Doctor Robot - จุดเริ่มต้นของหุ่นยนต์ทางการแพทย์

ไม่จำเป็นต้องเป็นหุ่นยนต์ผู้เชี่ยวชาญที่ควบคุมแขนของลุค สกายวอล์คเกอร์ ที่เราเห็นใน Star Wars (1) เพียงพอสำหรับรถที่จะอยู่เป็นเพื่อนและอาจให้ความบันเทิงแก่เด็กป่วยในโรงพยาบาล (2) - เช่นเดียวกับในโครงการ ALIZ-E ซึ่งได้รับทุนจากสหภาพยุโรป

เป็นส่วนหนึ่งของโครงการนี้ XNUMX หุ่นยนต์หนาวที่เข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลพร้อมกับเด็กที่เป็นเบาหวาน พวกเขาได้รับการตั้งโปรแกรมสำหรับการทำงานทางสังคมอย่างหมดจดพร้อมกับทักษะการพูดและการจดจำใบหน้าตลอดจนงานการสอนต่างๆที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลเกี่ยวกับโรคเบาหวานหลักสูตรอาการและวิธีการรักษา

การเห็นอกเห็นใจในฐานะเพื่อนผู้ประสบภัยเป็นความคิดที่ดี แต่มีรายงานมาจากทุกที่ที่หุ่นยนต์ทำงานด้านการแพทย์อย่างจริงจัง ในหมู่พวกเขา เช่น Veebot ที่ก่อตั้งโดยบริษัทสตาร์ทอัพในแคลิฟอร์เนีย หน้าที่ของเขาคือนำเลือดไปวิเคราะห์ (3)

อุปกรณ์นี้ติดตั้งระบบ "วิชั่น" อินฟราเรดและเล็งกล้องไปที่เส้นเลือดที่เกี่ยวข้อง เมื่อเขาพบแล้ว เขาจะตรวจเพิ่มเติมด้วยอัลตราซาวนด์เพื่อดูว่าเข้ากับช่องเข็มหรือไม่ ถ้าทุกอย่างเรียบร้อยดี เขาก็ปักเข็มแล้วเจาะเลือด

ขั้นตอนทั้งหมดใช้เวลาประมาณหนึ่งนาที ความแม่นยำในการเลือกหลอดเลือดของ Veebot คือ 83 เปอร์เซ็นต์ เล็กน้อย? พยาบาลทำสิ่งนี้ด้วยมือมีผลคล้ายกัน นอกจากนี้ คาดว่า Veebot จะเกิน 90% ในช่วงเวลาของการทดลองทางคลินิก

1. Robot Doctor จากเรื่อง Star Wars

2. หุ่นยนต์ที่มาพร้อมกับเด็กในโรงพยาบาล

พวกเขาต้องทำงานในอวกาศ

แนวคิดในการสร้าง หุ่นยนต์ผ่าตัด ฯลฯ ในช่วงปี 80 และ 90 US NASA ได้สร้างห้องผ่าตัดอัจฉริยะเพื่อใช้เป็นอุปกรณ์สำหรับยานอวกาศและฐานโคจรที่เข้าร่วมในโครงการสำรวจอวกาศ

3. Veebot - หุ่นยนต์สำหรับเก็บและวิเคราะห์เลือด

แม้ว่าโปรแกรมจะปิดตัวลง นักวิจัยที่ Intuitive Surgical ยังคงทำงานเกี่ยวกับศัลยกรรมหุ่นยนต์ โดยบริษัทเอกชนให้ทุนสนับสนุนความพยายาม ผลลัพธ์ที่ได้คือ da Vinci ซึ่งเปิดตัวครั้งแรกในแคลิฟอร์เนียในช่วงปลายยุค 90

แต่ครั้งแรกของโลก หุ่นยนต์ผ่าตัด ได้รับการอนุมัติและอนุมัติให้ใช้ในปี 1994 โดยสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกาคือระบบหุ่นยนต์ AESOP

งานของเขาคือจับและรักษาเสถียรภาพของกล้องในระหว่างการผ่าตัดที่มีการบุกรุกน้อยที่สุด ถัดมาคือ ZEUS หุ่นยนต์สามแขนบังคับทิศทางได้ที่ใช้ในการผ่าตัดผ่านกล้อง (4) ซึ่งคล้ายกับหุ่นยนต์ดาวินชีที่จะมาในภายหลัง

ในเดือนกันยายน 2001 ขณะอยู่ในนิวยอร์ก Jacques Maresco ได้เอาถุงน้ำดีของผู้ป่วยอายุ 68 ปีในคลินิกสตราสบูร์กออกโดยใช้ระบบผ่าตัดหุ่นยนต์ ZEUS

น่าจะเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของ ZEUS เหมือนกับคนอื่นๆ หุ่นยนต์ผ่าตัดเป็นการกำจัดผลจากการสั่นของมือโดยสิ้นเชิง ซึ่งแม้แต่ศัลยแพทย์ที่มีประสบการณ์และดีที่สุดในโลกก็ยังต้องทนทุกข์ทรมาน

4. หุ่นยนต์ ZEUS และสถานีควบคุม

หุ่นยนต์มีความแม่นยำด้วยการใช้ตัวกรองที่เหมาะสมซึ่งกำจัดการสั่นสะเทือนที่ความถี่ประมาณ 6 Hz ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับการจับมือของมนุษย์ ดาวินชี (5) ดังกล่าวมีชื่อเสียงในต้นปี 1998 เมื่อทีมฝรั่งเศสทำการผ่าตัดบายพาสหลอดเลือดหัวใจเดี่ยวครั้งแรกของโลก

ไม่กี่เดือนต่อมา การผ่าตัดลิ้นหัวใจไมตรัลก็สำเร็จ กล่าวคือ การผ่าตัดภายในหัวใจ สำหรับยาในเวลานั้น เหตุการณ์นี้เทียบได้กับการลงจอดของยานสำรวจ Pathfinder บนพื้นผิวดาวอังคารในปี 1997

แขนทั้งสี่ของดาวินชีซึ่งลงท้ายด้วยเครื่องมือ เข้าสู่ร่างกายของผู้ป่วยผ่านแผลเล็กๆ ในผิวหนัง อุปกรณ์นี้ควบคุมโดยศัลยแพทย์ที่นั่งอยู่ที่คอนโซล ซึ่งติดตั้งระบบวิชันซิสเต็ม ซึ่งทำให้ดูไซต์ที่ดำเนินการได้ในสามมิติ ความละเอียดระดับ HD ในสีธรรมชาติ และด้วยกำลังขยาย 10 เท่า

เทคนิคขั้นสูงนี้ช่วยให้สามารถกำจัดเนื้อเยื่อที่เป็นโรคได้อย่างสมบูรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื้อเยื่อที่ได้รับผลกระทบจากเซลล์มะเร็ง ตลอดจนการตรวจสอบตำแหน่งที่เข้าถึงยาก เช่น กระดูกเชิงกรานหรือฐานของกะโหลกศีรษะ

แพทย์คนอื่นๆ สามารถสังเกตการทำงานของดาวินชีได้แม้ในสถานที่ที่อยู่ห่างออกไปหลายพันไมล์ ช่วยให้ขั้นตอนการผ่าตัดที่ซับซ้อนสามารถทำได้โดยใช้ความรู้ของผู้เชี่ยวชาญที่มีชื่อเสียงที่สุด โดยไม่ต้องนำเข้าไปในห้องผ่าตัด

ประเภทของหุ่นยนต์ทางการแพทย์ หุ่นยนต์ผ่าตัด - คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดคือความแม่นยำที่เพิ่มขึ้นและความเสี่ยงที่จะเกิดข้อผิดพลาดลดลง งานฟื้นฟู - อำนวยความสะดวกและสนับสนุนชีวิตของผู้ที่มีความบกพร่องในการทำงานถาวรหรือชั่วคราว (ในช่วงระยะเวลาการกู้คืน) รวมถึงผู้พิการและผู้สูงอายุ  

กลุ่มที่ใหญ่ที่สุดใช้สำหรับ: การวินิจฉัยและการฟื้นฟูสมรรถภาพ (โดยปกติอยู่ภายใต้การดูแลของนักบำบัดโรคและโดยอิสระโดยผู้ป่วยส่วนใหญ่อยู่ในการฟื้นฟูสมรรถภาพทางไกล) การเปลี่ยนตำแหน่งและการออกกำลังกายบนเตียง (เตียงหุ่นยนต์) การปรับปรุงการเคลื่อนไหว (รถเข็นหุ่นยนต์สำหรับผู้พิการและ โครงกระดูกภายนอก) การดูแล (หุ่นยนต์) ความช่วยเหลือด้านวิชาการและการทำงาน (พื้นที่ทำงานของหุ่นยนต์หรือห้องหุ่นยนต์) และการบำบัดความผิดปกติทางปัญญาบางอย่าง (หุ่นยนต์บำบัดสำหรับเด็กและผู้สูงอายุ)

Biorobots เป็นกลุ่มของหุ่นยนต์ที่ออกแบบมาเพื่อเลียนแบบมนุษย์และสัตว์ที่เราใช้เพื่อจุดประสงค์ในการรับรู้ ตัวอย่างคือหุ่นยนต์เพื่อการศึกษาของญี่ปุ่นที่แพทย์ในอนาคตใช้เพื่อฝึกการผ่าตัด หุ่นยนต์ที่แทนที่ผู้ช่วยระหว่างการผ่าตัด - แอปพลิเคชันหลักเกี่ยวข้องกับความสามารถของศัลยแพทย์ในการควบคุมตำแหน่งของกล้องหุ่นยนต์ซึ่งให้ "มุมมอง" ที่ดีของไซต์ที่ดำเนินการ

นอกจากนี้ยังมีหุ่นยนต์โปแลนด์

เรื่องราว หุ่นยนต์ทางการแพทย์ ในโปแลนด์เริ่มต้นในปี 2000 โดยนักวิทยาศาสตร์จาก Zabrze Cardiac Surgery Development Foundation ซึ่งกำลังพัฒนาต้นแบบของตระกูลโรบินฮาร์ต (6) พวกเขามีโครงสร้างแบบแบ่งส่วนที่ช่วยให้คุณสามารถเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมสำหรับการทำงานต่างๆ

โมเดลต่อไปนี้ถูกสร้างขึ้น: RobinHeart 0, RobinHeart 1 - พร้อมฐานอิสระและควบคุมโดยคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรม RobinHeart 2 - ติดกับโต๊ะผ่าตัดโดยมีตัวยึดสองตัวซึ่งคุณสามารถติดตั้งเครื่องมือผ่าตัดหรือเส้นทางการดูด้วยกล้องส่องกล้อง RobinHeart mc2 และ RobinHeart Vision ใช้เพื่อควบคุมกล้องเอนโดสโคป

ผู้ริเริ่ม ผู้ประสานงาน ผู้สร้างสมมติฐาน การวางแผนการดำเนินงาน และการแก้ปัญหาโครงการเมคคาทรอนิกส์มากมาย หุ่นยนต์ผ่าตัดโปแลนด์ โรบินฮาร์ตเป็นหมอ สบิกนิว ณวัฒน์. ร่วมกับ รศ. Zbigniew Religa เป็นพ่อทูนหัวของงานทั้งหมดที่ดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญจาก Zabrze โดยปรึกษาหารือกับศูนย์วิชาการและสถาบันวิจัย

กลุ่มนักออกแบบ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ไอที และช่างเครื่องที่ทำงานเกี่ยวกับ RobinHeart ได้ปรึกษาหารือกับทีมแพทย์อย่างต่อเนื่องเพื่อพิจารณาว่าต้องแก้ไขอะไรบ้าง

“ในเดือนมกราคม 2009 ที่ศูนย์เวชศาสตร์ทดลองของ Medical University of Silesia ใน Katowice เมื่อรักษาสัตว์ หุ่นยนต์ทำงานทั้งหมดที่ได้รับมอบหมายได้อย่างง่ายดาย ขณะนี้กำลังออกใบรับรองสำหรับมัน

6. หุ่นยนต์ทางการแพทย์ของโปแลนด์ RobinHeart

เมื่อเราพบผู้สนับสนุน มันจะเข้าสู่การผลิตซีรีส์” Zbigniew Nawrat จากมูลนิธิเพื่อการพัฒนาการผ่าตัดหัวใจใน Zabrze กล่าว การออกแบบของโปแลนด์มีความเหมือนกันมากกับ American da Vinci - ช่วยให้คุณสร้างภาพ 3 มิติในคุณภาพระดับ HD ขจัดอาการสั่นของมือ และเครื่องมือจะเจาะผู้ป่วยด้วยกล้องส่องทางไกล

RobinHeart ไม่ได้ถูกควบคุมโดยจอยสติ๊กพิเศษ เช่น da Vinci แต่ด้วยปุ่ม ขัดมือเดียว ศัลยแพทย์หุ่นยนต์ สามารถควงเครื่องมือได้ถึง XNUMX ชิ้น ซึ่งยิ่งไปกว่านั้น ยังสามารถลบออกได้ตลอดเวลา เช่น ใช้งานด้วยตนเอง

น่าเสียดายที่อนาคตของหุ่นยนต์ผ่าตัดโปแลนด์ตัวแรกยังคงไม่แน่นอน จนถึงตอนนี้ มี mc2 เพียงตัวเดียวที่ยังไม่ได้ทำการผ่าตัดกับคนไข้ที่มีชีวิต สาเหตุ? มีนักลงทุนไม่เพียงพอ

Dr. Navrat ตามหาพวกมันมาหลายปีแล้ว แต่การนำหุ่นยนต์ RobinHeart มาใช้ในโรงพยาบาลในโปแลนด์ต้องใช้เงินประมาณ 40 ล้าน zł เมื่อเดือนธันวาคมที่ผ่านมา ได้มีการเปิดเผยต้นแบบของหุ่นยนต์ติดตามวิดีโอแบบพกพาน้ำหนักเบาสำหรับการใช้งานทางคลินิกที่หลากหลาย: RobinHeart PortVisionAble

การก่อสร้างได้รับทุนจากศูนย์วิจัยและพัฒนาแห่งชาติ กองทุนจากกองทุนเพื่อการพัฒนาศัลยกรรมหัวใจ และผู้สนับสนุนจำนวนมาก ในปีนี้มีการวางแผนที่จะเปิดตัวอุปกรณ์สามรุ่น หากคณะกรรมการจริยธรรมตกลงที่จะใช้ในการทดลองทางคลินิก พวกเขาจะได้รับการทดสอบในสถานพยาบาล

ไม่ใช่แค่ศัลยกรรม

ในตอนแรก เราพูดถึงหุ่นยนต์ที่ทำงานกับเด็กในโรงพยาบาลและเก็บเลือด ยาสามารถใช้ประโยชน์ "ทางสังคม" ได้มากขึ้นสำหรับเครื่องเหล่านี้

ตัวอย่างคือ นักบำบัดการพูดด้วยหุ่นยนต์ Bandit ก่อตั้งขึ้นที่ University of Southern California ออกแบบมาเพื่อสนับสนุนการบำบัดสำหรับเด็กออทิสติก ดูเหมือนของเล่นที่ออกแบบมาเพื่ออำนวยความสะดวกในการติดต่อกับผู้ป่วย

7. หุ่นยนต์คลาร่าแต่งตัวเป็นพยาบาล

มีกล้องสองตัวอยู่ใน "ดวงตา" และด้วยเซ็นเซอร์อินฟราเรดที่ติดตั้งไว้ หุ่นยนต์ที่เคลื่อนที่ด้วยสองล้อสามารถระบุตำแหน่งของเด็กและดำเนินการที่เหมาะสมได้

โดยค่าเริ่มต้น เขาพยายามเข้าหาผู้ป่วยตัวน้อยก่อน แต่เมื่อเขาวิ่งหนี เขาจะหยุดและชี้ให้เขาเข้าใกล้

โดยทั่วไปแล้ว เด็ก ๆ จะเข้าใกล้หุ่นยนต์และสร้างความผูกพันกับหุ่นยนต์เนื่องจากความสามารถในการแสดงอารมณ์ด้วย "การแสดงออกทางสีหน้า"

สิ่งนี้ทำให้เด็กมีส่วนร่วมในเกม และการปรากฏตัวของหุ่นยนต์ยังอำนวยความสะดวกในการโต้ตอบทางสังคม เช่น การสนทนา กล้องของหุ่นยนต์ยังบันทึกพฤติกรรมของเด็ก ซึ่งสนับสนุนการรักษาที่นำโดยแพทย์

งานฟื้นฟู ให้ความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำ ช่วยให้ทำแบบฝึกหัดกับผู้ป่วยที่มีการมีส่วนร่วมน้อยของนักบำบัด ซึ่งสามารถลดค่าใช้จ่ายและเพิ่มจำนวนผู้ที่รับการรักษา (โครงกระดูกภายนอกที่ได้รับการสนับสนุนถือเป็นหุ่นยนต์ฟื้นฟูรูปแบบหนึ่งที่ทันสมัยที่สุด)

นอกจากนี้ ความแม่นยำที่ไม่สามารถบรรลุได้สำหรับบุคคล ทำให้สามารถลดระยะเวลาในการฟื้นฟูสมรรถภาพเนื่องจากมีประสิทธิภาพมากขึ้น การใช้งาน หุ่นยนต์ฟื้นฟู อย่างไรก็ตามจำเป็นต้องมีการดูแลโดยนักบำบัดเพื่อความปลอดภัย ผู้ป่วยมักไม่สังเกตเห็นความเจ็บปวดมากเกินไประหว่างการออกกำลังกาย โดยหลงเชื่ออย่างผิดๆ ว่า การออกกำลังกายในปริมาณมากจะทำให้ได้ผลลัพธ์เร็วขึ้น

ผู้ให้การรักษาแบบดั้งเดิมรู้สึกเจ็บปวดมากเกินไป เช่นเดียวกับการออกกำลังกายที่เบาเกินไป นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องจัดให้มีความเป็นไปได้ของการหยุดชะงักฉุกเฉินของการฟื้นฟูสมรรถภาพโดยใช้หุ่นยนต์ ตัวอย่างเช่น หากอัลกอริธึมการควบคุมล้มเหลว

Robot Clara (7) สร้างขึ้นโดย USC Interaction Lab หุ่นยนต์พยาบาล. มันเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่กำหนดไว้ ตรวจจับสิ่งกีดขวาง ผู้ป่วยจะรับรู้โดยการสแกนรหัสที่วางอยู่ข้างเตียง หุ่นยนต์จะแสดงคำแนะนำที่บันทึกไว้ล่วงหน้าสำหรับการฝึกฟื้นฟู

การสื่อสารเพื่อวัตถุประสงค์ในการวินิจฉัยกับผู้ป่วยเกิดขึ้นผ่านคำตอบ "ใช่" หรือ "ไม่ใช่" หุ่นยนต์นี้มีไว้สำหรับผู้ที่ทำหัตถการเกี่ยวกับหัวใจซึ่งจำเป็นต้องทำแบบฝึกหัดเกี่ยวกับ spirometry มากถึง 10 ครั้งต่อชั่วโมงเป็นเวลาหลายวัน มันยังถูกสร้างขึ้นในโปแลนด์ หุ่นยนต์ฟื้นฟู.

ได้รับการพัฒนาโดย Michal Mikulski พนักงานของ Department of Control and Robotics ของ Silesian University of Technology ใน Gliwice ต้นแบบคือโครงกระดูกภายนอก ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่สวมอยู่บนมือของผู้ป่วย ซึ่งสามารถวิเคราะห์และปรับปรุงการทำงานของกล้ามเนื้อได้ อย่างไรก็ตาม มันสามารถให้บริการผู้ป่วยได้เพียงคนเดียวและจะมีราคาแพงมาก

นักวิทยาศาสตร์ตัดสินใจสร้างหุ่นยนต์อยู่กับที่ที่ราคาถูกกว่าซึ่งสามารถช่วยในการฟื้นฟูส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายได้ อย่างไรก็ตาม ด้วยความกระตือรือร้นในวิทยาการหุ่นยนต์ จึงควรค่าแก่การจดจำว่าการใช้ หุ่นยนต์ในการแพทย์ ไม่เพียงแต่โรยด้วยดอกกุหลาบเท่านั้น ในการผ่าตัด ตัวอย่างเช่น สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับค่าใช้จ่ายจำนวนมาก

ขั้นตอนการใช้ระบบ da Vinci ซึ่งตั้งอยู่ในโปแลนด์ มีค่าใช้จ่ายประมาณ 15-30 PLN และหลังจากสิบขั้นตอน คุณต้องซื้อชุดเครื่องมือใหม่ NHF จะไม่ชดใช้ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการกับอุปกรณ์นี้เป็นจำนวนเงินประมาณ 9 ล้าน PLN

นอกจากนี้ยังมีข้อเสียของการเพิ่มเวลาที่ใช้ในการผ่าตัดซึ่งหมายความว่าผู้ป่วยจะต้องอยู่ภายใต้การดมยาสลบนานขึ้นและเชื่อมต่อกับการไหลเวียนของเลือดเทียม (ในกรณีของการผ่าตัดหัวใจ)