Робомедицина: добро пожаловать в будущее. Медицинские роботы Приоритеты развития робототехники в медицине
В прошлом моем посте о телемедицине было упоминание робота-хирурга Да Винчи, которых на 2010 год было установлено около 1000 в мире. Но это далеко не единственное достижение робототехники, использованное в медицине.
В каких сферах и для чего используют роботов? В хирургии, в качестве сиделок для детей и пожилых, в телемедицине и даже для доставки лекарств. Подробнее - прошу под хабракат.
RIBA
Робот Риба родом из Японии. Его представили в 2009 году. Главное его назначение - это с помощью своих длинных и сильных рук укачивать больных и пожилых людей. Это отличный помощник в клиниках, так как он может переносить пациентов с места на место, или же перекладывать из коляски в кровать.
В 2009 представили RIBA II. Эта версия робота может поднимать пациентов прямо с пола, тогда как первый робот мог брать их только с коляски или кровати. Также грузоподъемность возросла до 176 фунтов, то есть около 80 кг, что на 41 фунт, или 18,5 кг больше, чем в первой версии.
Зачем японцам вообще нужен такой робот? Все дело в долгожительстве. В Японии к 2015 году количество пожилых людей, которым будет нужен уход, по прогнозам достигнет пяти с половиной миллионов человек. Вот и представьте, скольким медсестрам и санитарам придется поднимать ежедневно больных с футона на коляску, с коляски на кровать, обратно и так далее. Роботы для этих целей подходят лучше, а медсестры пусть занимаются своим делом - просто заботятся о пожилых.
А этот робот занесен в Книгу Рекордов Гиннесса как «Самый терапевтический в мире робот». Он оснащен множеством датчиков – прикосновений, света, звука, температуры и положения. Это необходимо для хорошей коммуникации с пациентом, помогает успокоить пациента.
Keepon нужен для того же, но он, по-моему, менее милый. Он танцует и реагирует на прикосновения.
Робот на раздаче
Еще один способ избавить медсестер от рутинной работы, занимая их время более полезными делами - это робот от Murata Machinery Ltd, предназначенный для выдачи лекарств.
Робот от Panasonic также предназначен для того, чтобы доставлять лекарства из аптеки больным. Первая версия этого робота уже могла хранить информацию о 400 пациентах, и выдавать лекарства в соответствии с рецептом по заявке больного или же медицинской сестры.
Телеприсутствие
Возвращаясь к вопросу телемедицины (которую на Хабре, судя по комментариям, считают телепередачами с Малышевой), стоит сказать о роботах телеприсутствия. Это комплексы, способные самостоятельно передвигаться, оснащенные камерами, дисплеями, динамиками и микрофонами, и дополнительно к ним - средствами для проведения диагностики и анализов. Такими средствами может быть как возможность подключения к аппаратам, например УЗИ, так и встроенные приборы - например, для аналиа крови.В Российских реалиях использование таких роботов практически невозможно, потому что у нас везде проблемы с пандусами - что на въезде в клиники, что внутри них. Так что робот сможет передвигаться только в пределах одного этажа максимум, а минимум - в пределах комнаты, неспособный преодолеть здоровенный порожек.
PR-7
Vgo - управление осуществляется по 4G.
Хирургия
PUMA 560 стал первым роботом, использованным в нейрохирургии. Это робот-ассистент, представленный в 1985 году.
В ортопедии при протезировании суставов в 1992 году начали использовать RoboDoc.
Позже появились ассистенты Зевс и Эзоп, но все равно главным действующим лицом при операции был хирург. В конце 1990-х это изменилось с появлением Да Винчи - робота для удаленных операций.
Хирург за пультом видит участок в 3D формате с многократным увеличением и работает с джойстиками. В это время четырехрукий робот делает совершает операцию. Изначально изображение не было объемным, конечно, но потом эту проблему решили.
Минутка трансформеров: ARES от итальянских ученых предназначен для проведения операций, не повреждая кожные покровы. Потому что пациент его проглатывает по частям, и также он выходит потом через кишечник. Внутри робот собирает сам себя, после чего хирург осуществляет операцию.
Обучение: симуляторы пациентов
Отправлять живых пациентов новичкам - не очень гуманно. Гораздо лучше попрактиковаться сначала на роботах, которые справляют естественные потребности, у которых бьется сердце и которые более-менее похожи на человека.Наиболее функциональным роботом этого типа считают HPS (Human Patient Simulator). Он хранит в себе 30 различных профилей пациентов, отличающихся физиологией и индивидуальными реакциями на лекарства. Это могут быть профили здорового ребенка беременной женщины и пожилого алкоголика. Прощупываемый на сонных, плечевых, бедренных, лучевых подколенных артериях пульс меняется в зависимости от давления, робот выдыхает углекислый газ, что отображается на мониторах, а зрачки его реагируют на свет.
Со стоматологами - та же история. Хватит кромсать несчастных людей с больными зубками! Сначала на кошках тренируйтесь. На фото - Hanako 2, родом из Японии, что сразу видно.
Пожалуйста, пишите в комментарии, какие еще роботы должны быть в этой публикации.
В начале 2018 года стало известно об использовании роботов в качестве медсестер. Проект анонсирован в больнице города Нагоя (Япония), в котором находится большой музей, посвященный робототехнике.
В феврале 2018 года в Университетской клинике Нагои (Nagoya University Hospital) запустит четырех роботов Toyota , которые станут помощниками медицинскому персоналу. В частности, на это автоматизированное оборудование возложат функции раздачи медикаментов больным в палатах, доставку анализов и т. п. Роботы смогут передвигаться как по этажу, так и между различными отделениями, которые располагаются на разных этажах.
Каждый робот имеет высоту 125 см, ширину 50 см и глубину 63 см. Максимальная скорость передвижения составляет 3,6 км/ч, максимальный вес перевозимого груза - 30 кг.
Как отмечает издание Engadget, по сути, роботы представляют собой портативные холодильники объемом 90 литров, которые оснащены радарами и камерами для передвижения по медицинскому учреждению. Роботы объезжают людей, а в случае столкновения приносят извинения и вежливо просят пройти. Работники клиники могут вызывать роботов к себе и назначать пункты следования при помощи планшетных компьютеров.
Роботы разработаны совместными усилиями специалистов Университетской клиники Нагои и подразделения Toyota Industries (производит автозапчасти и электронику). Пробный запуск устройств будет проходить в ночную смену - в период с 17:00 до 8:00, когда меньше людей ходят по этажам. В случае успешного тестирования роботы могут быть развернуты в других больницах.
Использование роботов в домах престарелых в Японии
В ноябре 2017 года стало известно о тестировании роботов в нескольких тысячах домов престарелых в Японии . Искусственный интеллект и механические ассистенты помогают персоналу ухаживать за людьми в возрасте и заменяют последним собеседников.
По прогнозам японского правительства, объем рынка роботов, заменяющих медицинских работников для ухода за больными, к 2020 году достигнет 54,3 млрд иен (около $480 млн), увеличившись втрое по сравнению с показателем 2015-го. Расходы здесь гораздо ниже по сравнению с роботами, применяемыми на предприятиях и в сфере услуг.
Одной из причин такого отставания спроса на автоматизированное оборудование, присматривающего за здоровьем людей, является дороговизна. Несмотря на достаточно высокий уровень жизни в Японии, далеко не все пенсионеры могут позволить себе покупку робота .
В Японии предусмотрены субсидии для разработчиков роботов. Дополнительные льготы предоставляются при поставках устройств в лечебно-реабилитационные центры для престарелых и инвалидов. Около 5 тыс. таких учреждений к ноябрю 2017 года задействуют роботов.
Они используются для общения с пациентами, проведения лечебной физкультуры, обхода больничных коридоров для мониторинга за экстренными ситуациями, а робот-пес Aibo от Sony вовсе заменяет домашнего питомца.
В домах престарелых все сильнее распространяются системы, помогающие медперсоналу ухаживать за пожилыми людьми: например, поднимать и перемещать парализованных по этажу.
Роботы еще не смогут полностью заменить людей в социальных учреждениях, однако позволяют персоналу сосредоточиться на общении и других задачах, требующих большего вовлечения, отдав бытовые дела на попечение гаджетов. Кроме того, как показало общенациональное исследование, примерно треть жителей Японии, пользующихся роботами, в итоге стали более активными и независимыми, отмечает издание The Economist.
Прогноз IDC по использованию роботов в медицине
К 2020 году больницы станут активнее использовать роботов. Планируется как клиническое применение, так и автоматизация с их помощью несложных задач, сообщает издание Healthcare IT News со ссылкой на проведенное в 2017 году исследование IDC .
Опрос IDC среди лечебных учреждений на 200 и более койко-мест позволил оценить планы внедрения роботов и дронов . Почти треть респондентов заявили, что уже используют у себя роботов. Такая практика станет обычным явлением для учреждений здравоохранения, как только в больницах и клиниках поймут, каким образом внедрение роботов способно помочь автоматизировать процессы, снизить издержки и улучшить качество оказания медицинских услуг. По оценкам IDC, повсеместное распространение роботов в больницах США произойдет в период от одного года до трех лет.
Интересно, что в отличие от роботов, которые уже успели проникнуть в сферу здравоохранения, беспилотные летательные аппараты (БПЛА) пока не используются лечебными учреждениями. Во всяком случае, такого опыта не оказалось ни у одной из больниц, участвовавших в опросе IDC.
Тем не менее, аналитики убеждены, что в следующие три-пять лет дроны также найдут применение в здравоохранении.
То, как беспилотники могут пригодиться для оказания медицинской помощи, в июне 2017 года стало известно из опыта шведских ученых. С помощью экспериментальных полетов БПЛА специалисты продемонстрировали, что дроны способны на 17 минут быстрее доставлять в нужную точку автоматический внешний дефибриллятор для помощи пациенту, нежели это происходит в случае с обычной машиной скорой помощи.
Слайд 2
Медицинская робототехника
Для восстановительной медицины и реабилитации Роботы для жизнеобеспечения Роботы для диагностики, терапии, хирургии Активные биоуправляемые протезы, экзоскелетоны Массаж точечный и классический, кресла Активные и пассивные движения конечностей в суставах Малоинвазивные для диагностики и хирургии Рентгеновский облучатель наноробот Телеуправление через интернет Перекладка, транспортировка Подвоз лекарств Передача инструментов хирургу поводырь Сервис для пожилых Автоматическая комната
Слайд 3
Робот “Lokomat” для выполнения движений конечностей в бедренных, коленных и голеностопных суставах.
Слайд 4
активный протез коленного сустава Активные протезы и экзоскелетоны
Слайд 5
протезы активные пассивные простейшие тяговые Миотонические биоэлектрические Без обратных связей С обратными связями тяговые
Слайд 6
робот Unimate Puma 560 Первый хирургический робот UnimatePuma 560 был создан в конце 1980-х в Америке. Этот робот, по сути, являлся большой рукой с двумя когтистыми отростками, которые могли врфащаться друг относительно друга. Амплитуда движений - 36 дюймов. Робот имел довольно ограниченный спектр движений, использовался в нейрохирургии для удерживания инструментов при проведении стереотаксической биопсии.
Слайд 7
В 1998 году появился активный робот ZEUS, предназначенный для дистанционной эндоскопической хирургии. Параллельно с ZEUS создавалась другая аналогичная система, получившая название DA VINCI. ZEUS
Слайд 8
HEXAPOD
Слайд 9
Робот по названием «Да Винчи»
Слайд 10
Робот Да Винчи - это прогрессивный хирургический робот, наиболее распространённый в мире. Робот приводится в движение врачом - хирургом и оснащён четырьмя "руками" - одна рука производит съёмку и три руки оперируют - эти руки обладают максимальной степенью свободы и подвижностью, лучшими, чем рука человека. Эти руки вводятся в операционное пространство на теле через тончайшие разрезы и обеспечивают врачу - хирургу не только дополнительные руки для оперирования, но и более совершенную свободу движений по сравнению с обычной операцией. Врач - хирург управляет операцией со своего пульта управления, находящегося около оперируемого пациента и с которого он приводит в движение оперирующие руки и управляет всем, что происходит в операционной.
Слайд 11
Преимущества использования данного прибора Робот обеспечивает хирургу максимальную степень свободы и более хорошую подвижность и, тем самым, даёт ему возможность осуществлять движения, которые человеческая рука не способна выполнять. Рука робота более крепкая и устойчивая, чем человеческая рука Изображение, которое передаёт камера хирургу - это увеличенное трёхмерное изображение, которое облегчает определение местоположения повреждения и его лечение Хирургическое вмешательство является менее инвазивным, чем при обычной операции, так как разрезы на брюшной стенке значительно меньше, чем разрезы при обычной операции Процесс восстановления более быстрый и количество дней пребывания в стационаре меньше Кровотечение из прооперированного участка минимальное и ранний послеоперационный период особенно короток
Слайд 12
Выполняемые операции * Восстановление митрального клапана * Реваскуляризация миокарда * Абляция тканей сердца * Установка эпикардиального электронного стимулятора сердца для бивентрикулярной ресинхронизации * Желудочное шунтирование * Фундопликация по Nissen * Гистерэктомия и миомэктомия * Операции на позвоночнике, замена дисков * Тимэктомия - операция по удалению вилочковой железы * Лобэктомия легкого * Эзофагоэктомия * Резекция опухоли средостения * Радикальная простатэктомия * Пиелопластика * Удаление мочевого пузыря * Радикальная нефрэктомия и резекция почки * Реимплантация мочеточника
Слайд 13
Посмотреть все слайды
Da Vinci
Назначение : хирург
Как устроен : Пока робот-хирург - это не самостоятельно действующий механизм, а послушный 500-килограммовый инструмент в руках врача. У операционного модуля четыре «руки». Три из них оканчиваются миниатюрными хирургическими инструментами - скальпелями и зажимами, а четвертая управляет крошечной видеокамерой. Da Vinci оперирует через сантиметровые проколы, поэтому без камеры не обойтись, зато у пациента почти не остается шрамов. Когда робот «колдует» над больным, хирург-человек сидит за пультом в отдалении от стола. Врач манипулирует джойстиками, которые с ювелирной точностью передают движения пальцев и кисти «рукам» da Vinci. Как и у человеческой кисти, у них семь степеней свободы, но манипуляторы гораздо сильнее, не устают и мгновенно замирают, если хирург отпустит джойстики. Свои действия врач контролирует через окуляр, куда поступает увеличенная до 12 раз картинка с видеокамеры.
Где применяется : Роботы-хирурги da Vinci работают в сотнях клиник по всему миру. В России 20 таких аппаратов. Один из них - в Федеральном центре сердца, крови и эндокринологии им. В.А. Алмазова (СПб.), где da Vinci выполняет около сотни операций в год. Его «конек» - точное и аккуратное удаление лишнего: опухолей, грыж, аневризм.
|
|
|
|
|
|
Kirobo
PARO
HOSPI
RP-VITA
HAL
IBM WatsonФото: AFP/EAST NEWS, CORBIS/FOTO S.A., PANASONIC, DIOMEDIA, REUTERS/VOSTOCK PHOTO, IBM
Научная робототехника – дисциплина, которая предполагает изучение всех особенностей создания роботов. На занятиях учащиеся узнают теоретические основы, историю и законы роботов, особенности их использования в реальной жизни.
Впервые слово «робот» применено чешским драматургом К. Чапеком в 1921 году. Он говорил о рабах, созданных для выполнения желаний человека. Слово robota переводится с чешского как «принудительное рабство».
Практически за 100 лет развития научной робототехники произошли серьезные изменения. Роботы из мира фантастики стали реальностью. Специальные машины применяются практически во всех областях промышленности, добычи полезных ископаемых, медицины. Само же направление стало увлекательным инструментом для получения новых знаний в разных отраслях технических наук, проектирования. У учеников появляется возможность реализовать себя в качестве проектировщиков, техников и даже артистов.
Роботы в современном мире
Активно развивается медицинская робототехника. Многие представляют себе робота в качестве внимательного, всегда вежливого, не устающего врача. Однако сегодня многие ученые говорят о том, что заменить человека техника не может. Она помогает справиться с рутинными задачами, например:
Регистрацией обратившихся за помощью;
- работы с электронными картами;
- предоставление справок.
Роботосекретарей уже создано довольно много. Применяются они в самых разных сферах жизнедеятельности человека. В рамках медицинской робототехники появились и специальные машины, оснащенные специальными камерами для перевозки медикаментов и документов. Такие устройства могут отвечать на вопросы, сопровождать клиентов до нужного места.
Наглядным примером стал Omnicell M5000. Он позволяет оптимизировать работу с медикаментами в стационарах. Машина формирует наборы лекарств для каждого пациента на заранее заданный срок. Это значительно снижает риск возникновения ошибки из-за человеческого фактора. Робот может создать около 50 наборов в час. У обычного медицинского персонала за 60 минут получается сделать только 4 набора.
Использование роботов в промышленности
Активно используется сегодня робототехника в промышленности. Есть три основных типа:
- Управляемые. Предполагают, что каждым действием управляет оператор.
- Автоматические и полуавтоматические. Работают строго по заданной программе.
- Автономные. Совершают последовательные действия без участия человека.
К примерам можно отнести KUKA KR QUANTEC PA. Это один из самых продвинутых палетоукладчиков. Есть разновидность, которая может работать при очень низких температурах. Создан был специально для функционирования в больших морозильных камерах.
Робототехника в промышленности представлена и многофункциональными устройствами. Например, Baxter имеет манипуляторы, которые способны выполнять все те же действия, что и рука человека. Интересным является тот факт, что машина может самостоятельно контролировать прилагаемые усилия.
Stratasys Infinite-Build 3D Demonstrator – еще одна машина, которая является гибридом робота и 3D-принтера. Техника используется в авиационном и космическом производстве, поскольку может производить печать на горизонтальных и вертикальных поверхностях любого размера.
Активно развивается робототехника в Японии. В этой стране были созданы сиделки RIBA и RIBA-II. Их главная задача заключается в переносе пациентов, которые не могут ходить самостоятельно. Машины помогают им садиться из кровати в кресло-коляску и наоборот. Роботы умеют наклоняться, а поверхность рук создана так, чтобы пациент чувствовал себя максимально комфортно.
Интересным является изобретение ученых Техасского университета. Они наделили искусственный интеллект шизофренией. Для эксперимента применялся робот с нейронной сетью, повторяющей мозг человека. Машина не могла нормально запоминать, воспроизводить рассказы. В один момент он даже взял на себя ответственность за террористический акт.
Были созданы специальные модели и для обычных людей. Например, робот-симулятор ребенка. Создан он был тоже в Японии. Такая машина может познакомить будущих родителей со всеми сложностями воспитания. Он умеет выражать эмоции, плакать, просить кушать и пр.
Достижения в мире робототехники для школьников
Сегодня кружок робототехники в школе можно найти во многих странах. Родители часто покупают различные устройства для привлечения интереса к науке. Это привело к тому, что на рынке появились игрушки, которые можно программировать на выполнение различных задач. Остановимся на самых интересных:
- Sphero 2. и Ollie. Предназначены для детей от 8 лет. Игрушку-робота практически невозможно сломать. Она не боится воды, умеет плавать. Управляется со смартфона или планшета.
- KIBO. Довольно простой по внешнему виду конструктор. Он позволяет научиться программировать. Работает следующим образом: сканирует отметки на деревянных кубиках. Каждая надпись обозначает определенное действие.
- LEGO Education WeDo. Робот, которого можно создать самостоятельно. В комплекте есть все необходимое для полноценной работы. Можно докупать дополнительные элементы для расширения возможностей машины.
Обычно на кружках робототехники в школе предлагают самостоятельно собрать свое первое управляемое устройство. Это не только вызывает восторг у большинства детей, но и дает возможность получить новые знания.
Робототехника для детей в Солнечногорске
Сегодня количество кружков, на которых можно получить новые знания в самых продвинутых областях, впечатляет. Робототехника в Солнечногорске, например, привлекает как детей дошкольного возраста, так и подростков. Возможно, именно за ними в будущем будет настоящий прорыв в мире роботов. Педагоги следят за всеми новинками, постоянно обучаются сами. Это позволяет им и детям идти в ногу со временем.
Робототехника в Солнечногорске, как и в других городах, больше имеет познавательную направленность. На сегодняшний день главная задача – заинтересовать детей всех возрастов, научить их применять теоретические знания на практике.
Робототехника для детей в Солнечногорске предполагает небольшие группы, возможность получения индивидуальных консультаций и применение в работе полноценных конструкторов. Дополнительно дети осваивают работу со светодиодами, 3D-моделированием, пайкой. Обучение начинается всегда с основ сборки. По мере освоения материала даются основы программирования, конструирование.
