Медичний робот

Передумова

Наше життя тісно пов'язане з сучасними технологіями. Важко уявити, як люди би обійшлись без персональних комп'ютерів, а підприємства - без потужних вираховуючих центрів. Розвиток технологій потужно вплинуло на медицину. Сьогодні лікарі проводять операції, які ще кілька років тому здавались неймовірними.

Такий прогрес можливий завдяки певним умовам. По-перше, сучасні операційні оснащені новітнім обладнанням, які дозволяють проводити операції більш точно і з меншим ризиком для пацієнта. По-друге, завдяки технологіям підвищується підготовленість лікарів.

Роботи асистенти

Історія роботів-асистентів нараховує уже близько 25 років.В 1985 році була представлена перша хірургічна система - PUMA 560, яка використовувалась в нейрохірургії. Пізніше арсенал хірургів поповнився маніпулятором PROBOT , а в 1992 появилась система RoboDoc, яка застосовувалась при протезуванні суставів.

Усі ці системи були вузькоспеціалізованими установками для забезпечення етапів хірургічних операцій і не являлись повноцінними роботичними системами. В 1993 році появилась роботизована система Aesop фірми Computer Motion Inc - автоматична рука для утримання і змінення положення відеокамери при лапароскопічних операціях. В 1998 році Computer Motion Inc представила більш сучаснішу систему ZEUS. Однак ці системи залишились лише доповненнями, основним інструментом залишалися руки лікаря.

В кінці 90-тих була створена повністю універсальна роботизована хірургічна система з дистанційним управлінням - робот-хірург Da Vinci.

Хірургічна система Da Vinci

Минувші 20 років викликали революційні зміни в хірургічній техніці і технології. Був розроблений новий хірургічний доступ і підхід, який получив назву малоінвазивна хірургія(МІХ).

Революційний рубіж розвитку хірургічної техніки був досягнутий з появленям системи Da Vinci. Вона укомплектована маніпуляторами з штучними зап'ястями, які мають сім ступенів свободи(аналогічно руці людини) і трьохмірною інтуіційною візуалізацією(3D монітором).

Система Da Vinci покращує хірургічне лікування, фундаментально змінюючи хірургію в трьох аспектах:

1.Спростовуючи багато вже розроблених операцій:

Багато хірургічних операцій, які виконуються сьогодні за допомогою стандартної техніки, можна виконувати швидше і простіше за допомогою системми, тому що Da Vinci ствоює обзор і відчуття близькі до відкритої хірургії.

2.Роблячи важкі мінімально інвазивні операції простими.

3.Роблячи можливими нові мінімально інвазивні процедури.

Компоненти хірургічної системи

1.Консоль хірурга.

Використовуючи Da Vinci хірург оперує, комфортно сидячи біля консолі і бачучи трьохиірне зображення операційного поля. Пальці хірурга захоплюють рукоятки під дисплеєм, а зап'ястя розташовуються природньо по відношеню до його очей. Система рівномірно транслює рухи пальців, зап'ясть хірурга в точні рухи хірургічних інструментів всередині пацієнта в реальному часі.

2.Стійка у операційного стола.

Стійка системи тримає до чотирьох електромеханічних рук, які маніпулюють інструментами. Перші дві руки робота, відповідають правій і лівій руці хірурга, тримають інструменти EndoWrist. Третя рука тримає ендоскоп. Четверта рука дозволяє дозволяє добавити третій інструмент, який може знадобитись під час операцій.

3.Інструменти EndoWrist.

Створені по образі людського зап'ястя, інструменти EndoWrist мають навіть більший об'єм рухів чим людська рука. Вони справді просувають хірургічну точність за межі людських можливостей. Маніпулятор з інструментом на своєму кінці має сім степенів рухомості, подібно руці людини.

4.Система обзору InSite.

Система образа InSite з трьохмірним ендоскопом високої чіткості і системою обробки зображень забезпечує природнє зображення операційного поля. Керований роботизований ендоскоп, переносить хірурга "всередену" пацієнта.

Переваги використання хірургічної системи перед відкритою хірургією

1.Покращена точність, швидкість і керування.

Da Vinci може дати хірургу кращу візуалізацію, швидкість, точність і керування , ніж в відкритій хірургії, при використанні в операції 1-2 сантиметрових розрізів.

2.Чудова ергономіка.

Da Vinci - єдина хірургічна система, призначена для роботи сидячи, що не тільки більш комфортно, але й може давати клінічна переваги за рахунок невтомленості лікаря.Система дає природне зрівняння очей і рук на хірургічної консолі, що забезпечує кращу ергономіку, ніж традиційна лапароскопія. Нарешті, так як роботизовані руки дають додаткову механічну силу, хірург тепер може оперувати пацієнтів з вираженим ожирінням.

3.Безпека.

Система Da Vinci зменшує ризик інфікування хірургічної бригади гепатитом, ВІЛ та т.п.

Застосування системи Da Vinci

В даний час системи Da Vinci працюють майже в 500 хірургічних клініках по всьому світу. У 2007р. Єкатеринбурзі на базі Свердловської обласної клінічної лікарні N1 відкрився перший в Росії хірургічний центр, який використовує дану систему. З 2008р. роботизований хірургічний комплекс використовується в медико-хірургічному центрі ім. Пирогова. Планується поступове оснащення подібним системами державних клінічних лікарень та медичних центрів.

Роботи - симулятори пацієнтів

Лідером у виробництві роботів - симуляторів пацієнта, є американська компанія METI (Medical Education Technologies Inc.). Вироблені компанією роботи призначені для відпрацювання навичок прийняття рішень і практичних лікарських інтервенцій в лікуванні патологій.

Роботи-манекени відтворюють функціональні особливості серцево-судинної, дихальної, видільної систем, а також генерують відповідь на різні дії учнів, в т.ч. і введення фармакологічних препаратів. Ця фізіологічна реакція є мимовільної (автоматичної) у відповідь на клінічні впливу. Наявність у роботів людської фізіології - унікальна властивість даних роботів, що не має аналогів у світі і відрізняє їх від усіх інших фантомів і імітаторів.

Так, наприклад, при виконанні ІВЛ1 через неправильно встановлену ендотрахеальну трубку роздувається шлунок манекена, дихання в його легенях не прослуховується, частішає серцебиття, що відображається на прикроватном моніторі, а частий пульс прощупується на зап'ясті і в інших типових точках артеріальної пульсації. У міру прогресування дихальної недостатності розширюються зіниці, поступово наростає симптоматика, хворий впадає в кому, настає смерть.

Робот-симулятор HPS

Робот-манекен HPS (Human Patient Simulator) - найбільш функціональна модель робота-симулятора, що володіє цілим рядом унікальних особливостей конструкції і функціональних характеристик, що не мають аналогів у світі.

1. Моніторинг. Мається інтерфейс підключення реальних медичних прикроватного монітора пацієнта основних виробників для відображення показників кров'яного тиску, хвилинного серцевого викиду, ЕКГ і температури тіла.

2. Газообмін. Робот даної версії здатний споживати кисень, виділяти вуглекислий газ, а також при опції «Анестезія» поглинати або виділяти закис азоту, та інші речовини відповідно до принципів поглинання і розподілу. Концентрація газів на видиху може бути виміряна за допомогою стандартних анестезіологічних апаратів штучної вентиляції легенів, використовуваних в медичній практиці.

3.Іскусственная вентиляція легенів. Вентиляція легень на різних режимах призводить до відповідного виділенню видихається СО2, що відобразиться на зовнішніх моніторах. Спонтанна, ассістіруемое або механічна вентиляція можуть поєднуватися одна з іншою з відповідною зворотного фізіологічною реакцією пацієнта, включаючи тиск в дихальних шляхах.

4. Очі. Очі робота забезпечені зіницями, що реагують на світло. Повіки відкриваються і закриваються залежно від фізіології і фармакології, чи знаходиться він у свідомості чи ні. Мається реакція зіниць на світло, загасаюча в процесі "вмирання" пацієнта.

5.Пульс. Пульс прощупується на сонних, плечових, стегнових, променевих підколінних артеріях. Пульс змінюється автоматично залежно від артеріального тиску.

Фізіологія. Профілі пацієнтів

Симулятор пацієнта HPS має в стандартній комплектації 30 профілів пацієнтів, що розрізняються характеристиками своєї фізіології і мають індивідуальну реакцію на ліки і лікувальні маніпуляції (здоровий чоловік, вагітна жінка, літній пацієнт-хронік, дитина і т.п.)

1. Фармакологічна бібліотека. У фармакологічної бібліотеці понад 50 препаратів, включаючи газоподібні анестетики, можливість ведення внутрішньовенних препаратів з подальшою автоматичною дозозависимой фізіологічною реакцією на введений препарат. Редагування фармакологічної бібліотеки, додавання нових засобів.

2. Клінічні сценарії. Основою імітаційного навчання є комп'ютерні модельованих Клінічні Сценарії. У них описується місце дії і стан пацієнта, мети, необхідне обладнання та медикаменти, а також коментарі для інструктора в зручному електронному форматі. Модельований Клінічний Сценарій запускається на керуючому комп'ютері та в ході навчальної сесії автоматично генерується зміна фізіологічного статусу - залежно від введеного ліки або виконаної маніпуляції.

3. Бездротове управління. Симулятор пацієнта HPS поставляється в комплекті з повнофункціональним бездротовим керуючим комп'ютером, який дозволяє інструкторові управляти всіма аспектами процесу навчання безпосередньо поруч з учнем. Екран і кнопки управління бездротового комп'ютера ідентичні зовні і функціонально головного комп'ютера.

Можливості

В даний час існує багато пристроїв, що роблять сучасну медицину більш ефективною і в даній роботі були розглянуті найбільш інноваційні приклади. Медицина знаходиться в постійному розвитку, тому впровадження роботів у цю сферу є дуже перспективним видом діяльності.

Джерела

1.Вірнуальні технології в медицині. 2007 рік . Київ

2.Официальный сайт компании METI [1]

3.Дистрибьютор медицинского оборудования различных зарубежных компании в России.

4.БОЛЬШАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ МЕДИЦИНЫ 2004. Москва

5.Национальный медико-хирургический Центр имени Н.И.Пирогова,Хромов И. Роботы в медицине.