Doctor Robot - l'inizio della robotica medica
Non deve essere il robot specializzato che controlla il braccio di Luke Skywalker che abbiamo visto in Star Wars (1). Basta che l'auto faccia compagnia e magari intrattenga i bambini malati in ospedale (2) - come nel progetto ALIZ-E finanziato dall'Unione Europea.
Nell'ambito di questo progetto, XNUMX Nao robotche sono stati ricoverati in ospedale con bambini con diabete. Sono programmati per funzioni prettamente sociali, dotati di capacità di riconoscimento vocale e facciale, oltre a vari compiti didattici relativi alle informazioni sul diabete, sul suo decorso, sui sintomi e sui metodi di trattamento.
Empatizzare come compagni di sventura è una grande idea, ma da ogni parte arrivano notizie secondo cui i robot stanno svolgendo sul serio un vero lavoro medico. Tra questi, ad esempio, Veebot, creato da una startup californiana. Il suo compito è quello di prelevare il sangue per l'analisi (3).
Il dispositivo è dotato di un sistema di "visione" a infrarossi e punta la telecamera verso la vena corrispondente. Una volta trovato, lo esamina ulteriormente con un'ecografia per vedere se si adatta alla cavità dell'ago. Se tutto è in ordine, infila un ago e prende il sangue.
L'intera procedura dura circa un minuto. L'accuratezza della selezione dei vasi sanguigni di Veebot è dell'83%. Piccolo? Un'infermiera che fa questo a mano ha un risultato simile. Inoltre, Veebot dovrebbe superare il 90% al momento degli studi clinici.
1 Dottore Robot di Star Wars
2. Un robot che accompagna i bambini in ospedale
Dovevano lavorare nello spazio.
idea di costruzione robot chirurgici eccetera. Negli anni '80 e '90, la NASA statunitense ha costruito sale operatorie intelligenti che dovevano essere utilizzate come apparecchiature per veicoli spaziali e basi orbitali che partecipavano a programmi di esplorazione spaziale.
3. Veebot - un robot per la raccolta e l'analisi del sangue
Sebbene i programmi siano stati chiusi, i ricercatori di Intuitive Surgical hanno continuato a lavorare sulla chirurgia robotica, con aziende private che hanno finanziato i loro sforzi. Il risultato fu da Vinci, introdotto per la prima volta alla fine degli anni '90 in California.
Ma prima il mondo robot chirurgico approvato e approvato per l'uso nel 1994 dalla Food and Drug Administration statunitense era il sistema robotico AESOP.
Il suo compito era tenere e stabilizzare le telecamere durante gli interventi chirurgici minimamente invasivi. Il successivo è stato ZEUS, un robot a tre braccia orientabile utilizzato in chirurgia laparoscopica (4), molto simile al robot da Vinci che sarebbe arrivato in seguito.
Nel settembre 2001, mentre era a New York, Jacques Maresco ha rimosso la cistifellea di un paziente di 68 anni in una clinica di Strasburgo utilizzando il sistema chirurgico robotico ZEUS.
Probabilmente il vantaggio più importante di ZEUS, come tutti gli altri robot chirurgico, è stata la completa eliminazione dell'effetto del tremore della mano, di cui soffrono anche i chirurghi più esperti e migliori del mondo.
4. Robot ZEUS e stazione di controllo
Il robot è preciso grazie all'utilizzo di un apposito filtro che elimina le vibrazioni ad una frequenza di circa 6 Hz, tipiche di una stretta di mano umana. Il già citato da Vinci (5) è diventato famoso all'inizio del 1998 quando un team francese ha eseguito la prima operazione di bypass coronarico singolo al mondo.
Pochi mesi dopo, è stato eseguito con successo un intervento chirurgico alla valvola mitrale, ad es. intervento chirurgico all'interno del cuore. Per la medicina a quel tempo, questo era un evento paragonabile all'atterraggio della sonda Pathfinder sulla superficie di Marte nel 1997.
Le quattro braccia di Da Vinci, terminanti in strumenti, entrano nel corpo del paziente attraverso piccole incisioni nella pelle. Il dispositivo è controllato da un chirurgo seduto alla consolle, dotato di un sistema di visione tecnica, grazie al quale visualizza il sito operato in tre dimensioni, in risoluzione HD, a colori naturali e con un ingrandimento 10x.
Questa tecnica avanzata consente la rimozione completa del tessuto malato, in particolare di quelli affetti da cellule tumorali, nonché l'ispezione di punti difficili da raggiungere, come il bacino o la base del cranio.
Altri medici possono osservare le operazioni di da Vinci anche in luoghi a migliaia di chilometri di distanza. Ciò consente di eseguire procedure chirurgiche complesse avvalendosi delle conoscenze degli specialisti più rinomati, senza portarli in sala operatoria.
Tipi di robot medicali Robot chirurgici: la loro caratteristica più importante è la maggiore precisione e il conseguente ridotto rischio di errore. Opere di riabilitazione - facilitano e sostengono la vita delle persone con menomazioni funzionali permanenti o temporanee (durante il periodo di recupero), nonché dei disabili e degli anziani.
Il gruppo più numeroso viene utilizzato per: diagnosi e riabilitazione (solitamente sotto la supervisione di un terapista, e in autonomia dal paziente, principalmente in teleriabilitazione), cambio posizione ed esercizi a letto (letti robotici), miglioramento della mobilità (carrozzine robotizzate per disabili e esoscheletri) cura (robot), studio e assistenza al lavoro (spazi di lavoro robotici o stanze robotizzate) e terapia per alcuni disturbi cognitivi (robot terapeutici per bambini e anziani).
I biorobot sono un gruppo di robot progettati per imitare esseri umani e animali che utilizziamo per scopi cognitivi. Un esempio è un robot educativo giapponese utilizzato dai futuri medici per la formazione in chirurgia. Robot che sostituiscono un assistente durante un'operazione: la loro principale applicazione riguarda la capacità del chirurgo di controllare la posizione della telecamera robotica, che fornisce una buona "vista" dei siti operati.
C'è anche un robot polacco
storia robotica medica in Polonia è stato avviato nel 2000 da scienziati della Fondazione per lo sviluppo della chirurgia cardiaca a Zabrze, che stanno sviluppando un prototipo della famiglia di robot RobinHeart (6). Hanno una struttura segmentata che consente di scegliere l'attrezzatura giusta per le diverse operazioni.
Sono stati creati i seguenti modelli: RobinHeart 0, RobinHeart 1 - con una base indipendente e controllata da un computer industriale; RobinHeart 2 - fissato al tavolo operatorio, con due staffe su cui è possibile installare strumenti chirurgici o un percorso di visione con una telecamera endoscopica; RobinHeart mc2 e RobinHeart Vision vengono utilizzati per controllare l'endoscopio.
Iniziatore, coordinatore, creatore di ipotesi, pianificazione delle operazioni e molte soluzioni progettuali meccatroniche. Robot chirurgico polacco Robinhart era un medico. Zbigniew Nawrat. Insieme al compianto prof. Zbigniew Religa è stato il padrino di tutti i lavori eseguiti da specialisti di Zabrze in consultazione con centri accademici e istituti di ricerca.
Il gruppo di progettisti, elettronica, informatica e meccanici che hanno lavorato su RobinHeart era in costante consultazione con il team medico per determinare quali correzioni dovevano essere apportate.
“Nel gennaio 2009, presso il Centro di Medicina Sperimentale dell'Università di Medicina della Slesia a Katowice, durante il trattamento degli animali, il robot ha svolto facilmente tutti i compiti assegnatigli. Attualmente vengono emessi certificati per questo.
6. Robot medico polacco RobinHeart
Quando troveremo sponsor, entrerà in produzione di massa", ha affermato Zbigniew Nawrat della Fondazione per lo sviluppo della chirurgia cardiaca a Zabrze. Il design polacco ha molto in comune con l'americano da Vinci: consente di creare un'immagine 3D in qualità HD, elimina il tremore delle mani e gli strumenti penetrano telescopicamente nel paziente.
RobinHeart non è controllato da joystick speciali, come quello di da Vinci, ma da pulsanti. Smalto a una mano chirurgo robotico in grado di impugnare fino a due strumenti, che, inoltre, possono essere rimossi in qualsiasi momento, ad esempio per utilizzarli manualmente.
Sfortunatamente, il futuro del primo robot chirurgico polacco rimane molto incerto. Finora, c'è solo un mc2 che non ha ancora operato su un paziente vivente. Causa? Non ci sono abbastanza investitori.
Il Dr. Navrat li cerca da molti anni, ma per introdurre i robot RobinHeart negli ospedali polacchi sono necessari circa 40 milioni di PLN. Lo scorso dicembre è stato presentato il prototipo di un robot di tracciamento video leggero e portatile per un'ampia gamma di applicazioni cliniche: RobinHeart PortVisionAble.
La sua costruzione è stata finanziata dal Centro Nazionale di Ricerca e Sviluppo, fondi del Fondo per lo Sviluppo della Cardiochirurgia e molti sponsor. Quest'anno è previsto il rilascio di tre modelli del dispositivo. Se il Comitato Etico accetta di utilizzarli in un esperimento clinico, saranno testati in ambiente ospedaliero.
Non solo chirurgia
All'inizio abbiamo menzionato i robot che lavorano con i bambini in ospedale e raccolgono sangue. La medicina potrebbe trovare usi più "sociali" per queste macchine.
Un esempio è logopedista robotico Bandit, creato presso la University of Southern California, è progettato per supportare la terapia per i bambini con autismo. Sembra un giocattolo pensato per facilitare il contatto con i malati.
7. Robot Clara vestito da infermiera
Nei suoi “occhi” ci sono due telecamere e, grazie ai sensori a infrarossi installati, il robot, muovendosi su due ruote, è in grado di determinare la posizione del bambino e intraprendere le azioni appropriate.
Per impostazione predefinita, cerca prima di avvicinarsi al piccolo paziente, ma quando scappa via, si ferma e gli fa segno di avvicinarsi.
Tipicamente, i bambini si avvicineranno al robot e formeranno un legame con esso grazie alla sua capacità di esprimere emozioni con "espressioni facciali".
Ciò consente ai bambini di essere coinvolti nel gioco e la presenza del robot facilita anche le interazioni sociali come la conversazione. Le telecamere del robot registrano anche il comportamento del bambino, supportando la terapia guidata dal medico.
Lavori di riabilitazione fornendo precisione e ripetibilità, consentono di eseguire esercizi su pazienti con un minor coinvolgimento dei terapisti, che possono ridurre i costi e aumentare il numero di persone sottoposte a trattamento (l'esoscheletro supportato è considerato una delle forme più avanzate di robot riabilitativo).
Inoltre, l'accuratezza, irraggiungibile per una persona, consente di ridurre il periodo di riabilitazione grazie a una maggiore efficienza. utilizzo robot riabilitativi tuttavia, per garantire la sicurezza è necessaria la supervisione dei terapisti. I pazienti spesso non notano troppo dolore durante l'esercizio, credendo erroneamente che, ad esempio, una dose maggiore di esercizio porti a risultati più rapidi.
È probabile che un'eccessiva sensazione di dolore venga subito notata dal medico tradizionale, così come un esercizio troppo leggero. È inoltre necessario prevedere la possibilità di un'interruzione di emergenza della riabilitazione utilizzando un robot, ad esempio, se l'algoritmo di controllo fallisce.
Robot Clara (7), creato da USC Interaction Lab. infermiera robot. Si muove lungo percorsi prestabiliti, rilevando gli ostacoli. I pazienti vengono riconosciuti dai codici di scansione posti accanto ai letti. Il robot visualizza le istruzioni preregistrate per gli esercizi di riabilitazione.
La comunicazione a fini diagnostici con il paziente avviene attraverso le risposte "sì" o "no". Il robot è destinato a persone dopo procedure cardiache che devono eseguire esercizi di spirometria fino a 10 volte all'ora per diversi giorni. È stato creato anche in Polonia. robot riabilitativo.
È stato sviluppato da Michal Mikulski, un dipendente del Dipartimento di Controllo e Robotica della Slesian University of Technology di Gliwice. Il prototipo era un esoscheletro, un dispositivo indossato sulla mano del paziente, in grado di analizzare e migliorare la funzione muscolare. Tuttavia, potrebbe servire solo un paziente e sarebbe molto costoso.
Gli scienziati hanno deciso di creare un robot stazionario più economico che potesse aiutare nella riabilitazione di qualsiasi parte del corpo. Tuttavia, con tutto l'entusiasmo per la robotica, vale la pena ricordare che l'uso di robot in medicina è cosparso non solo di rose. In chirurgia, ad esempio, ciò è associato a costi significativi.
La procedura che utilizza il sistema da Vinci, con sede in Polonia, costa circa 15-30 mila. PLN e dopo dieci procedure è necessario acquistare un nuovo set di strumenti. NHF non rimborsa i costi delle operazioni eseguite su queste apparecchiature per un importo di circa 9 milioni di PLN.
Presenta inoltre lo svantaggio di aumentare il tempo necessario per la procedura, il che significa che il paziente deve rimanere più a lungo in anestesia ed essere collegato alla circolazione artificiale (in caso di cardiochirurgia).
