Доклад "Робототехника в медицине"

Робототехника в медицине.

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Департамента здравоохранения города Москвы

«Медицинский колледж № 1»

Работа Кайсиной Е.А.
группы с11-1
под руководством Смирнова Г.И.

Робототехника в медицине

Кроме развития непосредственно робототехнических технологий в ежедневной жизни, важно, чтобы соответствующие роботы внедрялись в больницы, как часть процессов лечения или других медицинских процедур. Требования к системе должны формироваться на основе четко выявленных потребностей пользователя и получателя услуг. Для успеха на рынке, важно демонстрировать дополнительную пользу при разработке подобных систем. При вводе в ежедневную медицинскую жизнь робототехники, стоит учитывать тот факт, что всему медицинскому персоналу необходимо дать  знания в теории  и в практике для правильного обращения с новыми технологиями. Это деликатный процесс, в рамках которого технология и практика оказания медицинских услуг взаимно влияют друг на друга и должны будут адаптироваться друг к другу.

Шесть направлений использования роботов в медицине

Хирургические роботизированные технологии

В прошлом, людей страдающих эпилепсией, отправляли на травматическую операцию на головном мозге со вскрытием черепной коробки. Сегодня, благодаря техническому прогрессу в области медицины, такие операции проводятся с помощью ограниченного инвазивного проникновения в мозг.

Прототип такого устройства был создан инженерами и учеными из университета Вандербильта. В мозг пациента он проникает через щеку и в этом его главная особенность.

Инвазивная хирургия применяется и при лечении других заболеваний. С помощью хирургического робота Да Винчи по всему миру уже выполнено более полутора миллионов операций. Сегодня это самый массовый хирургический робот. С его помощью выполняются полостные операции различного характера. Это операции на сердце, легких, желудочное шунтирование и еще множество других.

Робот-помощник для медицинского персонала

Так, например, робот  Hospi  способ доставлять больным в палате лекарства или вещи, переданные врачом. Робот RIBA в свою очередь способен доставлять пациентов из палат в специализированный кабинет для проведения лечебных процедур. Тем самым, данные роботы освобождают медицинский персонал от малопродуктивной деятельности.

Роботы для ухода за больными и пожилыми людьми

Уход за больными и пожилыми людьми актуален всегда, ведь это не так легко, как может показаться. В некоторых странах, например в Японии, принимаются специальные программы создания и внедрения таких роботов на государственном уровне.

И число подобных социальных роботов в различных странах непрерывно растет, несмотря на то, что их стоимость доходит до 100 тысяч долларов. Кроме того, роботы помощники постепенно учатся выполнить вообще любые работы по дому. Наиболее популярны модели Paro, Pearl.

Обход по расписанию в домах престарелых

Дома престарелых не могут похвастаться избытком персонала, а занятий у тех же медсестер много. Робот SAM создан для того, чтобы облегчить медикам их нелегкий труд. SAM самостоятельно передвигается из палаты в палату и способен передавать медицинскому персоналу информацию о состоянии их подопечных, а так же, при необходимости, устанавливать видео связь между больным и врачом.

Помимо медицинского работника мобильная платформа SAM может выполнять роль дворецкого, официанта. Как любой робот, предназначенный для использования в окружении людей, он имеет несколько функция, обеспечивающих безопасность.

Потенциал для развития у робота SAM впечатляющий. В дальнейшем планируют оснастить робота системой искусственного интеллекта, которая сможет поддерживать беседу самостоятельно. Мобильная система SAM сможет играть роль семейного робота и обеспечивать, например, видеочат между членами семьи.

Реабилитационные роботы

Забота о реабилитации больных актуальна не менее проблемы ухода за престарелыми гражданами. Аутизм, заболевания двигательной системы, работа с детьми, имеющими недостатки развития, тоже заслуживают внимания инженеров и ученых. Причем их творческий поиск идет в разных направлениях и создаются устройства самого различного типа и вида. От робота гуманоида, до роботов в виде животных или мягких игрушек.

Реабилитационная робототехника включает такие устройства, как протезы или например, роботизированные экзоскелеты или ортезы, которые обеспечивают тренировку, поддержку или замену утраченных активностей или нарушения функций человеческого тела и его структуры. Подобные устройства могут применяться, как в больницах, так и в повседневной жизни пациентов, но требуют первичной настройки медицинскими специалистами и последующего наблюдения за их правильной работой и взаимодействием с пациентом.

Роботы для больных параличом

Последним на сегодня направлением можно считать создание медицинских роботов для помощи людям с парализованными конечностями или тем, кто не в состоянии передвигаться вообще. Также, как и у реабилитационных роботов, используются экзоскелеты и ортезы.

Раскроем эту тему. Пара медицинских статей.

Экзоскелет позволит ребенку ходить

Наиболее распространенная болезнь, грозящая ребенку инвалидностью – церебральный паралич. Только 50% детей, страдающих этим заболеванием, впоследствии смогут передвигаться нормально. Роботизированный экзоскелет, поможет исправить эту ситуацию.

Само заболевание – церебральный паралич, вызывается аномалиями или повреждениями в участках мозга, которые отвечают за движение больного ребенка. В результате нарушается его походка, неправильно развиваются и работают мышцы.

Сегодня во многих мед.центрах используют подвесные системы, помогающие детям вновь вставать на ноги и учиться ходить. Но такую технологию нельзя использовать дома. Проблему решили в Национальном институте здоровья штата Мэриленд (США). Роботизированные экзоскелеты для детей, которые там разработали, полностью мобильны.

Каждый шаг ребенка фиксируются датчиками, информация передается в компьютер, который размещен в рюкзачке на спине ребенка. После обработки, в нужный момент, компьютер воздействует на мышцы ребенка. Таким образом можно корректировать осанку и мышечное напряжение при движении.

Что может исправить ситуацию?

Если оказать корректирующее воздействие на мышечный каркас ребенка в раннем возрасте и постоянно контролировать происходящие изменения, то самой можно избежать несамостоятельность передвижения. Именно для этого и разработан этот роботизированный экзоскелет.

Специалисты Института опробовали свое изделие в реальных условиях. В экспериментах участвовали семь человек, в возрасте от 5 до 19 лет. Они вполне успешно передвигались с помощью экзоскелета, без падений и прочих негативных эффектов. Уже после шести тренировок стали заметны улучшения при ходьбе. В одном случае, лечебный эффект был сравним с результатом, который возможен только после проведения корректирующей хирургической операции.

Исследования буду продолжены, но общий вывод, которые делают специалисты, вполне оптимистичен. Если по 1 часу в день, в течение года ребенок будет передвигаться с помощью этого роботизированного экзоскелета, то у него будет куда больше шансов улучшить свою походку, сохранить возможность почти нормально ходить, став вполне взрослым.

ИИ сможет помочь с освоением протеза

Американские медики и специалисты смоделировали ИИ возможность обучать человека пользоваться протезом.

Методика обучения с помощью ИИ позволила этот процесс значительно ускорить. Пациент, впервые примеривший протез, смог самостоятельно ходить по ровной поверхности уже через 10 минут. Раньше одна лишь настройка протеза занимала большое количество времени и сил специалиста.

Разработчик новой технологии, профессор биомедицинской инженерии в Университете штата Северная Каролина Хелен Хуанг опубликовала результаты своего исследования в январе 2019 года. Она считает результаты своего исследования многообещающими. Человек с помощью ИИ сможет самостоятельно настраивать свой протез.

Я разделяю взгляды Хелен и хотела бы предложить, чтоб в России робототехника внедрялась в работу больниц, ведь это значительно облегчит работу медицинских работников и увеличит шанс выживания при той или иной манипуляции.

К примеру, процесс настройки протеза фокусируется на конкретных параметрах, которые определяют взаимосвязь между силой и движением при использовании роботизированной конечности. Например, некоторые параметры могут определять жесткость коленного сустава или диапазон движения, допустимый при движении ноги вперед-назад. В этом случае роботизированное колено имеет динамическую комбинацию из 12 параметров, что ранее требовало настройки методом проб и ошибок. Сегодня ИИ помогает существенно ускорить и упростить этот процесс.
Дальнейшее развитие внедрения ИИ в обучение по использованию протезов – очень перспективное направление в робототехнике.

Завершить хотела бы статистикой.

Всего в базе данных MAUDE собрана информация о применении медицинских роботов в лечении людей с 2007 года. С этого момента и до конца 2013 года в безе представлена информация о 1,7 миллиона операций, которые проводились с помощью роботов.

Как оказалось, большинство операций и лечебных процедур с участием роботов-хирургов относятся к сфере урологии и гинекологии. Выяснить, что из каждых 100 тысяч операций 550 заканчиваются для больного проблемами. В полутора тысячах случаев эти проблемы были очень серьезны.

По обобщенным данным удалось выяснить, что с 2000 по 2013 год, в 144 случаях пациенты умерли. Конкретной информации о причинах смерти нет. Но та же статистика свидетельствует – только 33,3% летальных исходов вызваны осложнениями в ходе операции. В 7% случаев вину стоит возложить на «человеческий фактор» - ошибки операторов.

1111 случаев, это поражение пациентов электрическим током, причем в 193 случаев последствия были серьезными.
119 случаев, из 1557, причем один из них закончился смертью пациента – попадание фрагментов инструмента в операционное поле. Выделяются системные ошибки робота (23 случая из 536 с одной смертью), самопроизвольные движения робота – 52 случая из 1078 из них два смертельных и проблемы с визуализацией в ходе операции - 18 случаев из 275.

Предполагаемый объем поставок специализированных роботов по всему миру
2009-2017 и (прогнозы) на 2018-2021

http://medrobot.ru/

http://robotrends.ru/pub/1701/medicina-i-robototehnika


https://phys.org/news/2017-06-robots-children-autism.html

https://www.crunchbase.com/organization/luvozo