Robotik saintifik. Robot dalam Perubatan: Kajian Perubatan Robotik Teknologi Moden

Hari ini, kumpulan penyelidik di seluruh dunia cuba meraba-raba konsep penggunaan robot dalam perubatan. Walaupun lebih tepat, mungkin, untuk mengatakan "sudah meraba-raba." Berdasarkan bilangan perkembangan dan minat pelbagai kumpulan saintifik, boleh dikatakan bahawa penciptaan microrobots perubatan telah menjadi hala tuju utama. Ini juga termasuk robot dengan awalan "nano-". Lebih-lebih lagi, kejayaan pertama dalam bidang ini dicapai secara relatif baru-baru ini, hanya lapan tahun yang lalu.

Pada tahun 2006, sepasukan penyelidik yang diketuai oleh Sylvain Martel menjalankan eksperimen pertama yang berjaya di dunia dengan melancarkan robot kecil sebesar bola kandang air pancut ke dalam arteri karotid seekor babi hidup. Pada masa yang sama, robot itu bergerak di sepanjang semua "titik jalan" yang diberikan kepadanya. Dan selama bertahun-tahun yang telah berlalu sejak itu, mikrorobotik telah agak maju.

Salah satu matlamat utama jurutera hari ini adalah untuk mencipta robot perubatan sedemikian yang akan dapat bergerak bukan sahaja melalui arteri besar, tetapi juga melalui saluran darah yang agak sempit. Ini akan membolehkan rawatan kompleks dijalankan tanpa campur tangan pembedahan traumatik sedemikian.

Tetapi ini jauh dari satu-satunya potensi manfaat mikrorobot. Pertama sekali, mereka akan berguna dalam rawatan kanser dengan menghantar ubat terus kepada keganasan dengan cara yang disasarkan. Sukar untuk menilai terlalu tinggi nilai peluang ini: semasa kemoterapi, ubat dihantar melalui penitis, menyebabkan tamparan teruk ke seluruh badan. Malah, ia adalah racun kuat yang merosakkan banyak organ dalaman dan, untuk syarikat, tumor itu sendiri. Ini setanding dengan pengeboman permaidani untuk memusnahkan sasaran tunggal yang kecil.

Tugas mencipta robot mikro tersebut adalah di persimpangan beberapa disiplin saintifik. Sebagai contoh, dari sudut pandangan fizik - bagaimana untuk membuat objek kecil itu bergerak secara bebas dalam cecair likat, yang baginya adalah darah? Dari sudut pandangan kejuruteraan - bagaimana untuk menyediakan robot dengan tenaga dan bagaimana untuk mengesan pergerakan objek kecil melalui badan? Dari sudut pandangan biologi - apakah bahan yang digunakan untuk pembuatan robot supaya ia tidak membahayakan tubuh manusia? Dan idealnya, robot harus biodegradable supaya mereka tidak perlu menyelesaikan masalah penyingkiran mereka dari badan.

Satu contoh bagaimana microrobots boleh "mencemarkan" badan pesakit ialah "bio-roket".

Versi microrobot ini ialah teras titanium yang dikelilingi oleh cangkerang aluminium. Diameter robot ialah 20 µm. Aluminium bertindak balas dengan air, di mana gelembung hidrogen terbentuk pada permukaan cangkerang, yang menolak keseluruhan struktur. Di dalam air, "bio-roket" seperti itu berenang dalam satu saat pada jarak yang sama dengan 150 diameternya. Ini boleh dibandingkan dengan seorang lelaki tinggi dua meter yang berenang 300 meter dalam satu saat, 12 kolam. Enjin kimia sedemikian berfungsi selama kira-kira 5 minit kerana penambahan galium, yang mengurangkan keamatan pembentukan filem oksida. Iaitu, rizab kuasa maksimum adalah kira-kira 900 mm dalam air. Arah pergerakan diberikan kepada robot oleh medan magnet luaran, dan ia boleh digunakan untuk penghantaran dadah yang disasarkan. Tetapi hanya selepas "caj" habis, pesakit akan mendapati taburan belon mikro dengan cangkang aluminium, yang tidak mempunyai kesan yang baik pada tubuh manusia, tidak seperti titanium neutral secara biologi.

Microrobots mestilah sangat kecil sehingga hanya menskalakan teknologi tradisional kepada saiz yang betul tidak akan berfungsi. Tiada bahagian standard dengan saiz yang sesuai juga dihasilkan. Dan walaupun mereka melakukannya, mereka tidak akan sesuai untuk keperluan khusus tersebut. Oleh itu, penyelidik, seperti yang telah berlaku berkali-kali dalam sejarah ciptaan, mencari inspirasi dari alam semula jadi. Sebagai contoh, dalam bakteria yang sama. Pada mikro, dan lebih-lebih lagi di peringkat nano, undang-undang fizikal yang sama sekali berbeza beroperasi. Khususnya, air adalah cecair yang sangat likat. Oleh itu, lain-lain penyelesaian kejuruteraan untuk memastikan pergerakan robot mikro. Bakteria sering menyelesaikan masalah ini dengan bantuan silia.

Awal tahun ini, pasukan penyelidik dari Universiti Toronto mencipta prototaip mikrorobot sepanjang 1 mm, dikawal oleh medan magnet luaran dan dilengkapi dengan dua pencengkam. Pemaju berjaya membina jambatan dengannya. Selain itu, robot ini boleh digunakan bukan sahaja untuk penghantaran dadah, tetapi juga untuk pembaikan tisu mekanikal dalam sistem peredaran darah dan organ.

Robot berotot

Satu lagi trend menarik dalam mikrorobotik ialah robot yang dipacu otot. Sebagai contoh, terdapat projek sedemikian: dirangsang oleh elektrik sel otot, yang mana robot dilampirkan, yang "rabung"nya diperbuat daripada hidrogel.

Sistem ini, sebenarnya, menyalin penyelesaian semula jadi yang terdapat dalam organisma kebanyakan mamalia. Sebagai contoh, dalam tubuh manusia, penguncupan otot dihantar ke tulang melalui tendon. Dalam biorobot ini, apabila sel mengecut di bawah tindakan elektrik, "rabung" membengkok dan palang silang, yang bertindak sebagai kaki, tertarik antara satu sama lain. Jika salah seorang daripada mereka, apabila membengkokkan "rabung", bergerak jarak yang lebih pendek, maka robot bergerak ke arah "kaki" ini.

Terdapat satu lagi visi tentang mikrorobot perubatan yang sepatutnya: lembut, mengulangi bentuk pelbagai makhluk hidup. Sebagai contoh, berikut ialah robo-bee (RoboBee).

Benar, ia tidak bertujuan untuk tujuan perubatan, tetapi untuk beberapa yang lain: pendebungaan tumbuhan, operasi mencari dan menyelamat, pengesanan bahan toksik. Pengarang projek itu, tentu saja, tidak menyalin secara membuta tuli ciri anatomi lebah. Sebaliknya, mereka menganalisis dengan teliti pelbagai "binaan" organisma pelbagai serangga, menyesuaikan dan menterjemahkannya ke dalam mekanik.

Atau satu lagi contoh penggunaan "binaan" yang terdapat dalam alam semula jadi - mikrorobot dalam bentuk moluska bivalve. Ia bergerak dengan bantuan menghempas "penutup", dengan itu mencipta aliran jet. Dengan saiz kira-kira 1 mm, ia boleh berenang di dalam manusia bebola mata. Seperti kebanyakan robot perubatan lain, "kerang" ini menggunakan medan magnet luaran sebagai sumber kuasa. Tetapi terdapat perbezaan penting - ia hanya menerima tenaga untuk pergerakan, medan itu sendiri tidak menggerakkannya, tidak seperti kebanyakan jenis microrobots lain.

robot besar

Sudah tentu, hanya microrobots yang diletakkan Teknologi perubatan tidak terhad. Dalam filem dan buku fantasi, robot perubatan biasanya dipersembahkan sebagai pengganti pakar bedah manusia. Seperti, ini adalah sejenis peranti besar yang dengan cepat dan sangat tepat melakukan semua jenis manipulasi pembedahan. Dan tidak menghairankan bahawa idea ini adalah antara yang pertama dilaksanakan. Sudah tentu, robot pembedahan moden tidak dapat menggantikan seseorang secara keseluruhan, tetapi mereka sudah dipercayai sepenuhnya dengan jahitan. Ia juga digunakan sebagai sambungan tangan pakar bedah, seperti manipulator.

Walau bagaimanapun, dalam persekitaran perubatan, pertikaian mengenai kesesuaian menggunakan mesin sedemikian tidak reda. Ramai pakar berpendapat bahawa robot tersebut tidak memberikan faedah istimewa, tetapi disebabkan harganya yang tinggi, mereka meningkatkan kos perkhidmatan perubatan dengan ketara. Sebaliknya, terdapat kajian yang menyatakan pesakit kanser prostat yang menjalani pembedahan dengan pembantu robot memerlukan penggunaan yang kurang intensif pada masa hadapan. ubat hormon dan radioterapi. Secara umum, tidak menghairankan bahawa usaha ramai saintis diarahkan kepada penciptaan microrobots.

Projek yang menarik ialah Robonaut, robot teleperubatan yang direka untuk membantu angkasawan. Ini masih merupakan projek percubaan, tetapi pendekatan ini boleh digunakan bukan sahaja untuk menyediakan orang yang penting dan mahal dalam latihan sebagai angkasawan. Robot teleperubatan juga boleh digunakan untuk memberikan bantuan di pelbagai kawasan yang sukar dicapai. Sudah tentu, ini hanya dinasihatkan jika lebih murah untuk memasang robot di rumah sakit di beberapa taiga terpencil atau kampung pergunungan daripada mengekalkan paramedik dengan gaji.

Dan robot perubatan ini lebih khusus lagi, ia digunakan untuk merawat kebotakan. ARTAS secara automatik "menggali" folikel rambut dari kulit kepala pesakit berdasarkan gambar resolusi tinggi. Kemudian doktor manusia secara manual memperkenalkan "tuaian" ke kawasan botak.

Namun, dunia robot perubatan sama sekali tidak membosankan seperti yang mungkin dilihat oleh orang yang tidak berpengalaman. Lebih-lebih lagi, ia sedang berkembang secara aktif, terdapat pengumpulan idea, hasil percubaan, dan pendekatan yang paling berkesan sedang dicari. Dan siapa tahu, mungkin semasa hidup kita perkataan "pakar bedah" bermaksud doktor bukan dengan pisau bedah, tetapi dengan balang microrobots, yang akan cukup untuk ditelan atau diperkenalkan melalui penitis.

". Terjemahan ke dalam laman editorial Rusia

2.3 Perubatan dan robotik

2.3.1 Gambaran keseluruhan kawasan

Penjagaan kesihatan dan robot

Akibat perubahan demografi di banyak negara, sistem penjagaan kesihatan menghadapi tekanan yang semakin meningkat kerana mereka perlu memberi perkhidmatan kepada penduduk yang semakin tua. Apabila permintaan untuk perkhidmatan meningkat, prosedur sedang diperbaiki, yang membawa kepada hasil yang lebih baik. Pada masa yang sama, kos menyediakan perkhidmatan perubatan, walaupun terdapat penurunan dalam bilangan orang yang bekerja dalam bidang penjagaan perubatan.

Aplikasi teknologi, termasuk robotik, nampaknya menjadi sebahagian daripada penyelesaian yang mungkin. Dalam dokumen ini, bidang perubatan dibahagikan kepada tiga sub-kawasan:

- Robot untuk hospital (Robotik Klinikal): Anda boleh menentukan sistem robotik yang sepadan sebagai sistem yang menyediakan proses "penjagaan" dan "penyembuhan". Pertama sekali, ini adalah robot untuk diagnostik, rawatan, campur tangan pembedahan dan pentadbiran ubat-ubatan, serta dalam sistem kecemasan. Robot ini dikendalikan oleh kakitangan hospital atau profesional penjagaan pesakit terlatih.

- Robot untuk pemulihan (Pemulihan): Robot sedemikian menyediakan penjagaan selepas pembedahan atau selepas trauma apabila interaksi fizikal secara langsung dengan sistem robotik sama ada akan mempercepatkan proses pemulihan (pemulihan) atau menyediakan penggantian untuk fungsi yang hilang (contohnya, apabila ia berkaitan dengan kaki palsu atau lengan).

- Robot tambahan (Robot bantu): Segmen ini termasuk aspek robotik lain yang digunakan dalam amalan perubatan, apabila tujuan utama sistem robotik adalah untuk memberikan sokongan sama ada kepada orang yang menyediakan rawatan perubatan atau terus kepada pesakit, tidak kira sama ada ia adalah hospital atau institusi perubatan lain.

Kesemua subdomain ini dicirikan oleh keperluan untuk menyediakan sistem keselamatan yang mengambil kira keperluan klinikal pesakit. Biasanya, sistem ini diurus atau dikonfigurasikan oleh kakitangan hospital yang berkelayakan.

Robotik perubatan bukan sekadar teknologi

Sebagai tambahan kepada pembangunan teknologi robotik secara langsung, adalah penting bahawa robot yang sesuai diperkenalkan sebagai sebahagian daripada proses rawatan di hospital atau prosedur perubatan lain. Keperluan sistem hendaklah berdasarkan keperluan pengguna dan penerima perkhidmatan yang dikenal pasti dengan jelas. Apabila membangunkan sistem sedemikian, adalah penting untuk menunjukkan nilai tambah yang boleh mereka sediakan apabila dilaksanakan, yang penting untuk kejayaan berterusan dalam pasaran. Mendapatkan nilai tambah memerlukan penglibatan langsung profesional perubatan, serta pesakit, dalam proses pembangunan teknik ini, baik pada peringkat reka bentuk dan pelaksanaan pembangunan robot. Pembangunan sistem dalam konteks persekitaran aplikasi masa depan mereka memastikan pihak berkepentingan terlibat. Pemahaman yang jelas tentang amalan perubatan sedia ada, keperluan yang jelas untuk melatih kakitangan perubatan untuk menggunakan sistem, dan memiliki pelbagai maklumat yang mungkin diperlukan untuk pembangunan adalah faktor kritikal dalam mewujudkan sistem yang sesuai untuk pelaksanaan selanjutnya. Pengenalan robot dalam latihan perubatan akan memerlukan penyesuaian keseluruhan sistem penyampaian penjagaan kesihatan. Ia adalah proses yang rumit di mana teknologi dan amalan dalam penyampaian penjagaan kesihatan saling mempengaruhi dan perlu menyesuaikan diri antara satu sama lain. Dari permulaan pembangunan, adalah penting untuk mengambil kira aspek "saling bergantung" ini.

Pembangunan robot untuk keperluan perubatan merangkumi pelbagai jenis aplikasi berpotensi yang berbeza. Mari kita pertimbangkan di bawah, dalam konteks tiga segmen pasaran utama yang dikenal pasti sebelum ini.

Robot untuk hospital

Segmen ini diwakili oleh pelbagai aplikasi. Sebagai contoh, kategori berikut boleh dibezakan:

Sistem yang secara langsung meningkatkan keupayaan pakar bedah dari segi ketangkasan (fleksibiliti dan ketepatan) dan kekuatan;

Sistem yang membenarkan diagnostik dan campur tangan jauh. Kategori ini boleh termasuk kedua-dua sistem teleoperated, apabila doktor boleh berada pada jarak yang lebih besar atau lebih kecil dari pesakit, dan sistem untuk digunakan di dalam badan pesakit;

Sistem yang menyediakan sokongan semasa prosedur diagnostik;

Sistem yang menyediakan sokongan semasa prosedur pembedahan.

Selain aplikasi hospital ini, terdapat beberapa aplikasi sampingan hospital, termasuk robot pensampelan, ujian makmal sampel tisu dan perkhidmatan lain yang diperlukan dalam amalan hospital.

Robot untuk pemulihan

Robotik pemulihan termasuk peranti seperti prostesis atau, sebagai contoh, exoskeleton atau ortos robot yang menyediakan latihan, sokongan atau penggantian untuk aktiviti yang hilang atau kefungsian terjejas. badan manusia dan strukturnya. Peranti sedemikian boleh digunakan di hospital dan di Kehidupan seharian pesakit, tetapi biasanya memerlukan persediaan awal oleh profesional perubatan dan pemantauan seterusnya terhadap operasi dan interaksi yang betul mereka dengan pesakit. Pemulihan selepas operasi, terutamanya dalam ortopedik, diramalkan menjadi aplikasi utama untuk robot tersebut.

Sokongan pakar dan robotik bantuan

Segmen ini termasuk robot bantuan yang bertujuan untuk digunakan di hospital atau di persekitaran rumah, yang direka bentuk untuk membantu kakitangan hospital atau penjaga dengan tugas rutin. Ia boleh diperhatikan perbezaan yang ketara dalam reka bentuk dan pelaksanaan sistem robotik yang berkaitan dengan tempat dan keadaan penggunaannya. Dalam konteks penggunaan kakitangan mahir, sama ada dalam persekitaran hospital atau di rumah apabila menggunakan robot untuk menjaga orang tua, pembangun boleh bergantung kepada orang yang berkelayakan untuk mengendalikan robot. Robot sedemikian mesti memenuhi keperluan dan piawaian hospital dan sistem penjagaan kesihatan serta mempunyai sijil yang sesuai. Robot ini akan membantu kakitangan institusi perubatan masing-masing dalam kerja harian mereka, terutamanya jururawat dan penjaga. Sistem robotik sedemikian sepatutnya membolehkan jururawat menghabiskan lebih banyak masa dengan pesakit, mengurangkan tekanan fizikal, contohnya, robot akan dapat mengangkat pesakit untuk menjalankan operasi rutin yang diperlukan bersamanya.

2.3.2 Peluang sekarang dan akan datang

Robotik untuk perubatan adalah bidang pembangunan yang sangat kompleks kerana sifatnya yang pelbagai disiplin dan keperluan untuk memenuhi pelbagai keperluan yang ketat, serta hakikat bahawa dalam banyak kes sistem robotik perubatan berinteraksi secara fizikal dengan orang yang juga boleh berada dalam keadaan yang sangat terdedah. . Berikut adalah peluang utama yang wujud dalam segmen perubatan yang telah kami kenal pasti.

2.3.2.1 Robot hospital

Ini adalah robot untuk pembedahan, diagnostik dan terapi. Pasaran untuk robot pembedahan adalah bersaiz besar. Keupayaan bantuan robotik boleh digunakan dalam hampir semua bidang - kardiologi, vaskular, ortopedik, onkologi dan neurologi.

Sebaliknya, terdapat banyak cabaran teknikal yang berkaitan dengan had saiz, kekangan alam sekitar dan bilangan teknologi yang kecil yang tersedia untuk kegunaan segera dalam persekitaran hospital.

Selain masalah teknologi, terdapat juga masalah komersial. Sebagai contoh, berkaitan dengan fakta bahawa Amerika Syarikat cuba mengekalkan kedudukan monopoli dalam pasaran ini disebabkan oleh jumlah harta intelek. Keadaan ini boleh dielakkan hanya dengan membangunkan perkakasan, perisian dan konsep kawalan yang asasnya baharu. Selain itu, perkembangan sedemikian memerlukan sokongan kewangan yang kukuh untuk pembangunan berkos tinggi, tetapi perlu dan berkaitan ujian klinikal. Bidang biasa di mana peluang wujud pada masa ini:

Pembedahan Invasif Minima (MIS)

Kejayaan boleh dicapai di sini dengan membangunkan sistem yang boleh mengembangkan fleksibiliti pergerakan instrumen melebihi had anatomi tangan pakar bedah, meningkatkan kecekapan, atau menambah sistem dengan maklum balas (contohnya, untuk menilai daya tekanan), atau tambahan data untuk membantu prosedur. Penembusan pasaran yang berjaya mungkin bergantung pada keberkesanan kos produk, mengurangkan masa penggunaan dan mengurangkan latihan tambahan yang diperlukan untuk mempelajari cara menggunakan sistem robotik. Mana-mana sistem yang dibangunkan mesti jelas menunjukkan "nilai tambah" dalam konteks pembedahan. Pelaksanaan dan penilaian perintis klinikal semasa ujian sedemikian di klinik adalah penting untuk sistem itu diterima oleh komuniti pembedahan.

Berbanding dengan bidang pembedahan invasif minimum yang lain, sistem robotik bantuan mempunyai potensi untuk menyediakan pakar bedah dengan kawalan yang lebih baik terhadap instrumen pembedahan, serta penglihatan yang lebih baik semasa pembedahan. Pakar bedah tidak lagi perlu berdiri semasa keseluruhan operasi, jadi dia tidak letih secepat pendekatan tradisional. Gegaran tangan hampir boleh ditapis sepenuhnya oleh perisian robot, yang amat penting untuk aplikasi dalam pembedahan skala mikro seperti pembedahan mata. Secara teorinya, robot pembedahan boleh digunakan hampir 24 jam sehari, menggantikan pasukan pembedahan yang bekerja dengannya.

Robotik boleh memberikan pemulihan yang cepat, pengurangan kecederaan dan pengurangan kesan negatif pada tisu pesakit, serta mengurangkan dos radiasi yang diperlukan. Instrumen pembedahan robotik boleh memuatkan otak doktor, memendekkan keluk pembelajaran dan meningkatkan ergonomik aliran kerja untuk pakar bedah. Terapi yang dikekang oleh had tubuh manusia juga menjadi mungkin dengan peralihan kepada penggunaan teknologi robotik. Sebagai contoh, robot dan alatan fleksibel generasi baharu yang boleh mencapai organ terperap dalam badan manusia, mengurangkan saiz hirisan kemasukan dalam tubuh manusia, atau mengetepikan bukaan semula jadi dalam tubuh manusia untuk melakukan operasi pembedahan.

Dalam jangka panjang, penggunaan sistem pembelajaran dalam pembedahan dapat mengurangkan kerumitan operasi dengan meningkatkan aliran informasi berguna yang akan diterima oleh pakar bedah semasa pembedahan. Faedah lain yang berpotensi termasuk keupayaan untuk meningkatkan keupayaan pasukan paramedik ("ER") untuk melaksanakan prosedur kecemasan klinikal standard menggunakan robot dalam keadaan padang, serta melakukan operasi tele-pembedahan di tapak terpencil, di mana hanya terdapat robot yang sesuai dan tiada pakar bedah yang berkelayakan.

Kemungkinan berikut boleh dibezakan:

Alat serasi baharu yang menyediakan peningkatan keselamatan sambil mengekalkan keupayaan manipulasi penuh, termasuk alatan tegar. Melalui penggunaan kaedah kawalan baharu atau penyelesaian khas (yang, sebagai contoh, boleh dibina ke dalam instrumen atau luarannya), fungsi instrumen boleh diselaraskan dalam masa nyata untuk memastikan keserasian atau kestabilan, apabila lebih penting;

Pengenalan teknologi bantuan yang lebih baik yang membimbing dan memberi amaran kepada pakar bedah semasa operasi, yang membolehkan kita bercakap tentang memudahkan penyelesaian tugas pembedahan dan mengurangkan bilangan kesilapan perubatan. "Sokongan latihan" ini harus meningkatkan "keserasian" peralatan dan pakar bedah, yang akan memastikan intuitif dan tiada keraguan apabila menggunakan sistem.

Menggunakan tahap autonomi robot yang sesuai dalam amalan pembedahan sehingga autonomi lengkap prosedur tertentu yang ditentukan dengan baik, contohnya: autopsi autonomi; mengambil sampel darah (Veebot); biopsi; automasi sebahagian daripada prosedur pembedahan (simpulan mengetatkan, menyokong kamera...). Meningkatkan autonomi berpotensi untuk meningkatkan kecekapan.

- Instrumen pembedahan "Pintar" pada asasnya dikawal secara bersyarat oleh pakar bedah. Instrumen ini berhubung terus dengan tisu dan meningkatkan tahap kemahiran pakar bedah. Pengecilan dan penyederhanaan instrumen pembedahan pada masa hadapan, serta ketersediaan prosedur pembedahan di dalam dan di luar "teater operasi" adalah cara utama untuk membangunkan teknologi sedemikian.

Pendidikan: Menyediakan model yang tepat dari segi fizikal, yang dicapai melalui penggunaan alatan dengan maklum balas sentuhan, memberikan potensi untuk meningkatkan pembelajaran, kedua-dua pada peringkat awal pembelajaran, dan apabila mencapai kemahiran kerja yang yakin. Keupayaan untuk mensimulasikan pelbagai keadaan dan kerumitan juga boleh meningkatkan keberkesanan jenis pembelajaran ini. Pada masa ini, kualiti maklum balas sentuhan masih mengandungi beberapa batasan, yang menjadikannya sukar untuk menunjukkan keunggulan jenis pembelajaran ini.

Sampel Klinikal: Terdapat banyak aplikasi untuk sistem pensampelan luar talian, daripada sistem untuk mengambil sampel darah dan sampel tisu untuk biopsi kepada teknik autopsi yang kurang invasif.

2.3.2.2 Robotik untuk pemulihan dan prostetik

Robotik pemulihan merangkumi pelbagai jenis pelbagai bentuk pemulihan dan boleh dibahagikan kepada sub-segmen. Di Eropah, terdapat industri yang agak kukuh dalam sektor ini dan interaksi aktif dengannya akan mempercepatkan pembangunan teknologi.

Cara pemulihan

Ini adalah produk yang boleh digunakan selepas kecederaan atau selepas pembedahan untuk melatih dan menyokong pemulihan. Peranan alatan ini adalah untuk menyokong pemulihan dan mempercepatkan pemulihan, sambil melindungi dan menyokong pengguna. Sistem sedemikian boleh digunakan dalam persekitaran hospital di bawah pengawasan kakitangan perubatan atau boleh digunakan sebagai latihan bersendirian, dengan peranti mengawal atau menyekat pergerakan, seperti yang diperlukan dalam kes tertentu. Sistem sedemikian juga boleh menyediakan data berharga tentang proses pemulihan dan memantau keadaan secara lebih langsung berbanding ketika memerhati pesakit dalam persekitaran hospital.

Alat Gantian Berfungsi

Tujuan sistem robotik sedemikian adalah untuk menggantikan fungsi yang hilang. Ini mungkin akibat penuaan atau kecederaan traumatik. Peranti sedemikian sedang dibangunkan untuk meningkatkan mobiliti dan kemahiran motor pesakit. Ia boleh dilakukan sebagai prostesis, exoskeleton atau peranti ortopedik.

Dalam sistem pemulihan lanjutan, adalah penting bagi pengilang Eropah yang sedia ada terlibat dalam proses sebagai peserta pasaran yang terkenal, dan klinik serta rakan kongsi klinik yang berkaitan terlibat dalam proses pembangunan. Eropah kini mendahului dunia dalam bidang ini.

Pemulihan neuro

(Rangkaian COST TD1006, Rangkaian Eropah untuk Robotik untuk Pemulihan Neuro menyediakan platform untuk pertukaran definisi piawai dan contoh pembangunan di seluruh Eropah).

Beberapa peranti pemulihan neuro robotik sedang digunakan, kerana ia masih belum diterima pakai secara meluas. Robotik digunakan untuk pemulihan selepas strok dalam fasa selepas akut dan patologi neuro-motor lain seperti penyakit Parkinson, multiple sclerosis dan ataxia. Keputusan positif dengan penggunaan robot (tidak lebih buruk atau lebih baik daripada terapi tradisional) untuk tujuan pemulihan mula disahkan oleh hasil penyelidikan. Baru-baru ini, keputusan positif juga telah disahkan oleh penyelidikan neuroimaging. Telah terbukti bahawa integrasi dengan FES menunjukkan peningkatan dalam hasil positif (kedua-dua untuk sistem otot, dan untuk periferi dan untuk sistem motor pusat). Latihan biofeedback dan antara muka permainan mula dilihat sebagai penyelesaian yang boleh dilaksanakan, tetapi sistem sedemikian masih di peringkat awal pembangunan.

Untuk membangunkan sistem yang boleh dilaksanakan, beberapa masalah mesti diselesaikan. Ini adalah peranti kos rendah, hasil ujian klinikal yang terbukti, proses yang jelas untuk menilai keadaan pesakit. Keupayaan sistem untuk mengenal pasti niat pengguna dengan betul dan dengan itu menghalang kecederaan pada masa ini mengehadkan keberkesanan sistem tersebut. Kawalan dan mekatronik disepadukan untuk memenuhi keupayaan tubuh manusia, termasuk beban kognitif, berada di peringkat awal pembangunan. Penambahbaikan dalam kebolehpercayaan dan masa beroperasi mesti dibuat sebelum sistem yang berdaya maju secara komersial boleh dibangunkan. Selain itu, matlamat pembangunan mestilah masa dan permintaan penggunaan yang pantas oleh ahli terapi.

Prostetik

Kemajuan ketara boleh dicapai dalam bidang penghasilan prostesis pintar yang mampu menyesuaikan diri dengan ciri-ciri pergerakan pengguna dan keadaan persekitaran. Robotik berpotensi untuk menggabungkan keupayaan pembelajaran kendiri yang lebih baik dengan peningkatan fleksibiliti dan kawalan, terutamanya untuk prostesis. anggota atas dan prostesis pergelangan tangan. Bidang penyelidikan tertentu termasuk keupayaan untuk menyesuaikan diri dengan kawalan separa autonomi peribadi, penyediaan sensitiviti buatan melalui maklum balas, pengesahan yang lebih baik, kecekapan tenaga yang dipertingkatkan, pemulihan kuasa diri, pemprosesan isyarat mioelektrik yang lebih baik. Prostesis pintar dan ortosis, dikawal oleh aktiviti otot pesakit, akan membolehkan sekumpulan besar pengguna memanfaatkan sistem sedemikian.

Sistem sokongan mobiliti

Pesakit dengan kapasiti fizikal yang berkurangan, sama ada sementara atau kekal, mungkin mendapat manfaat daripada peningkatan mobiliti. Sistem robotik boleh memberikan sokongan dan latihan yang diperlukan untuk meningkatkan mobiliti. Sudah ada contoh pembangunan sistem sedemikian, tetapi mereka berada di peringkat awal pembangunan.

Pada masa hadapan, ada kemungkinan bahawa sistem sedemikian boleh mengimbangi kemerosotan kognitif, mencegah jatuh dan kemalangan. Batasan sistem sedemikian berkaitan dengan kosnya, serta keupayaan untuk memakai sistem sedemikian untuk masa yang lama.

Dalam beberapa aplikasi pemulihan, adalah mungkin untuk menggunakan antara muka semula jadi seperti myoelektrik, pengimejan otak, serta antara muka berdasarkan pertuturan dan gerak isyarat.

2.3.2.3 Sokongan pakar dan robot bantuan.

Sokongan daripada pakar dan robotik bantuan boleh dibahagikan kepada beberapa bidang aplikasi.

Sistem Sokongan Penjagaan Pesakit: Sistem sokongan yang digunakan oleh penjaga yang berinteraksi dengan pesakit atau sistem yang digunakan oleh pesakit. Ini mungkin termasuk sistem robotik yang memastikan penggunaan ubat-ubatan, mengambil sampel, meningkatkan kebersihan atau meningkatkan proses pemulihan.

Mengangkat dan menggerakkan pesakit : Sistem mengangkat dan meletakkan pesakit boleh terdiri daripada kedudukan tepat semasa pembedahan atau sesi terapi sinaran kepada membantu jururawat atau penjaga dalam mengangkat atau meletakkan seseorang masuk dan keluar dari katil, dan mengangkut pesakit ke sekitar hospital . Sistem sedemikian boleh direka bentuk supaya ia boleh dikonfigurasikan bergantung pada keadaan pesakit dan digunakan supaya pesakit mempunyai tahap kawalan tertentu ke atas kedudukan mereka. Had di sini mungkin berkaitan dengan keperluan untuk mendapatkan pensijilan keselamatan dan untuk menguruskan kuasa yang mencukupi untuk memindahkan pesakit dengan selamat dengan cara yang mengelakkan kemungkinan kecederaan kepada pesakit. Struktur cekap tenaga dan reka bentuk penjimatan ruang akan menjadi kritikal untuk pelaksanaan yang cekap.

Apabila membangunkan penyelesaian robotik bantuan, adalah penting untuk mematuhi satu set prinsip asas. Pembangunan harus menumpukan pada menyokong fungsi yang hilang, bukan pada mewujudkan keadaan tertentu. Penyelesaian mestilah praktikal dari segi penggunaannya dan memberikan faedah yang boleh diukur kepada pengguna. Ini mungkin termasuk menggunakan teknologi untuk memotivasikan pesakit melakukan sebanyak mungkin untuk diri mereka sendiri sambil mengekalkan keselamatan. Pengenalan sistem sedemikian tidak akan berdaya maju dan dalam permintaan jika mereka tidak memberi peluang untuk mengurangkan beban kerja pada kakitangan, mewujudkan kes ekonomi untuk pelaksanaan, pada masa yang sama boleh dipercayai dan selamat untuk digunakan.

Robot untuk makmal bioperubatan untuk penyelidikan perubatan

Robot sudah pun mencari jalan masuk ke makmal bioperubatan, tempat mereka mengisih dan memanipulasi sampel untuk tujuan penyelidikan. Aplikasi untuk sistem robotik yang kompleks meluaskan lagi kemungkinan, contohnya, dalam bidang pemeriksaan dan manipulasi sel lanjutan yang berkaitan dengan terapi sel dan penyisihan sel terpilih.

2.3.2.4 Keperluan dalam jangka masa sederhana

Senarai berikut mewakili "titik pertumbuhan" dalam bidang robotik perubatan

Eksoskeleton bahagian bawah badan yang menyesuaikan fungsinya dengan tingkah laku dan/atau anatomi pesakit individu, mengoptimumkan sokongan berdasarkan keadaan pengguna atau persekitaran. Sistem boleh disesuaikan oleh pengguna kepada keadaan dan prestasi yang berbeza pelbagai tugas. Aplikasi: pemulihan neuro dan sokongan pekerja.

Robot yang direka untuk pemulihan autonomi (contohnya, pemulihan dalam mod "permainan", pemulihan anggota atas selepas strok) mesti melihat keperluan pesakit dan reaksinya, serta menyesuaikan kesan terapeutik kepada mereka.

Robot yang direka untuk menyokong mobiliti pesakit dan keupayaan manipulasi mesti menyokong antara muka semula jadi untuk memastikan keselamatan dan prestasi dalam persekitaran hampir semula jadi.

Robot pemulihan direka bentuk untuk menyepadukan penderia dan motor dengan menyediakan komunikasi dua arah, termasuk input arahan berbilang mod (myoelektrik + penderiaan inersia) dan maklum balas berbilang mod (elektro-sentuh, vibro-sentuhan dan/atau visual).

Lengan prostetik, pergelangan tangan, tangan yang secara automatik menyesuaikan diri dengan pesakit, membolehkan dia mengawal secara individu mana-mana jari, putaran ibu jari, DOF karpal. Ini harus disertakan dengan penggunaan pelbagai sensor dan algoritma pengecaman corak untuk memastikan kawalan semula jadi (kawalan daya berterusan) dengan mengorbankan kemungkinan DOF. Aplikasi: Pemulihan fungsi tangan untuk orang yang diamputasi.

Prostesis dan robot pemulihan dilengkapi dengan sistem kawalan separa automatik untuk meningkatkan kualiti fungsi dan/atau mengurangkan beban kognitif pada pengguna. Sistem mesti membenarkan persepsi dan tafsiran persekitaran sehingga tahap tertentu untuk membolehkan membuat keputusan autonomi.

Prostesis dan robot pemulihan yang mampu menggunakan pelbagai sumber dalam talian (penyimpanan maklumat, pemprosesan) melalui penggunaan pengkomputeran awan untuk melaksanakan fungsi lanjutan yang jauh melebihi keupayaan elektronik "on-board" dan / atau kawalan pengguna langsung.

Prostesis murah dan penyelesaian robot yang dibuat menggunakan teknologi aditif atau pengeluaran besar-besaran (pencetakan 3D, dsb.)

Terapi rumah yang mengurangkan keamatan sakit neuropatik atau sakit hantu pada anggota atas melalui tafsiran isyarat yang lebih baik yang diambil daripada otot, menggunakan anggota robotik (dengan kurang fleksibiliti berbanding contoh sebelumnya) dan/atau "realiti maya".

Kawalan biomimetrik interaksi dengan robot pembedahan.

Teknologi penggerak dan penderiaan mekanikal yang mencukupi untuk pembangunan robot maklum balas daya miniatur yang fleksibel serta instrumen pembedahan invasif minimum yang canggih dan maju.

Sistem pengecasan alam sekitar untuk robot mikro yang boleh diimplan.

Untuk mendapatkan pengurusan biomimometrik proses pemulihan: penyepaduan "impuls" kehendak semasa pergerakan subjek, dengan sokongan FES untuk pembelajaran semula kemahiran motor yang lebih baik, apabila mengawal robot.

Pembangunan kaedah terpakai hospital untuk pemulihan aktiviti motor yang melampaui paradigma mekanisme statik yang biasa digunakan dengan pelarasan manual.

Pada TRL rendah

Pemahaman kognitif automatik tentang tugas yang diperlukan dalam persekitaran operasi. Perkaitan fizikal lancar robot manusia untuk keadaan persekitaran "biasa" berdasarkan antara muka kawalan tambahan. Kebolehsuaian yang lengkap tanpa penyesuaian kepada pesakit. Kebolehpercayaan pengesanan niat.

>>
Terakhir

Robot perubatan hari ini dan esok

Perubatan sentiasa sukar, hari ini mereka bercakap mengenainya sebagai salah satu bidang paling sukar yang telah dikuasai manusia. Namun begitu, robot perubatan boleh membuat diagnosis yang tepat dan menyediakan rawatan, dan mereka akan menguasai bidang perubatan lain juga tidak lama lagi.

Kita dilahirkan, kita hidup, dan akhirnya kita mati. Ini adalah benar. Walau bagaimanapun, kualiti hidup kita sering dikaitkan dengan kesihatan kita. Secara umum, lebih sihat kita, lebih banyak yang boleh kita capai - dengan itu, kita lebih bahagia.

Itulah sebabnya kesihatan sentiasa menjadi masalah. Pada masa kini, bidang perubatan telah berjalan sangat jauh berbanding zaman Hippocrates Kos. Sekarang orang boleh melakukan operasi yang sangat kompleks, mencipta ubat untuk pelbagai penyakit, dan sebagainya. Persoalannya timbul: bolehkah ubat pergi lebih jauh dan bagaimana?

Jawapan kepada bahagian pertama soalan ialah "pasti". Walau bagaimanapun, jawapan kepada bahagian kedua mungkin berbeza. Terdapat banyak bidang penting yang boleh mengubah perjalanan sejarah perubatan, seperti sel stem. Bagaimanapun, saya yakin bidang robotik dan bidang berkaitan robotik seperti bionik perubatan dan biomekatronik akan memainkan peranan besar dalam bidang perubatan dalam masa terdekat.

Sebenarnya, terdapat banyak perkara menarik yang berlaku di kawasan ini sekarang. Jadi, dalam bahagian laman web saya ini, saya akan cuba menjelaskan sedikit soalan tentang robot perubatan dan bidang yang berkaitan dengan robotik dalam perubatan, sekarang dan akan datang.

Operasi dengan bantuan robot

Robot perubatan yang boleh melakukan pembedahan terdengar indah, bukan? Semua robot pembedahan yang ada sehingga hari ini sebenarnya dibuat secara bijak oleh manipulator yang dikawal oleh doktor yang cekap. Terdapat beberapa masalah dengan tahap kecerdasan buatan yang diperlukan kerja bebas, tetapi ini mungkin akan dicapai suatu hari nanti.

Pada masa ini terdapat dua bidang di mana robot pembedahan sedang dibangunkan dan diuji. Salah satunya ialah telerobot yang membolehkan doktor melakukan pembedahan dari jauh. Bidang lain ialah pembedahan invasif minima - operasi dilakukan tanpa luka besar.

Sistem pembedahan robotik da Vinci adalah salah satu contoh utama penggunaan robotik untuk tujuan pembedahan. Lebih seribu unit digunakan di seluruh dunia. Ketahui lebih lanjut mengenai pembedahan robotik secara umum.

Robot adalah kakitangan hospital baru

Hospital agak seperti kilang. Terdapat banyak tugas duniawi. Contohnya - memindahkan benda, memindahkan sampel dari satu radas ke yang lain, membersihkan. Terdapat juga tugas yang memerlukan sedikit kekuatan. Contohnya, mengangkat dan memindahkan pesakit.

Saya percaya anda faham bahawa terdapat banyak tugas yang boleh dilakukan oleh robot perubatan. Terdapat beberapa perkembangan di kawasan ini - terdapat robot yang direka untuk kegunaan makmal, terdapat AGV (Automated Guided Vehicle) yang direka untuk kegunaan di hospital.

Setahu saya, kebanyakan mereka dalam fasa ujian. Walau bagaimanapun, ia sememangnya satu tugas yang boleh dilakukan.

Robot terapeutik

Robot perubatan yang digunakan dalam terapi. Idea di sebalik ini agak serupa dengan terapi haiwan, hanya robot yang lebih mudah diramal. Ketahui lebih lanjut tentang robot terapeutik.

Prostetik biologi

Ini adalah bidang yang berkaitan dengan robotik. Hasilnya tidak boleh dianggap sebagai robot, tetapi disiplin yang disertakan di dalamnya agak serupa - AI, elektronik, mekanik dan banyak lagi.

Impian yang hebat adalah bahawa suatu hari nanti akan ada lengan bionik dan kaki bionik yang baik dan berfungsi (atau lebih baik) daripada anggota semula jadi kita. Perkembangan terkini di kawasan ini agak menarik perhatian. Beberapa syarikat bekerja di kawasan ini - Ossur, Otto Bock dan Touch Bionics adalah antara yang saya kenali.

Aplikasi dan penggunaan robot dalam bidang perubatan pada masa hadapan

Mungkin ini akan berlaku pada masa akan datang. Ideanya adalah untuk membangunkan peranti sekecil beberapa nanometer, maka dinamakan robot nano. Peranti kecil ini kemudiannya boleh digunakan dalam pelbagai cara. Contohnya, untuk membaiki tulang yang patah atau menghantar ubat kepada Tempat yang betul atau untuk membunuh sel kanser.

Kemungkinan hanya terhad oleh imaginasi. Pada masa ini, nanorobots berada dalam fasa penyelidikan dan pembangunan, jadi ini sebenarnya adalah fantasi.

Separuh kedua abad ke-20 adalah masa pembangunan intensif dalam semua bidang sains, teknologi, elektronik dan robotik. Perubatan telah menjadi salah satu vektor utama untuk pengenalan robot dan kecerdasan buatan. Matlamat utama pembangunan robotik perubatan adalah ketepatan dan kualiti perkhidmatan yang tinggi, meningkatkan keberkesanan rawatan, dan mengurangkan risiko bahaya kepada kesihatan manusia. Oleh itu, dalam artikel ini kita akan melihat kaedah rawatan baru, serta penggunaan robot dan sistem automatik dalam pelbagai bidang perubatan.

Pada pertengahan tahun 70-an, di hospital di Fairfax, Amerika Syarikat, Virginia, robot mudah alih perubatan pertama ASM muncul, yang mengangkut bekas dengan dulang untuk memberi makan kepada pesakit. Pada tahun 1985, buat pertama kalinya, dunia melihat sistem pembedahan robotik PUMA 650, yang direka khusus untuk pembedahan saraf. Tidak lama kemudian, pakar bedah menerima manipulator PROBOT baru, dan pada tahun 1992 sistem RoboDoc muncul, yang digunakan dalam ortopedik untuk prostetik sendi. Setahun kemudian, Computer Motion Inc. memperkenalkan lengan automatik Aesop untuk memegang dan meletakkan semula kamera video semasa prosedur laparoskopi. Dan pada tahun 1998, pengeluar yang sama mencipta sistem ZEUS yang lebih maju. Kedua-dua sistem ini tidak sepenuhnya autonomi, tugas mereka adalah untuk membantu doktor semasa pembedahan. Pada akhir 90-an, syarikat pembangun Intuitive Surgical Inc mencipta sistem pembedahan robotik kawalan jauh sejagat - Da Vinci, yang sedang diperbaiki setiap tahun dan masih dilaksanakan di banyak pusat perubatan di seluruh dunia.

Klasifikasi robot perubatan:

Pada masa ini, robot memainkan peranan yang besar dalam pembangunan perubatan moden. Mereka menyumbang kerja ketepatan semasa operasi, mereka membantu mendiagnosis dan membuat diagnosis yang betul. Mereka menggantikan anggota badan dan organ yang hilang, memulihkan dan meningkatkan keupayaan fizikal seseorang, mengurangkan masa untuk dimasukkan ke hospital, memberikan kemudahan, responsif dan keselesaan, serta menjimatkan kos kewangan untuk penyelenggaraan.

Terdapat beberapa jenis robot perubatan yang berbeza dalam fungsi dan reka bentuknya, serta skop untuk pelbagai bidang perubatan:

Pakar bedah robotik dan sistem pembedahan robotik- digunakan untuk operasi pembedahan yang kompleks. Ia bukan peranti autonomi, tetapi instrumen kawalan jauh yang memberikan doktor dengan ketepatan, peningkatan ketangkasan dan kebolehkawalan, kekuatan mekanikal tambahan, mengurangkan keletihan pakar bedah, dan mengurangkan risiko hepatitis, HIV dan penyakit lain untuk pasukan pembedahan.

Robot simulasi pesakit- direka untuk membangunkan kemahiran membuat keputusan dan campur tangan perubatan praktikal dalam rawatan patologi. Peranti sedemikian menghasilkan semula fisiologi manusia sepenuhnya, mensimulasikan senario klinikal, bertindak balas terhadap pentadbiran dadah, menganalisis tindakan pelatih, dan bertindak balas dengan sewajarnya kepada rangsangan klinikal.

Exoskeletons dan prostesis robotik- exoskeleton meningkatkan kekuatan fizikal dan membantu proses pemulihan sistem muskuloskeletal. Prostesis robotik - implan yang menggantikan anggota badan yang hilang, terdiri daripada elemen mekanikal dan elektrik, mikropengawal dengan kecerdasan buatan, dan juga mampu dikawal dari hujung saraf manusia.

Robot untuk institusi perubatan dan robot pembantu- adalah alternatif kepada petugas, jururawat dan jururawat, jururawat, pengasuh dan kakitangan perubatan lain, mampu memberikan penjagaan dan perhatian kepada pesakit, membantu dalam pemulihan, menyediakan komunikasi berterusan dengan doktor yang merawat, dan mengangkut pesakit.

Nanobots- robot mikro yang beroperasi dalam tubuh manusia pada tahap molekul. Direka untuk diagnosis dan rawatan barah, penyelidikan salur darah dan pembaikan sel yang rosak, mereka boleh menganalisis struktur DNA, membetulkannya, memusnahkan bakteria dan virus, dsb.

Robot perubatan khusus lain- terdapat sejumlah besar robot yang membantu dalam proses tertentu merawat seseorang. Contohnya, peranti yang boleh bergerak secara automatik, membasmi kuman dan bilik hospital kuarza, mengukur nadi, mengambil darah untuk analisis, menghasilkan dan mengeluarkan ubat, dsb.

Mari kita pertimbangkan dengan lebih terperinci setiap jenis robot menggunakan contoh peranti automatik moden yang dibangunkan dan dilaksanakan dalam banyak bidang perubatan.

Pakar bedah robotik dan sistem pembedahan robotik:

Pakar bedah robot yang paling terkenal di dunia ialah Da Vinci. Peranti, yang dikeluarkan oleh Intuitive Surgical, beratnya setengah tan dan terdiri daripada dua blok, satu adalah unit kawalan yang direka untuk pengendali, dan yang kedua ialah mesin empat bersenjata yang bertindak sebagai pakar bedah. Manipulator pergelangan tangan tiruan mempunyai tujuh darjah kebebasan, serupa dengan tangan manusia, dan sistem pengimejan 3D yang memaparkan imej tiga dimensi pada monitor. Reka bentuk ini meningkatkan ketepatan pergerakan pakar bedah, menghilangkan gegaran tangan, pergerakan yang janggal, mengurangkan panjang hirisan dan kehilangan darah semasa operasi.

Pakar bedah robot Da Vinci

Dengan bantuan robot, adalah mungkin untuk menjalankan sejumlah besar operasi yang berbeza, seperti pemulihan injap mitral, revaskularisasi miokardium, ablasi tisu jantung, pemasangan perentak jantung epikardium untuk penyegerakan semula biventrikular, pembedahan tiroid, pintasan gastrik, fundoplikasi Nissen, histerektomi dan miomektomi, pembedahan tulang belakang, penggantian cakera, thymectomy - pembedahan untuk membuang kelenjar timus, lobektomi paru-paru , pembedahan dalam urologi, esofagiktomi, reseksi tumor mediastinal, prostatektomi radikal, pyeloplasty, pembuangan pundi kencing, ligation dan decoupling tiub fallopio, nefrectomy radikal dan resection buah pinggang, implantasi semula ureter dan lain-lain.

Pada masa ini, perjuangan untuk pasaran robot perubatan dan sistem pembedahan automatik telah berlaku. Para saintis dan syarikat peranti perubatan tidak sabar-sabar untuk memperkenalkan peranti mereka, jadi setiap tahun terdapat lebih banyak peranti robotik.

Pesaing Da Vinci termasuk robot pembedahan MiroSurge baharu yang direka untuk pembedahan jantung, lengan robot dari UPM untuk memasukkan jarum tepat, kateter dan instrumen pembedahan lain dalam prosedur pembedahan invasif minimum, platform pembedahan yang dipanggil IGAR dari CSII, sistem robotik - Sensei X kateter yang dikeluarkan oleh Hansen Medical Inc untuk operasi yang kompleks pada jantung, sistem pemindahan rambut ARTAS daripada Robotik Pemulihan, sistem pembedahan Mazor Renaissance, yang membantu menjalankan operasi pada tulang belakang dan otak, pakar bedah robot daripada saintis dari Institut Biorobotik SSSA, dan pembantu robot untuk mengesan instrumen pembedahan daripada GE Penyelidikan Global dalam pembangunan, dan banyak lagi. Sistem pembedahan robotik berfungsi sebagai pembantu atau pembantu kepada pakar perubatan dan bukan peranti autonomi sepenuhnya.

Pakar bedah robot MiroSurge

Pakar bedah robot dari UPM

Pakar bedah robot IGAR

Robot kateter Sensei X

Sistem pemindahan rambut robot ARTAS

Pakar bedah robot Mazor Renaissance

Pakar bedah robot dari SSSA Biorobotics Institute

Robot penjejakan instrumen pembedahan daripada GE Global Research

Robot Simulator Pesakit:

Untuk membangunkan kemahiran praktikal doktor masa depan, terdapat peragawati robot khas yang menghasilkan semula ciri-ciri fungsi kardiovaskular, pernafasan, sistem perkumuhan, dan juga secara tidak sengaja bertindak balas terhadap pelbagai aktiviti pelajar, contohnya, semasa memperkenalkan persediaan farmakologi. Simulator pesakit robot yang paling popular ialah HPS (Simulator Pesakit Manusia) daripada syarikat Amerika METI. Anda boleh menyambungkan monitor sisi katil kepadanya dan memantau tekanan darah, output jantung, ECG dan suhu badan. Peranti ini mampu menggunakan oksigen dan membebaskan karbon dioksida, sama seperti pernafasan sebenar. Nitrous oxide boleh diserap atau dilepaskan semasa mod anestesia. Fungsi ini menyediakan latihan dalam pengudaraan buatan paru-paru. Murid di mata robot mampu bertindak balas terhadap cahaya, dan kelopak mata boleh digerakkan tertutup atau terbuka bergantung kepada sama ada pesakit sedar. Pada arteri popliteal karotid, brachial, femoral, radial, denyutan dirasai, yang berubah secara automatik dan bergantung kepada tekanan darah.

Simulator HPS mempunyai 30 profil pesakit dengan pelbagai data fisiologi, meniru seorang lelaki yang sihat, seorang wanita hamil, seorang warga emas, dan sebagainya. Semasa latihan, senario klinikal tertentu dimodelkan, yang menerangkan tempat kejadian dan keadaan pesakit, matlamat, peralatan dan ubat-ubatan yang diperlukan. Robot itu mempunyai perpustakaan farmakologi 50 ubat, termasuk anestetik gas dan ubat intravena. Manikin dikawal oleh komputer tanpa wayar, membolehkan pengajar mengawal semua aspek proses latihan betul-betul di sebelah pelajar.

Yang perlu diperhatikan ialah populariti simulator bersalin seperti GD/F55. Ia direka untuk melatih kakitangan perubatan dalam jabatan obstetrik dan ginekologi, membolehkan anda mengembangkan kemahiran dan kebolehan praktikal dalam ginekologi, obstetrik, neontologi, pediatrik, rawatan rapi dan penjagaan kejururawatan di wad bersalin. Robot Simroid meniru seorang pesakit di kerusi doktor gigi, rongga mulutnya persis seperti manusia. Peranti ini dapat mensimulasikan bunyi dan rintihan yang dicipta oleh seseorang jika dia mengalami kesakitan. Terdapat simulator robotik untuk mengajar teknik manipulatif. Ini, sebenarnya, model seseorang dengan simulator urat dan saluran darah yang diperbuat daripada tiub elastik. Pada peranti sedemikian, pelajar melatih kemahiran venesection, catheterization, venipuncture.

Exoskeletons dan prostesis robotik:

Salah satu peranti perubatan yang paling terkenal ialah sut robotik - exoskeleton. Ia membantu orang kurang upaya fizikal menggerakkan badan mereka. Pada ketika seseorang cuba menggerakkan lengan atau kakinya, sensor khas pada kulit membaca perubahan kecil dalam isyarat elektrik badan, membawa elemen mekanikal exoskeleton ke dalam keadaan berfungsi. Beberapa peranti yang popular ialah Peranti Bantuan Berjalan (peranti bantuan untuk berjalan) daripada syarikat Jepun Honda, exoskeleton pemulihan HAL daripada syarikat Cyberdyne, digunakan secara meluas di hospital Jepun, alat Parker Hannifin dari Universiti Vanderbilt (Universiti Vanderbilt), yang memungkinkan untuk menggerakkan sendi pinggul dan lutut, eksoskeleton NASA X1 berkuasa yang direka untuk angkasawan dan orang lumpuh, Eksoskeleton Kickstart dari Cadence Biomedical, yang tidak berfungsi pada bateri, tetapi menggunakan tenaga kinetik yang dihasilkan oleh seseorang apabila berjalan, eLEGS, Esko Rex, HULC exoskeletons daripada pengilang Ekso Bionics, ReWalk dari ARGO, Mindwalker dari Space Applications Services, membantu orang lumpuh, serta antara muka mesin otak (BMI) yang unik atau hanya exoskeleton untuk otak MAHI-EXO II untuk memulihkan fungsi motor dengan membaca gelombang otak.

Penggunaan exoskeleton yang meluas membantu ramai orang di seluruh dunia berasa lengkap. Orang lumpuh sepenuhnya pun sudah boleh berjalan hari ini. Contoh yang menarik ialah kaki robot ahli fizik Amit Goffer, yang dikawal menggunakan tongkat khas dan secara automatik boleh menentukan masa untuk mengambil langkah, mengenali isyarat pertuturan "ke hadapan", "duduk", "berdiri".

Exoskeleton Bantuan Berjalan

Exoskeleton HAL dari Cyberdyne

Exoskeleton Parker Hannifin

Exoskeleton NASA X1

Exoskeleton Kickstart dari Cadence Biomedical

Exoskeleton HULC daripada Ekso Bionics

Exoskeleton ReWalk daripada ARGO

Exoskeleton Mindwalker daripada Space Applications Services

Exoskeleton otak MAHI-EXO II

Exoskeleton oleh Amit Goffer

Tetapi apa yang perlu dilakukan apabila anggota badan hilang? Ini terpakai terutamanya kepada veteran perang, serta mangsa keadaan rawak. Dalam hal ini, syarikat-syarikat seperti Quantum International Corp (QUAN) dan eksoprostesis mereka dan Agensi Projek Penyelidikan Lanjutan Pertahanan (DARPA), bersama-sama dengan Jabatan Bantuan Veteran, Pusat Pemulihan dan Perkhidmatan Pembangunan AS, melabur banyak dalam penyelidikan dan pembangunan prostesis robot (lengan atau kaki bionik) yang mempunyai kecerdasan buatan, mampu merasakan persekitaran dan mengenali niat pengguna. Peranti ini secara tepat meniru tingkah laku anggota semula jadi, dan juga dikawal menggunakan otak mereka sendiri (mikroelektrod ditanam di dalam otak, atau sensor membaca isyarat neuro dan menghantarnya dalam bentuk isyarat elektrik kepada mikropengawal). Pemilik lengan bionik paling popular bernilai $15,000 ialah warga Britain Nigel Ackland, yang mengembara ke seluruh dunia dan mempromosikan penggunaan prostesis robot buatan.

Salah satu perkembangan saintifik yang penting ialah buku lali robotik buatan iWalk BiOM, yang dibangunkan oleh profesor MIT Hugh Herr dan kumpulan biomekatroniknya di Makmal Media MIT. iWalk menerima pembiayaan daripada Jabatan Hal Ehwal Veteran AS dan Jabatan Pertahanan, itulah sebabnya ramai veteran kurang upaya yang berkhidmat di Iraq dan Afghanistan telah menerima buku lali bionik mereka.

Buku lali Robot iWalk BiOM

Para saintis dari seluruh dunia sedang berusaha bukan sahaja untuk meningkatkan ciri-ciri fungsi prostesis robotik, tetapi untuk memberi mereka rupa yang realistik. Penyelidik AS yang diketuai oleh Zhenan Bao dari Universiti Stanford di California telah mencipta nanoskin untuk peranti prostetik perubatan. Bahan polimer ini mempunyai fleksibiliti tinggi, kekuatan, kekonduksian elektrik dan kepekaan tekanan (isyarat bacaan seperti panel sentuh).

Nanoskin dari Universiti Stanford

Robot untuk institusi perubatan dan robot pembantu:

Hospital masa depan adalah hospital dengan kakitangan manusia yang minimum. Setiap hari, jururawat robotik, jururawat robotik dan robot telepresence semakin diperkenalkan ke institusi perubatan untuk menghubungi doktor yang merawat. Contohnya, robot jururawat Panasonic, robot penolong Robot Sokongan Manusia Toyota (HSR), robot jururawat RP7 Ireland InTouch Health, robot KIRO-M5 Korea dan banyak lagi telah lama bekerja di Jepun. Peranti sedemikian adalah platform pada roda dan dapat mengukur kadar denyutan jantung, suhu, mengawal masa makan dan mengambil ubat, memberitahu tepat pada masanya situasi masalah dan tindakan yang perlu, mengekalkan hubungan dengan kakitangan perubatan yang masih hidup, mengumpul benda yang bertaburan atau jatuh. , dan lain-lain.

Pesanan robot dari Panasonic

Robot Penolong Toyota HSR

Jururawat robot RP7 dari InTouch Health

Robot jururawat KIRO-M5

Selalunya, dalam keadaan penjagaan perubatan yang berterusan, doktor tidak dapat memberikan perhatian yang cukup kepada pesakit secara fizikal, terutamanya jika mereka berada pada jarak yang jauh antara satu sama lain. Pembangun peralatan perubatan robotik telah mencuba dan mencipta robot telepresence (contohnya, LifeBot 5, atau RP-VITA daripada iRobot dan InTouch Health). Sistem automatik membolehkan anda menghantar isyarat audio dan video melalui 4G, 3G, LTE, WiMAX, Wi-Fi, komunikasi satelit atau radio, mengukur degupan jantung, tekanan darah dan suhu badan pesakit. Sesetengah peranti boleh melakukan elektrokardiografi dan ultrasound, mempunyai stetoskop elektronik dan otoskop, bergerak di sekitar koridor dan wad hospital, mengelakkan halangan. Pembantu perubatan ini menyediakan penjagaan tepat pada masanya dan memproses data klinikal dalam masa nyata.

Robot Telepresence LifeBot 5

Robot telepresence RP-VITA

Untuk pengangkutan sampel, ubat, peralatan dan bekalan yang selamat di hospital, makmal dan farmasi, robot kurier digunakan dengan berjaya. Pembantu mempunyai sistem navigasi moden dan penderia on-board yang memudahkan untuk bergerak dalam bilik dengan susun atur yang kompleks. Wakil terkemuka peranti sedemikian termasuk American RoboCouriers dari Adept Technology dan Aethon dari Pusat Perubatan Universiti Maryland, Hospi-R Jepun dari Panasonic dan Terapio dari Adtex.

Robot kurier RoboCouriers dari Adept Technology

Robot kurier Aethon

Robot kurier Hospi-R dari Panasonic

Robot kurier Terapio dari Adtex

Arah berasingan dalam pembangunan peralatan perubatan robotik ialah penciptaan mengubah kerusi roda, katil automatik dan kenderaan khas untuk orang kurang upaya. Ingat perkembangan seperti kerusi dengan trek getah Unimo dari syarikat Jepun Nano-Optonics, (Institut Teknologi Chiba) di bawah bimbingan Profesor Madya Shuro Nakajima (Shuro Nakajima), menggunakan kaki roda untuk mengatasi tangga atau parit, Tek Robotic Mobilization Kerusi roda robotik peranti daripada Action Trackchair. Panasonic bersedia untuk menyelesaikan masalah memindahkan pesakit dari kerusi ke katil, yang memerlukan usaha fizikal kakitangan perubatan yang hebat. Peranti ini secara automatik menukar dari katil ke kerusi dan sebaliknya apabila diperlukan. Murata Manufacturing Co telah bekerjasama dengan Kowa untuk membuat kenderaan perubatan yang inovatif, Electric Walking Assist Car, sebuah basikal autonomi dengan sistem kawalan bandul dan giroskop. Perkembangan ini terutamanya bertujuan untuk orang tua dan orang yang mempunyai masalah dengan berjalan. Secara berasingan, kami perhatikan satu siri robot Jepun RoboHelper dari Muscle Actuator Motor Company, yang merupakan pembantu yang sangat diperlukan kepada jururawat dalam menjaga pesakit terlantar. Peranti ini mampu mengangkat seseorang dari katil ke kedudukan duduk atau mengutip sisa fizikal orang yang berbaring, tidak termasuk penggunaan periuk dan itik.

Nanobots:

Nanorobots atau nanobots ialah robot bersaiz molekul (kurang daripada 10 nm), mampu menggerakkan, membaca dan memproses maklumat, serta diprogramkan dan melaksanakan tugas tertentu. Ini adalah hala tuju baru dalam pembangunan robotik. Bidang penggunaan peranti sedemikian: pengesanan awal kanser dan penghantaran ubat yang disasarkan kepada sel kanser, alat bioperubatan, pembedahan, farmakokinetik, pemantauan pesakit diabetes, penghasilan peranti daripada molekul individu mengikut lukisannya melalui pemasangan molekul oleh nanorobots, penggunaan ketenteraan sebagai alat pengawasan dan pengintipan, serta senjata, penyelidikan dan pembangunan angkasa lepas , dan lain-lain.

Pada masa ini, pembangunan robot mikroskopik perubatan untuk pengesanan dan rawatan kanser daripada saintis Korea Selatan, biorobot dari saintis dari Universiti Illinois, yang boleh bergerak dalam cecair likat dan media biologi sendiri, diketahui, prototaip lamprey laut ialah nanorobot Cyberplasma, yang akan bergerak dalam tubuh manusia, mengesan penyakit pada peringkat awal, nanorobot jurutera Ado Pun yang boleh bergerak melalui sistem peredaran darah, menghantar ubat, mengambil ujian dan mengeluarkan bekuan darah, nanorobot magnet Spermbot - perkembangan saintis Oliver Schmidt dan rakan-rakannya dari Institute for Integrative Nanosciences di Dresden (Jerman) untuk penghantaran sperma dan dadah, nanobot untuk menggantikan protein dalam badan daripada saintis dari Universiti Vienna (University of Vienna) bersama penyelidik dari Universiti Sumber Asli dan Sains Hayat Vienna (Universiti Sumber Asli dan Sains Hayat Vienna).

Mikrorobot siberplasma

Ado Puna Nanobots

Spermbot nanorobot magnet

Nanobots untuk penggantian protein

Robot perubatan khusus lain:

Terdapat sejumlah besar robot khusus yang melaksanakan tugas individu, tanpanya mustahil untuk membayangkan rawatan yang berkesan dan berkualiti tinggi. Beberapa peranti ini ialah alat kuarza robot Xenex dan robot pembasmian kuman TRU-D SmartUVC daripada Philips Healthcare. Tidak dinafikan, peranti sedemikian hanyalah pembantu yang tidak boleh digantikan dalam memerangi jangkitan nosokomial dan virus, yang berfungsi sebagai salah satu masalah paling serius dalam kemudahan perubatan.

Peralatan kuarza robot Xenex

Robot pembasmian kuman TRU-D SmartUVC Penjagaan Kesihatan Philips

Mengumpul sampel darah adalah prosedur perubatan yang paling biasa. Kualiti prosedur bergantung kepada kelayakan dan keadaan fizikal pekerja perubatan. Selalunya, percubaan untuk mengambil darah pada kali pertama berakhir dengan kegagalan. Oleh itu, untuk menyelesaikan masalah ini, robot Veebot telah dibangunkan, yang mempunyai penglihatan komputer, yang mana ia menentukan lokasi urat dan perlahan-lahan membimbing jarum ke sana.

Robot Pengumpulan Darah Veebot

Robot Muntah Larry Muntah memeriksa norovirus yang menyebabkan 21 juta penyakit, termasuk gejala loya, cirit-birit berair, sakit perut, hilang rasa, kelesuan umum, kelemahan, sakit otot, sakit kepala, batuk, suhu subfebril, dan, tentu saja, muntah yang kuat.

Robot untuk mengkaji proses muntah Muntah Larry

Robot yang paling popular untuk kanak-kanak kekal PARO - mainan kanak-kanak gebu dalam bentuk meterai kecapi. Robot terapeutik boleh menggerakkan kepala dan kakinya, mengecam suara, intonasi, menyentuh, mengukur suhu dan cahaya di dalam bilik. Pesaingnya ialah HugBot, robot beruang teddy gergasi yang boleh dipeluk yang mengukur kadar denyutan jantung dan tekanan darah.

Robot terapi PARO

Robot Beruang HugBot

Cawangan perubatan berasingan yang berkaitan dengan diagnosis, rawatan penyakit, kecederaan dan gangguan pada haiwan ialah perubatan veterinar. Untuk melatih pakar yang berkelayakan dalam bidang ini, Kolej Perubatan Veterinar dalam pembangunan haiwan peliharaan robotik mencipta robot latihan unik dalam bentuk anjing dan kucing. Untuk menganggarkan kelakuan sebenar haiwan, perisian sedang dibangunkan secara berasingan di Pusat Sistem Pengkomputeran Lanjutan di Universiti Cornell (CAC).

Jurulatih robot dalam bentuk anjing dan kucing

Keberkesanan robot dalam perubatan:

Jelas sekali, penggunaan robot dalam bidang perubatan mempunyai beberapa kelebihan berbanding rawatan tradisional yang melibatkan faktor manusia. Penggunaan tangan mekanikal dalam pembedahan menghalang banyak komplikasi dan kesilapan semasa operasi, mengurangkan selepas operasi tempoh pemulihan, mengurangkan risiko jangkitan dan jangkitan pesakit dan kakitangan, tidak termasuk kehilangan darah yang besar, mengurangkan kesakitan, menyumbang kepada kesan kosmetik yang lebih baik (parut dan parut kecil). Pembantu perubatan robotik dan robot pemulihan memungkinkan untuk memberi perhatian yang teliti kepada pesakit semasa rawatan, mengawal proses pemulihan, mengehadkan kakitangan hidup daripada kerja yang susah payah dan tidak menyenangkan, dan membolehkan pesakit berasa seperti orang yang lengkap. Rawatan dan peralatan yang inovatif membawa kita lebih dekat setiap hari kepada kehidupan yang lebih sihat, selamat dan lebih lama.

Setiap tahun, pasaran global untuk robot perubatan diisi semula dengan peranti baharu dan sudah pasti berkembang. Menurut Penyelidikan dan Pasaran, pasaran untuk robot pemulihan, bioprostesis dan exoskeleton sahaja akan meningkat kepada $1.8 bilion menjelang 2020. Ledakan utama dalam robot perubatan dijangka selepas penggunaan satu standard ISO 13482, yang akan menjadi satu set peraturan untuk elemen struktur, bahan dan perisian yang digunakan dalam peranti.

Kesimpulan:

Tanpa ragu-ragu, kita boleh mengatakan bahawa robot perubatan adalah masa depan perubatan. Penggunaan sistem automatik mengurangkan kesilapan perubatan dengan ketara dan mengurangkan kekurangan kakitangan perubatan. Nanorobotik membantu mengatasi penyakit serius dan mencegah komplikasi pada peringkat awal, dan menggunakan ubat nano yang berkesan secara meluas. Dalam tempoh 10-15 tahun akan datang, perubatan akan mencapai tahap baharu dengan penggunaan perkhidmatan robotik. Malangnya, Ukraine berada dalam keadaan yang menyedihkan mengenai cabang pembangunan ini. Sebagai contoh, di Rusia di Yekaterinburg, pakar bedah robot terkenal "Da Vinci" melakukan pembedahan pertamanya pada tahun 2007. Dan pada tahun 2012, Presiden Dmitry Anatolyevich Medvedev mengarahkan Kementerian Kesihatan Rusia, bersama Kementerian Perindustrian dan Perdagangan, untuk menyelesaikan isu membangunkan teknologi perubatan baharu menggunakan robotik. Inisiatif ini disokong oleh Akademi Sains Rusia. Realitinya ialah dengan ketiadaan sokongan sebenar daripada pihak berkuasa Ukraine dalam pembangunan bidang robotik perubatan, negeri kita ketinggalan di belakang negara bertamadun lain setiap tahun. Dari ini mengikuti penunjuk tahap pembangunan negara secara keseluruhan, kerana menjaga kesihatan dan kehidupan warganegara, yang disebut dalam undang-undang utama - Perlembagaan Ukraine, adalah "nilai sosial tertinggi."

LLC "OLME" St. Petersburg., Ph.D. Faraj A.A.

Pembangunan robotik dalam perubatan pemulihan, pemulihan pesakit yang tidak bergerak - masalah dan penyelesaian.

Persaingan hari ini ditentukan bukan oleh pemilikan sumber yang besar atau potensi pengeluaran, tetapi oleh jumlah pengetahuan yang terkumpul oleh generasi terdahulu, keupayaan untuk menstrukturnya, mengurusnya dan menggunakannya secara peribadi.
Salah satu tugas penting Pertubuhan Kesihatan Sedunia (WHO) ialah pengenalan IIT yang menjanjikan dengan kaedah dan alat AI untuk interaksi maklumat bersama dan penggunaan dalam perubatan klinikal.

Konsep moden pintar sistem maklumat melibatkan gabungan rekod pesakit elektronik (rekod pesakit elektronik) dengan arkib imej perubatan, data pemantauan dengan peralatan perubatan, hasil kerja makmal yang ditaja dan sistem pengesanan, ketersediaan cara pertukaran maklumat moden (mel intrahospital elektronik, Internet, persidangan video, dll.).

Pada masa ini, arah pencegahan yang menjanjikan dalam bentuk ubat pemulihan, yang telah dibangunkan berdasarkan prinsip sanologi dan valeologi, telah menerima pembentukan aktif dan pembangunan intensif. Morbiditi dan kematian yang tinggi, penurunan kualiti hidup yang berterusan, pertumbuhan penduduk yang negatif menyumbang kepada pembangunan dan pelaksanaan hala tuju pencegahan bebas dalam perubatan praktikal.

Walau bagaimanapun, ekonomi, sosial, undang-undang, institusi perubatan melaksanakan fungsi terutamanya dalam rawatan dan pemulihan orang kurang upaya, isu-isu pencegahan dan rawatan pemulihan penyakit tidak ditangani dengan secukupnya. Situasi ekonomi dan sosial di negara kita menyumbang kepada timbulnya rasa takut dan tegang dengan kehadiran kecederaan atau penyakit dalam diri seseorang, merupakan punca masalah psikososial.

Keperluan untuk pemeliharaan kesihatan aktif dalam keadaan infrastruktur organisasi perubatan ditentukan oleh keinginan untuk membawa ubat ke peringkat pembangunan baru. Walau bagaimanapun, pembaharuan selanjutnya adalah sukar bukan sahaja disebabkan oleh pembiayaan yang tidak mencukupi untuk industri ini, tetapi juga piawaian dan kaedah seragam yang jelas untuk perancangan, penetapan harga, pengebilan perkhidmatan perubatan, serta pengagihan tanggungjawab antara pihak berkuasa eksekutif dan subjeknya untuk pelaksanaan. jumlah penjagaan perubatan tertentu.

Sepanjang dekad yang lalu, kemajuan ketara telah dicapai dalam robotik perubatan. Hari ini, beberapa ribu pembedahan prostat dilakukan menggunakan robot perubatan dengan trauma yang paling sedikit untuk pesakit. Robot perubatan memungkinkan untuk memastikan invasif minimum operasi pembedahan, pemulihan pesakit yang lebih cepat, dan risiko jangkitan dan kesan sampingan yang minimum. Walaupun bilangan prosedur perubatan yang dilakukan oleh robot masih agak kecil, generasi robotik seterusnya akan dapat memberikan pakar bedah peluang yang lebih besar untuk visualisasi bidang pembedahan, maklum balas daripada instrumen pembedahan, dan akan mempunyai kesan yang besar terhadap kemajuan dalam pembedahan.

Apabila populasi semakin meningkat, bilangan orang yang menghidap penyakit kardiovaskular, strok dan penyakit lain terus meningkat. Selepas serangan jantung, strok, kecederaan tulang belakang, adalah sangat penting bahawa pesakit, sejauh mungkin, bersenam secara teratur.

Malangnya, pesakit biasanya terpaksa melibatkan diri dalam terapi fizikal institusi perubatan, yang selalunya mustahil. Generasi robot perubatan akan datang akan membantu pesakit melakukan sekurang-kurangnya sebahagian daripada latihan fizikal yang diperlukan di rumah.
Robotik juga mula digunakan dalam penjagaan kesihatan untuk diagnosis awal autisme,
latihan ingatan pada orang kurang upaya mental.

Pembangunan robotik di negara lain.

Suruhanjaya Eropah baru-baru ini melancarkan program robotik bernilai 600 juta euro untuk mengukuhkan industri pembuatan dan perkhidmatan. Korea merancang untuk melabur 1 bilion dolar AS dalam pembangunan robotik dalam tempoh 10 tahun. Program yang serupa tetapi lebih kecil wujud di Australia, Singapura dan China. Di Amerika Syarikat, pembiayaan untuk penyelidikan dan pembangunan dalam bidang robotik dijalankan terutamanya dalam industri pertahanan, khususnya untuk sistem tanpa pemandu. Tetapi terdapat juga program untuk pembangunan robotik dalam bidang penjagaan kesihatan dan perkhidmatan. Walaupun industri robotik dilahirkan di Amerika Syarikat, kepimpinan dunia dalam bidang ini kini milik Jepun dan Eropah. Dan tidak begitu jelas bagaimana AS akan dapat mengekalkan kedudukan utamanya untuk masa yang lama tanpa komitmen nasional terhadap pembangunan dan pelaksanaan teknologi robotik.

sedia ada unit struktur menjalankan peringkat langkah pemulihan mengikut prinsip: hospital - rawatan pesakit dalam - klinik. Pada peringkat pertama rawatan pesakit dalam, komplikasi penyakit akut dihapuskan dan dicegah, prosesnya stabil, dan penyesuaian fizikal dan mental dijalankan.

Peringkat sanatorium-resort (II) adalah hubungan perantaraan antara hospital dan poliklinik, di mana, dengan penstabilan relatif parameter klinikal dan makmal, pemulihan perubatan pesakit dijalankan berdasarkan penggunaan faktor semulajadi penyembuhan. Peringkat III adalah poliklinik, tujuan utamanya, di peringkat moden penjagaan pesakit luar, adalah untuk mengenal pasti keupayaan pampasan badan, perkembangan mereka dalam had yang munasabah, dan juga untuk melaksanakan satu set langkah yang bertujuan untuk memerangi faktor risiko untuk komplikasi bersamaan dan penyakit yang semakin teruk. Walau bagaimanapun, sistem bantuan ini tidak selalu dapat dilaksanakan dalam amalan.

Kesukaran utama adalah kos ekonomi dan kewangan yang ketara untuk kemasukan ke hospital pesakit, terutamanya dengan tahap sempadan penyakit, kos rawatan sanatorium yang tinggi, peralatan poliklinik yang tidak mencukupi dengan kaedah pemeriksaan dan rawatan moden.

Pada masa ini, terdapat beberapa piawaian antarabangsa untuk mendaftarkan data klinikal dalam MIS institusi perubatan:

SNOMED International (Kolej Patologi Amerika, Amerika Syarikat);
Sistem bahasa perubatan bersatu (Perpustakaan Perubatan Negara, Amerika Syarikat);
Baca kod klinikal (Pusat Pengekodan dan Klasifikasi Sistem Kesihatan Kebangsaan, UK).

AT tahun lepas di Amerika Syarikat, kebanyakan pusat perubatan besar tidak lagi berfungsi tanpa sistem maklumat (IS), yang menyumbang lebih daripada 10% perbelanjaan hospital.
Dalam sektor penjagaan kesihatan AS, teknologi maklumat membelanjakan kira-kira $20 bilion setahun. Kepentingan khusus adalah sistem perubatan yang secara langsung membantu doktor untuk meningkatkan kecekapan kerja dan meningkatkan kualiti penjagaan pesakit.

Kajian yang dijalankan dalam tempoh lima tahun yang lalu telah memungkinkan untuk lebih memahami proses yang berlaku dalam kecederaan saraf tunjang dan akibatnya, serta prinsip mempengaruhi aspek negatif yang berlaku di kawasan kecederaan. Perhatian sedemikian terhadap kategori pesakit tertentu ini dijelaskan oleh keterukan akibat yang timbul dalam proses kecederaan dan perkembangan selanjutnya penyakit traumatik saraf tunjang.

Kajian morfologi saraf tunjang (SC) yang cedera menunjukkan bahawa kerosakan tisu tidak terhad kepada kawasan kesan daya pemusnah, tetapi, menangkap terutamanya kawasan yang utuh, membawa kepada pembentukan kecederaan yang lebih meluas. Pada masa yang sama, struktur otak, serta sistem saraf periferi dan autonomi, terlibat dalam proses itu. Telah ditetapkan bahawa sistem deria berubah jauh lebih mendalam daripada sistem motor.

Konsep moden mengenai patogenesis kecederaan SM traumatik mempertimbangkan dua mekanisme utama kematian sel yang saling berkaitan: nekrosis dan apoptosis.
Nekrosis dikaitkan dengan kerosakan utama langsung pada tisu otak pada masa penggunaan daya traumatik (melecur atau mampatan parenchyma otak, gangguan vaskular disirkulasi). Tumpuan nekrotik kemudiannya berkembang menjadi parut tisu penghubung glial, di mana rongga kecil terbentuk di bahagian distal dan proksimal saraf tunjang, membentuk sista selepas trauma dengan pelbagai saiz.

Apoptosis ialah mekanisme kerosakan sel yang tertangguh (sekunder), iaitu kematian fisiologi mereka, yang biasanya diperlukan untuk pembaharuan dan pembezaan tisu. Perkembangan apoptosis dalam kecederaan saraf tunjang dikaitkan dengan kesan pada genom sel asid amino pengujaan (glutamat), ion Ca2+, mediator keradangan, iskemia, dll.
Pada mulanya, apoptosis neuron diperhatikan berhampiran fokus nekrotik (puncak kematian ialah 4-8 jam). Kemudian apoptosis mikro dan oligodendroglia berkembang (puncak kematian adalah hari ketiga). Puncak seterusnya apoptosis glial diperhatikan selepas 7-14 hari pada jarak dari tapak kecederaan dan disertai dengan kematian oligodendrocytes.
Menengah perubahan patologi termasuk pendarahan petekie dan nekrosis hemoragik, pengoksidaan lipid radikal bebas, peningkatan aktiviti protease, neurofagositosis radang dan iskemia tisu dengan pelepasan selanjutnya ion Ca2+, asid amino pengujaan, kinin, serotonin. Semua ini akhirnya dimanifestasikan oleh degenerasi menaik dan menurun yang meluas dan demielinasi konduktor saraf, kematian sebahagian akson dan glia.

Gangguan dalam aktiviti beberapa organ dan sistem yang tidak terjejas secara langsung oleh trauma mencipta situasi patologi pelbagai baru. Dalam tisu denervasi, sensitiviti kepada biologi bahan aktif(asetilkolin, adrenalin, dsb.), keceriaan medan penerimaan meningkat, ambang potensi membran berkurangan, kandungan ATP, glikogen, dan kreatin fosfat berkurangan. Dalam otot paretik, metabolisme lipid dan karbohidrat terganggu, yang menjejaskan sifat mekanikalnya - kebolehlanjutan dan kontraksi, dan menyumbang kepada ketegaran.

Gangguan metabolisme mineral membawa kepada pembentukan osifikasi paraosseous dan periartikular, myositis ossifying, osteoporosis.
Semua ini boleh menyebabkan komplikasi baru: luka baring, ulser trofik, osteomielitis, kontraktur otot sendi, ankylosis, patah patologi, kecacatan tulang - dalam sistem muskuloskeletal; pembentukan batu, refluks, keradangan, kegagalan buah pinggang - dalam sistem kencing. Perhubungan terbentuk yang merosakkan. Terdapat penindasan dan kehilangan fungsi beberapa sistem yang tidak terjejas secara langsung oleh kecederaan. Di bawah pengaruh aliran berterusan impuls aferen, struktur saraf aktif jatuh ke dalam keadaan parabiosis dan menjadi kebal terhadap impuls tertentu.

Secara selari, satu lagi garis dinamik sedang dibentuk - perubahan fungsi penyesuaian-pemulihan. Di bawah keadaan patologi yang mendalam, penstrukturan semula mekanisme yang mungkin secara optimum untuk memastikan penyesuaian kepada alam sekitar berlaku. Badan bergerak ke tahap homeostasis yang baru. Di bawah keadaan hiperreaktiviti dan tekanan ini, penyakit saraf tunjang traumatik (TSCD) terbentuk.
Untuk menguji andaian tentang kewujudan cara untuk mencegah pembentukan tisu parut di kawasan kecederaan saraf tunjang, sebelum percambahan akson neuron melaluinya (hipotesis kerja), Vagin Alexander Anatolyevich menjalankan kerja eksperimen pada Wistar tikus. Haiwan yang maju dan sihat dengan tingkah laku yang baik, matang dari segi seksual, berumur satu tahun telah dipilih untuk eksperimen.

Semua prosedur eksperimen dan manipulasi telah dijalankan di bilik operasi Jabatan Fisiologi Patologi Akademi Perubatan Tentera di bawah syarat-syarat yang memenuhi keperluan SanPiN 2.1.3.1375-03. Haiwan itu diletakkan di atas meja bedah. Anestesia eter digunakan. Dalam kumpulan kawalan (kumpulan A) terdapat 22 tikus, dalam kumpulan utama (kumpulan B dan C) - 21 dan 22, masing-masing. Semua haiwan menjalani denervasi separa (di bawah anestesia eter) bahagian bawah saraf tunjang pada tahap vertebra toraks ke-3. Denervation eksperimen dalam haiwan eksperimen dilakukan di bawah keadaan steril dengan mematuhi peraturan asepsis dan antisepsis. Untuk kecederaan tulang belakang pada tikus, hanya jarum lurus 1.2x40 mm dan bahan jahitan digunakan untuk menggunakan gelung mampatan pada saraf tunjang (benang supramid berdiameter 0.1 mm adalah steril). Selepas kecederaan eksperimen dalam tempoh selepas operasi, haiwan kumpulan yang berbeza disimpan secara berbeza, tetapi semuanya telah direndam dalam tidur yang disebabkan oleh dadah (Sol. Relanii 0.3 intraperitoneally, 2 kali sehari) untuk keseluruhan tempoh pemerhatian.

Kumpulan kawalan (A) telah disimpan keadaan piawai, dan dalam tikus kumpulan utama (B dan C), kaedah mengekalkan dalam keadaan penetapan dalam kuvet khas digunakan. Peranti dengan kuvet berfungsi sebagai prototaip "persekitaran pengurangan optimum" dan terdiri daripada katil tetap yang diperbuat daripada paip poliuretana 5 cm diameter, 10 cm panjang, dibedah sepanjang panjang meninggalkan kelopak 5 cm panjang, 1 cm lebar untuk membetulkan kaki haiwan itu. Kelopak kuvet disambungkan ke tuas bergerak motor elektrik (4 keping), batangnya membuat pergerakan linear membolehkan anda membuat pergerakan tertentu kaki haiwan (pergerakan pasif) melalui peranti geganti yang menerima arahan daripada industri. komputer mengikut program yang diberikan. Di dalam katil yang diterangkan, haiwan itu diletakkan di belakangnya. Cakarnya dilekatkan pada kelopak kuvet. Pergerakan pasif dilakukan dalam bentuk penculikan dan penambahan anggota badan haiwan itu. Kemungkinan pergerakan aktif dalam haiwan telah dilakukan oleh mereka semasa tempoh kebangkitan.

Eksperimen dijalankan dalam dua arah:

Perubahan dalam bahagian saraf tunjang haiwan selepas kecederaan dikaji dalam semua kumpulan di bawah mikroskop cahaya dan elektron.
Semasa pemerhatian haiwan kawalan dan kumpulan utama, syarat pemulihan kesakitan, kepekaan suhu, serta aktiviti motor telah direkodkan.

Hasil daripada kajian histologi, patofisiologi, keputusan berikut diperolehi. Dalam kajian histologi bahagian saraf tunjang tikus dalam kumpulan kawalan A, kematian sel akibat kecederaan selepas kerosakan langsung pada saraf tunjang berlaku akibat nekrosis dan berlangsung sehingga 14 hari. Pada masa akan datang, kematian sel berlaku akibat apoptosis, yang diperhatikan sehingga 21-30 hari dengan pembentukan tisu parut. Tisu parut terbentuk daripada gentian mielin dan silinder paksi yang terdegenerasi secara rawak yang tidak membenarkan akson neuron tumbuh melalui zon parut. Kawasan pembentukan tisu parut termasuk nukleus sel yang masuk ke peringkat badan apoptosis.

Pada masa yang sama, dalam kumpulan utama B* - (B dan C), gambaran histologi berbeza neuroglia dan pemulihan sel neuron di bawah syarat kaedah PDIC didedahkan.
Apabila memproses bahan statistik bahagian patofisiologi eksperimen kajian, data dalam kumpulan A untuk pemulihan sensitiviti kesakitan dan suhu, serta fungsi motor tidak ditanda.
Dalam kumpulan B* - (B dan C) pemulihan sensitiviti kesakitan diperhatikan dalam 21.5% kes, dalam 78.5% kes tiada pemulihan. Pemulihan sensitiviti suhu dicatatkan dalam 15.4% haiwan eksperimen, dalam 84.6% kes tiada pemulihan dicatatkan. Hasil daripada mengkaji perubahan dalam aktiviti motor, pemulihan diperhatikan hanya dalam kumpulan utama B*. Telah diperhatikan bahawa pergerakan pada anggota badan telah dipulihkan dalam 26.2% haiwan, dalam 73.8% kes, pemulihan tidak berlaku. Menurut data analisis bukan parametrik mengenai keadaan kesakitan, kepekaan suhu, fungsi motor dalam tikus yang dikaji, ia mempunyai ketara (p<0,05) влияние на комплекс реабилитационных лечебных мероприятий с использованием метода постоянной длительной импульсной кинетикотерапии. Все данные используемые в анализе измерялись в номинальной шкале, для которой используются следующие критерии: Фи, V Крамера и коэффициент сопряженности, подтверждающие выявленные значимости различий встречаемых параметров в исследуемых группах (р<0,05).

Ujian praktikal sistem eksperimen ke atas haiwan eksperimen membawa kepada kesimpulan bahawa teknik pemulihan yang bertujuan untuk penggunaan yang mencukupi bagi fenomena yang ditemui untuk mewujudkan keadaan mengoptimumkan untuk memulihkan fungsi SM yang rosak harus menyediakan syarat berikut:

penciptaan berkala kerengsaan laluan eferen dan aferen di atas dan di bawah tumpuan kerosakan pada saraf tunjang;
penutupan arka refleks dan dengan itu pengaktifan radas segmental-refleks saraf tunjang selepas tempoh masa yang sama, dengan daya yang sama, dalam urutan yang sama untuk masa yang lama;
bekerja sepanjang masa sepanjang tempoh pemulihan.

Analisis hasil bahagian eksperimen kerja menunjukkan bahawa penggunaan kaedah terapi kinetik berdenyut jangka panjang yang berterusan dalam tempoh selepas trauma dalam keadaan klinikal pada pesakit dengan akibat kecederaan tulang belakang boleh merangsang pemulihan fungsi yang hilang. organ dan sistem.

Apabila memindahkan model persekitaran fisiologi optimum yang disahkan secara eksperimen ke platform ujian klinikal, kami meneruskan dari fakta bahawa asas kaedah rawatan pemulihan baru yang dibangunkan bagi pesakit tersebut perlu menyelesaikan tugas utama pemulihan:

penciptaan keadaan yang paling baik untuk proses regeneratif dalam saraf tunjang;
pencegahan dan rawatan kudis katil, fistula, osteomielitis, kontraktur, kecacatan alat osteoartikular;
penghapusan atau pengurangan sindrom kesakitan;
penubuhan tindakan bebas kawalan kencing dan buang air besar;
pencegahan dan rawatan komplikasi daripada sistem kencing, pernafasan dan kardiovaskular;
pencegahan dan rawatan atrofi dan kekejangan otot;
pembangunan keupayaan untuk bergerak secara bebas dan layan diri.

Dengan sokongan kewangan OLME LLC, sistem kinetik pemulihan telah dicipta, yang menyumbang kepada pengaliran automatik rangsangan yang dijana secara berkala bagi laluan eferen dan aferen, penutupan arka refleks dan, dengan itu, pengaktifan radas refleks segmental saraf tunjang melalui masa jurang yang sama, dengan daya yang sama, dalam urutan yang sama sepanjang masa sepanjang masa pesakit berada dalam pemulihan (hari, minggu, bulan dan tahun) dan membolehkan anda menyelamatkan sistem muskuloskeletal, periferi. sistem saraf dan radas segmental, dengan itu membolehkan bercakap tentang pendekatan baru untuk pemulihan.

Walaupun kekurangan dana dari negeri ini, hari ini OLME LLC telah meletakkan asas robotik dengan teknologi maklumat untuk pemulihan pesakit yang tidak bergerak untuk masa yang lama di rumah di negara kita. Arah pembangunan pemulihan ini memungkinkan untuk mengurangkan kematian dan ketidakupayaan dengan ketara dalam kategori pesakit ini, meningkatkan jangka hayat dan, dalam kebanyakan kes, kembali ke kerja penuh dalam 4-5 tahun.

Bibliografi:

Ado A.D. Fisiologi patologi./ A. D. Ado, L. M. Ishimova. - M., 1973. - 535 hlm.
Faraj A.A. Pengesahan patofisiologi penggunaan kaedah terapi kinetik denyutan jangka panjang berterusan dalam rawatan dan pemulihan pesakit dengan akibat kecederaan tulang belakang: Cand. cand. sayang. Sains. - St. Petersburg, 2010. - 188 p.
Basakyan A.G. Apoptosis dalam kecederaan saraf tunjang traumatik: prospek untuk pembetulan farmakologi / A. Basakyan, A.V. Baskov, N.N. Sokolov, I.A. Borshchenko. - Isu Kimia Perubatan No. 5, 2000. [Sumber elektronik]. - Mod akses: http://www.jabat.narod.ru/005/0145.htm. atau http://medi.ru/pbmc/8800501.htm
Borshchenko IA Beberapa aspek patofisiologi kecederaan traumatik dan penjanaan semula saraf tunjang. / I. A. Borshchenko, A. V. Baskov, A. G. Korshunov, F. S. Satanova // Jurnal Masalah Neurosurgeri. - №2.- 2000. [Sumber elektronik]. - Mod akses: http://sci-rus.com/pathology/index.htm.
Viktorov IV Keadaan semasa penyelidikan mengenai penjanaan semula sistem saraf pusat secara in vitro dan in vivo./ IV Viktorov // Simposium All-Union Kedua "Sel-sel yang teruja dalam kultur tisu". - Pushchino, 1984. - S. 4-18.
Georgieva SV Homeostasis, penyakit traumatik otak dan saraf tunjang. / S. V. Georgieva, I. E. Babichenko, D. M. Puchinyan - Saratov, 1993 - 115 s
Greten AG Aspek bermasalah mekanisme proses pemulihan dalam otak. / A. G. Greten. // Mekanisme dan pembetulan proses pemulihan otak. - Gorky, 1982. - S. 5 -11.
Aranda J.M. Rekod perubatan berorientasikan masalah: Pengalaman di hospital komuniti. JAMA 229:549-551, 1974
Braunberg A.C. Rayuan Kad Pintar Dipercepat Melompat ke Arus Perdana // Isyarat. 1995. - Januari. P.35-39.
Buchanan J.M. Sistem Maklumat Hospital Automatik. // Mil. Med. - 1996. -Jilid. 131, No. 12.-P.1510-1512.
ISO/IEC JTC1/SC 29 N1580, 1996-04-23. Pakar dari Buletin ISO: Piawaian untuk Infrastruktur Infrastruktur Global, Apakah GII? Perubatan 2001: Teknologi Baru, Realiti Baru, Komuniti Baru //MedNet- 1996, 4 Ogos.-8 p.
Van Hentenryck K. Kesihatan Tahap Tujuh. Menjelaskan tentang HL7 "s Versi 2.3 Standard. // Healthc Inform. - 1997. - Vol. 14, No. 3. - P.74.
Wilson I.H., Watters D. Penggunaan komputer peribadi di hospital pengajar di Zambia //Br. Med. F. - 1988. - jld. 296, No. 6617. - P. 255-256.
Puzin M.N., Kiparisova E.S., Gunther N.A., Kiparisov V.B. Jabatan Penyakit Saraf dan Neurodentistry "Medbioekstrem", Hospital Klinikal "Medbioekstrem" No. 6, Poliklinik No. 107, Moscow
roboting.ru/tendency/727-obzor-pers
Neurotraumatology: Buku Panduan./ Ed. A.N. Konovalova, L.B. Likhterman, A.A. Potapova.- Moscow, 1994.- 356 hlm. [Sumber elektronik]. - Mod akses: http://sci-rus.com/reference_book/ref_00.htm
Oks S. Asas neurofisiologi: Per. daripada Bahasa Inggeris / S. Oks - M., Mir, 1969. - 448 p.
Romodanov A.P., Beberapa masalah trauma tulang belakang dan saraf tunjang mengikut kesusasteraan asing./ A.P. Romodanov, K.E. Rudyak. // Isu pembedahan saraf. - 1980. - No. 1. - P.56 - 61
Shevelev I. N. Pemulihan fungsi saraf tunjang: kemungkinan moden dan prospek untuk penyelidikan. / I. N. Shevelev, A. V. Baskov, D. E. Yarikov, I. A. Borshchenko // Jurnal Isu Neurosurgery - 2000. - No 3. [Sumber elektronik]. - Mod akses: http://www.sci-rus.com/pathology/regeneration.htm
Lockshin R.A. Asid nukleik dalam kematian sel. Penuaan sel dan kematian sel./ R.A Lockshin, Z. Zakeri-Milovanovic./ Eds. I. Davis, dan D.C. Sigl.. - 1984, Cambridge. - Hlm. 243 - 245
Yong C., Arnold P.M., Zoubine M.N., Citron B.A., Watanabe I., Berman N.E., Festoff B.W. // J. Neurotrauma. - 1998 - No. 15. - P. 459 - 472.

Pandangan: 6900

" onclick="window.open(this.href," win2 return false > Print