2. Ein Roboter, der Kinder im Krankenhaus begleitet

Sie mussten im Weltraum arbeiten.

Bauidee chirurgische Roboter usw. In den 80er und 90er Jahren baute die US-amerikanische NASA intelligente Operationssäle, die als Ausrüstung für Raumfahrzeuge und Orbitalbasen dienen sollten, die an Weltraumforschungsprogrammen teilnahmen.

3. Veebot – ein Roboter zum Sammeln und Analysieren von Blut

Obwohl die Programme eingestellt wurden, arbeiteten die Forscher von Intuitive Surgical weiterhin an der Roboterchirurgie, wobei private Unternehmen ihre Bemühungen finanzierten. Das Ergebnis war da Vinci, erstmals Ende der 90er Jahre in Kalifornien eingeführt.

Aber zuerst die Weltneuheit chirurgischer Roboter Das AESOP-Robotersystem wurde 1994 von der US-amerikanischen Food and Drug Administration genehmigt und zur Verwendung zugelassen.

Seine Aufgabe bestand darin, Kameras bei minimalinvasiven Operationen zu halten und zu stabilisieren. Der nächste war ZEUS, ein dreiarmiger, steuerbarer Roboter für die laparoskopische Chirurgie (4), der dem späteren da Vinci-Roboter sehr ähnlich war.

Im September 2001 entfernte Jacques Maresco in New York die Gallenblase eines 68-jährigen Patienten in einer Straßburger Klinik mit dem robotergestützten Chirurgiesystem ZEUS.

Der wohl wichtigste Vorteil von ZEUS, wie bei allen anderen auch chirurgischer Roboter, war die vollständige Beseitigung des Effekts des Handzitterns, unter dem selbst die erfahrensten und besten Chirurgen der Welt leiden.

4. ZEUS-Roboter und Kontrollstation

Dank der Verwendung eines geeigneten Filters, der Vibrationen mit einer Frequenz von etwa 6 Hz, die für einen menschlichen Händedruck typisch ist, eliminiert, arbeitet der Roboter präzise. Der oben erwähnte da Vinci (5) erlangte Anfang 1998 Berühmtheit, als ein französisches Team die weltweit erste einzelne Koronarbypass-Operation durchführte.

Einige Monate später wurde die Mitralklappenoperation erfolgreich durchgeführt, d.h. Operation im Inneren des Herzens. Für die damalige Medizin war dies ein Ereignis vergleichbar mit der Landung der Pathfinder-Sonde auf der Marsoberfläche im Jahr 1997.

Da Vincis vier Arme, die in Instrumenten enden, dringen durch kleine Einschnitte in die Haut in den Körper des Patienten ein. Das Gerät wird von einem Chirurgen gesteuert, der an der Konsole sitzt und mit einem technischen Sichtsystem ausgestattet ist, dank dessen er die operierte Stelle dreidimensional, in HD-Auflösung, in natürlichen Farben und mit einer 10-fachen Vergrößerung betrachtet.

Diese fortschrittliche Technik ermöglicht die vollständige Entfernung von erkranktem Gewebe, insbesondere von Krebszellen, sowie die Untersuchung schwer zugänglicher Stellen wie des Beckens oder der Schädelbasis.

Andere Ärzte können da Vincis Operationen sogar an Orten beobachten, die Tausende von Kilometern entfernt sind. Dadurch können komplexe chirurgische Eingriffe mit dem Wissen der renommiertesten Spezialisten durchgeführt werden, ohne dass diese in den Operationssaal gebracht werden müssen.

Arten von Medizinrobotern Operationsroboter – ihr wichtigstes Merkmal ist die erhöhte Genauigkeit und das damit verbundene verringerte Fehlerrisiko. Rehabilitationsarbeiten - erleichtern und unterstützen das Leben von Menschen mit dauerhaften oder vorübergehenden Funktionsstörungen (während der Genesungsphase) sowie von Behinderten und älteren Menschen.  

Die größte Gruppe wird verwendet für: Diagnose und Rehabilitation (in der Regel unter der Aufsicht eines Therapeuten und unabhängig vom Patienten, hauptsächlich in der Telerehabilitation), Positionswechsel und Übungen im Bett (Roboterbetten), Verbesserung der Mobilität (Roboterrollstühle für Behinderte usw.). Exoskelette), Pflege (Roboter), Lern- und Arbeitsassistenz (roboterisierte Arbeitsplätze oder Roboterräume) und Therapie bestimmter kognitiver Störungen (therapeutische Roboter für Kinder und ältere Menschen).

Bioroboter sind eine Gruppe von Robotern, die Menschen und Tiere nachahmen sollen und die wir für kognitive Zwecke verwenden. Ein Beispiel ist ein japanischer Lehrroboter, der von angehenden Ärzten zur Ausbildung in Chirurgie eingesetzt wird. Roboter ersetzen den Assistenten während der Operation – ihre Hauptanwendung besteht darin, dass der Chirurg die Position der Roboterkamera steuern kann, die eine gute „Sicht“ auf die operierten Stellen ermöglicht.

Es gibt auch einen polnischen Roboter

Geschichte medizinische Robotik in Polen wurde im Jahr 2000 von Wissenschaftlern der Zabrze Cardiac Surgery Development Foundation ins Leben gerufen, die einen Prototyp der RobinHeart-Roboterfamilie entwickelten (6). Sie verfügen über eine segmentierte Struktur, die es Ihnen ermöglicht, die richtige Ausrüstung für verschiedene Einsätze auszuwählen.

Die folgenden Modelle wurden erstellt: RobinHeart 0, RobinHeart 1 - mit einer unabhängigen Basis und gesteuert von einem Industriecomputer; RobinHeart 2 - am Operationstisch befestigt, mit zwei Halterungen, an denen Sie chirurgische Instrumente oder einen Sichtpfad mit einer endoskopischen Kamera installieren können; Zur Steuerung des Endoskops werden RobinHeart mc2 und RobinHeart Vision verwendet.

Initiator, Koordinator, Ersteller von Annahmen, Betriebsplanung und vielen mechatronischen Projektlösungen. Polnischer chirurgischer Roboter Robinhart war Arzt. Zbigniew Nawrat. Zusammen mit dem verstorbenen Prof. Zbigniew Religa war der Pate aller Arbeiten, die von Spezialisten aus Zabrze in Absprache mit akademischen Zentren und Forschungsinstituten durchgeführt wurden.

Die Gruppe aus Designern, Elektronikern, IT-Mitarbeitern und Mechanikern, die an RobinHeart arbeiteten, stand in ständiger Absprache mit dem medizinischen Team, um festzulegen, welche Korrekturen daran vorgenommen werden mussten.

„Im Januar 2009 erledigte der Roboter im Zentrum für Experimentelle Medizin der Schlesischen Medizinischen Universität in Katowice bei der Behandlung von Tieren problemlos alle ihm zugewiesenen Aufgaben. Derzeit werden dafür Zertifikate ausgestellt.

6. Polnischer medizinischer Roboter RobinHeart

Wenn wir Sponsoren finden, wird es in Serie gehen“, sagte Zbigniew Nawrat von der Stiftung für die Entwicklung der Herzchirurgie in Zabrze. Das polnische Design hat viel mit dem amerikanischen da Vinci gemeinsam: Es ermöglicht die Erstellung eines 3D-Bildes in HD-Qualität, verhindert das Zittern der Hände und die Instrumente dringen teleskopisch in den Patienten ein.

RobinHeart wird nicht wie bei Da Vinci über spezielle Joysticks gesteuert, sondern über Tasten. Einhandpolitur Roboterchirurg kann bis zu zwei Werkzeuge führen, die darüber hinaus jederzeit abgenommen werden können, um sie beispielsweise manuell zu verwenden.

Leider bleibt die Zukunft des ersten polnischen Operationsroboters sehr ungewiss. Bisher gibt es nur einen mc2, der noch keinen lebenden Patienten operiert hat. Ursache? Es gibt nicht genügend Investoren.

Dr. Navrat hat viele Jahre danach gesucht, aber die Einführung von RobinHeart-Robotern in polnischen Krankenhäusern erfordert etwa 40 Millionen PLN. Im Dezember letzten Jahres wurde ein Prototyp eines leichten tragbaren Video-Tracker-Roboters für eine Vielzahl klinischer Anwendungen vorgestellt: RobinHeart PortVisionAble.

Der Bau wurde vom Nationalen Zentrum für Forschung und Entwicklung, Mitteln des Fonds für die Entwicklung der Herzchirurgie und vielen Sponsoren finanziert. In diesem Jahr ist die Veröffentlichung von drei Modellen des Geräts geplant. Wenn die Ethikkommission der Verwendung in einem klinischen Experiment zustimmt, werden sie in einem Krankenhaus getestet.

Nicht nur eine Operation

Am Anfang erwähnten wir Roboter, die im Krankenhaus mit Kindern arbeiten und Blut sammeln. Die Medizin könnte für diese Maschinen weitere „soziale“ Einsatzmöglichkeiten finden.

Ein Beispiel ist Logopäden-Roboter Bandit wurde an der University of Southern California entwickelt und soll die Therapie von Kindern mit Autismus unterstützen. Es sieht aus wie ein Spielzeug, das den Kontakt mit Kranken erleichtern soll.

7. Roboter Clara als Krankenschwester verkleidet

In seinen „Augen“ befinden sich zwei Kameras und dank der verbauten Infrarotsensoren ist der Roboter auf zwei Rädern in der Lage, die Position des Kindes zu bestimmen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen.

Standardmäßig versucht er zuerst, sich dem kleinen Patienten zu nähern, aber als dieser wegläuft, bleibt er stehen und bedeutet ihm, sich ihm zu nähern.

Typischerweise nähern sich Kinder dem Roboter und bauen eine Bindung zu ihm auf, da er in der Lage ist, Emotionen durch „Gesichtsausdrücke“ auszudrücken.

Dadurch können sich Kinder am Spiel beteiligen und die Anwesenheit des Roboters erleichtert auch soziale Interaktionen wie Gespräche. Die Kameras des Roboters ermöglichen es außerdem, das Verhalten des Kindes aufzuzeichnen und so die Therapie durch den Arzt zu unterstützen.

Rehabilitationsarbeit Sie bieten Genauigkeit und Wiederholbarkeit und ermöglichen die Durchführung von Übungen an Patienten mit weniger Einbeziehung von Therapeuten, was die Kosten senken und die Anzahl der behandelten Personen erhöhen kann (das unterstützte Exoskelett gilt als eine der fortschrittlichsten Formen von Rehabilitationsrobotern).

Darüber hinaus ermöglicht die für den Menschen unerreichbare Genauigkeit eine Verkürzung der Rehabilitationszeit aufgrund einer höheren Effizienz. Verwendung Rehabilitationsroboter Zur Gewährleistung der Sicherheit ist jedoch eine Aufsicht durch Therapeuten erforderlich. Patienten nehmen beim Training oft nicht allzu große Schmerzen wahr und glauben fälschlicherweise, dass beispielsweise eine höhere Trainingsdosis zu schnelleren Ergebnissen führt.

Übermäßiges Schmerzempfinden wird dem klassischen Therapeuten ebenso schnell auffallen wie zu leichte körperliche Betätigung. Es muss auch die Möglichkeit einer Notfallunterbrechung der Rehabilitation mithilfe eines Roboters vorgesehen werden, beispielsweise wenn der Steuerungsalgorithmus ausfällt.

Roboter Clara (7), erstellt vom USC Interaction Lab. Roboterkrankenschwester. Es bewegt sich entlang vorgegebener Routen und erkennt Hindernisse. Die Patienten werden durch das Scannen von Codes erkannt, die neben den Betten angebracht sind. Der Roboter zeigt vorab aufgezeichnete Anweisungen für Rehabilitationsübungen an.

Die Kommunikation zu diagnostischen Zwecken mit dem Patienten erfolgt durch die Antworten „Ja“ oder „Nein“. Der Roboter ist für Menschen nach Herzoperationen gedacht, die mehrere Tage lang bis zu zehnmal pro Stunde Spirometrieübungen durchführen müssen. Es wurde auch in Polen erstellt. Rehabilitationsroboter.

Es wurde von Michal Mikulski, einem Mitarbeiter der Abteilung für Steuerung und Robotik der Schlesischen Technischen Universität in Gliwice, entwickelt. Der Prototyp war ein Exoskelett – ein Gerät, das an der Hand des Patienten getragen wird und in der Lage ist, die Muskelfunktion zu analysieren und zu verbessern. Es könnte jedoch nur einen Patienten versorgen und wäre sehr teuer.

Wissenschaftler beschlossen, einen günstigeren stationären Roboter zu entwickeln, der bei der Rehabilitation jedes Körperteils helfen könnte. Bei aller Begeisterung für die Robotik sollte jedoch daran erinnert werden, dass der Einsatz von Roboter in der Medizin es ist nicht nur mit Rosen übersät. Dies ist beispielsweise in der Chirurgie mit erheblichen Kosten verbunden.

Das Verfahren mit dem in Polen ansässigen da Vinci-System kostet etwa 15 bis 30. PLN, und nach zehn Eingriffen müssen Sie einen neuen Werkzeugsatz kaufen. NHF erstattet keine Kosten für Operationen an dieser Ausrüstung in Höhe von etwa 9 Mio. PLN.

Es hat auch den Nachteil, dass sich die für den Eingriff erforderliche Zeit erhöht, was bedeutet, dass der Patient länger in Narkose bleiben und an einen künstlichen Kreislauf (im Falle einer Herzoperation) angeschlossen werden muss.