Мировой рынок робототехники
Роботы в медицине
Применение роботов в медицине актуально в целом ряде направлений. В одних случаях умные машины ассистируют врачу, в других выполняют работу без присутствия человека. В целом роботы дают возможность уменьшить нагрузку на врачей, реализовать персонифицированные варианты лечения, предоставляют хирургам более эргономичные условия для проведения операций, снижают риск ошибки, повышают уровень успешных операций, уменьшают время операции и время пребывания пациента в клинике.
Важным элементом является роботизация процесса подготовки медицинских работников. Например, современным студентам доступны все более сложные роботизированные тренажеры для обучения.
Роботы также доставляют медикаменты, проводят уборку помещений, экономят время врачей за счет предоставления пациентам справочной информации, консультаций и др. Существует множество областей применения роботов в медицине, основные направления представлены на рис. 9.20.
Источник: [ "Источники использованной литературы" ]
Дадим краткую характеристику направлений роботизации в медицине, отмеченных на рис. 9.20.
Диагностические роботы
Роботы широко используются для автоматизации проведения различных лабораторных исследований, повышая скорость и точность выполнения анализов. Существуют модели роботов, которые самостоятельно берут кровь у пациента и сразу же выполняют ее гематологический анализ. В некоторых решениях используется ультразвуковая технология направления иглы в вену для точного введения. Перспективно использование роботов для проведения УЗИ. Можно упомянуть отечественный проект RoboScan (разработка ведется в МАИ) по созданию программно-аппаратного комплекса управления роботом для автономного проведения УЗИ, который позволяет исключить присутствие врача во время проведения процедуры.
Роботы для лечения
Здесь можно выделить две большие категории: "хирургические роботы" и "терапевтические роботы"
Хирургические роботы
Хирургические роботы позволяют хирургам выполнять сложные операции с использованием более совершенного инструментария и визуальных средств по сравнению с традиционной хирургией. Это дает возможность избежать больших разрезов и длительного восстановления, использовать видеоданные для онлайн-консультаций, работать в более эргономичных условиях, снизить нагрузку на хирурга. Можно выделить следующие категории хирургических роботов.
Универсальные лапароскопические роботы - это телеуправляемые манипуляторы, которые позволяют проводить операции на внутренних органах через небольшие отверстия. В качестве примеров можно назвать такие устройства как Aesop/ ZEUS, VIKY, Da Vinci. Радиохирургические роботы - это установки, предназначенные для осуществления лучевой терапии точного воздействия, включающие систему, создающую излучение, и роботехническое устройство, позволяющее направлять энергию излучения на любую часть тела с любого направления. Примером такого устройства является кибернож (CyberKnife).
Эндоскопические хирургические роботы - роботы, оснащенные хирургическими инструментами и эндоскопами 6Эндоскоп - это оптическое устройство для осмотра труднодоступных полостей., позволяющими наблюдать за ходом проведения операции в реальном времени (бронхоскопия, лор хирургия, хирургия ЖКТ).
Эндоваскулярные роботы позволяют осуществлять хирургические вмешательства, проводимые на кровеносных сосудах чрескожным доступом под контролем методов лучевой визуализации.
Нейрохирургические роботы нацелены на минимизацию механических ошибок человека, сокращение время операции, особенно при операциях с минимальным доступом, обусловленным анатомической сложностью мозга и пространственными ограничениями, присущими нейрохирургическим операциям.
Терапевтические роботы
Терапевтические роботы направлены на проведение диагностики и консервативного (неоперативного) лечения внутренних болезней. Можно выделить следующие направления.
Фармакологические - роботы-фармдиспенсеры (RPDS Roboti c Prescription Dispensing), роботы для таргетированной доставки лекарственных препаратов через кровоток (микро- и нанороботы).
Терапевтические роботы разработаны для создания успокаивающего и эмоционально поддерживающего воздействия на пациентов в больницах и домах престарелых.
Реанимационные робототехнические системы, например AutoPulse, - неинвазивное автоматическое устройство для непрямого массажа сердца непосредственно на месте происшествия или в движущейся машине скорой помощи.
Роботы для пациентов
В данную категорию, согласно рис. 9.20, относят технических роботов, реабилитационных и персонализированных.
Технические роботы
Технические роботы - это, например, роботы для уборки, проведения дезинфекции и кварцевания. Эти устройства служат для более тщательной обработки помещений, снижают опасность распространения больничной инфекции путем более полной дезинфекции поверхностей на разных уровнях. Санитарная обработка помещений при помощи роботов избавляет персонал от необходимости контактировать с опасными патогенами.
Роботы-администраторы могут давать справки, отвечать на вопросы, сопровождать посетителей в нужное отделение. Современные роботы способны все лучше "понимать", с кем они говорят. Например, робот Pepper способен распознавать человеческий голос на 20 языках и определять, разговаривает он с мужчиной, женщиной или ребенком.
Реабилитационные роботы
Реабилитационные роботы-тренажеры могут давать пациенту упражнения для восстановительной терапии при различных травмах с нарушениями функций конечностей. Например, человек двигает рукой по заданной траектории и преодолевает программируемое усилие. При этом машина предоставляет точные измерения динамики состояния пациента с помощью датчиков. Подобные реабилитационные роботы-тренажеры используются для пациентов с двигательными нарушениями вследствие инсульта. В частности, робот Dr. CaRo служит для укрепления атрофированных мышц рук пациентам, недавно перенесшим инсульт, или для укрепления мышц после сложных переломов.