10 видов использования робототехники в здравоохранении

По мере увеличения нагрузки на рабочую силу все большее внимание уделяется роботам и тому, как они могут помочь врачам и другим медицинским работникам. Сегодня роботы, управляемые врачом, уже имеют огромное присутствие в медицинской сфере. Спрос на менее инвазивные и более адаптированные к потребностям пациентов процедуры увеличивается с нарастающей скоростью.

В этом кратком обзоре мы хотим представить вам 10 способов, с помощью которых роботы сегодня могут оказывать помощь здравоохранению.

Роботизированная хирургия

Это самый распространенный вид использования медицинских роботов, и сегодня подобные аппараты создают уже несколько компаний по всему миру. Это машина, которая стирает грань между "медицинским инструментом" и "роботом", так как прибор находится под полным контролем хирурга. Например, роботизированная система da Vinci управляется хирургом с консоли, но имитирует движения хирурга для выполнения тонких процедур, делая крошечные разрезы.

Сегодня несколько крупных технологических фирм также разрабатывают аналогичные daVinci системы с более автономными характеристиками и широким спектром возможностей.

Эндоскопия

Эндоскопия - это процедура, при которой маленькая камера вставляется в тело через "естественное отверстие" для поиска опухолей, повреждений или следов заболевания. Это очень неудобная и чрезвычайно неприятная процедура, которую, как правило, боятся пациенты. Немецкая компания Medineering придумала менее инвазивное решение - маленькие, гибкие роботы, которые врач перемещает с помощью ручного манипулятора и ножной педали.

Это гибкие, тонкие роботы, которые могут управляться, как радиоуправляемые модели автомобиля, в точном соответствии с потребностями врача. Они могут стабильно удерживаться в организме человека без дрожания, связанного с усталостью мышц человека, и использовать весь спектр инструментов, начиная с биопсии и заканчивая прижиганием ран.

Экзоскелет

Носимая робототехника, также известная как экзоскелеты, является следующей большой инновацией в технологии носимых устройств. Предназначенные для помощи в реабилитации после травмы, они обеспечивают поддержку ослабленным мышцам, позволяя им восстановиться, чтобы сделать возможным движения, в результате чего пациент вновь обретает независимость.

Недавно команде ученых во Франции удалось добиться того, чтобы человек, который абсолютно не мог двигать руками или ногами из-за травмы спинного мозга, самостоятельно начал шагать с помощью экзоскелета. Пациент, который был парализован в течение двух лет, сказал, что он чувствовал себя "как первый человек на Луне". Несмотря на то, что экзоскелет, конечно, был самый современный, сделать подобное достижение возможным помогли два имплантата в мозгу, и новейшая технология декодирования, связанная с ними.

Пациенту поставили два 64-канальных имплантата WIMAGINE для электрокортикографии прямо на поверхность головного мозга. Они способны считывать сигналы, поступающие из центров движения мозга, которые затем декодируются и транслируются в движения экзоскелета.

Безопасная дезинфекция

Роботы используются в больницах для дезинфекции помещений от инфекции при помощи дезинфицирующей жидкости или ультрафиолетового излучения. В частности, было доказано, что большое количество ультрафиолетового света нейтрализует коронавирусные клетки, поэтому они не могут реплицироваться.

Робот-дезинфектор создан, например, в России – в Лаборатории робототехники Сбербанка. Этот робот может осуществлять плановую или экстренную дезинфекцию по заданной программе или по вызову персонала и способен обрабатывать разные типы помещений: операционные, родовые, реанимационные, палаты стационара, кабинеты врачей и т.д. В течение часа робот может обработать до 10 кабинетов или до 6 палат стационара.

Робот оснащен мощными ультрафиолетовыми лампами и эффективно очищает воздух и поверхности от всех основных видов патогенов, в том числе и коронавируса. Уровень очистки воздуха и поверхностей составит 99,9%, что отвечает самым жестким требованиям медицинских учреждений.

Ученые Наньянгского технологического университета (Сингапур) разработали полуавтономного робота XDBOT, предназначенного для решения проблемы дезинфекции, который уже испытывается в медицинских учреждениях. XDBOT может осуществлять навигацию с помощью лидарных датчиков и камер высокого разрешения, а управляется дистанционно с помощью ноутбука или планшета.

Обнаружение границ раковой опухоли

Ученые Имперского колледжа Лондона создали хирургический нож, с помощью которого можно обнаружить раковые ткани. Этот «умный скальпель» проверяет биологические ткани, контактируя с ними во время операции и сразу же дает хирургу информацию о том, содержит ли ткань злокачественные клетки или нет. Это позволяет удалять практически все раковые клетки. Технология IKnife использует электрический ток, чтобы быстро нагреть ткани и свести к минимуму потери крови.

Это устройство является частью сложной системы точной гистологической идентификации ткани, используемой при удалении опухоли в режиме реального времени на основе анализа паров, образующихся в процессе испарения ткани.

Результаты клинических исследований свидетельствуют о том, что система iKnife может применяться в широком диапазоне хирургического лечения рака при онкологических заболеваниях. Система iKnife дает результат почти мгновенно, позволяя хирургу проводить операции с очень высоким уровнем точности, что раньше было невозможно. Эксперты отметили высокий потенциал для снижения вероятности возникновения рецидива опухоли.

Протезирование

Современные протезы конечностей представляют собой "умные" роботизированные устройства, управляемые мозгом пациента. Первым таким человеком стал в 2018 году пациент в США, потерявший из-за рака руку, который получил подобную роботизированную конечность. Она была разработана Лабораторией прикладной физики Джона Хопкинса, где ведутся работы по тестированию большего количества протезов для пациентов с ампутацией руки.

В лаборатории MIT Biomechatronics Lab исследователи создали управляемые с помощью гироскопов роботизированные конечности, которые способны отслеживать свое положение в пространстве, регулируя свои суставы примерно 750 раз в секунду. Кроме того, они разработали бионическую кожу и нейронную имплантационную систему, которая взаимодействует с нервной системой человека, позволяя пациенту получать тактильную обратную связь от протезной системы и контролировать ее, как будто это настоящая рука.

Микро-роботы целевого предназначения

Эти устройства или микроботы могут доставлять лечение, например, радиационное излучение на определенную, небольшую область тела, тем самым уменьшая побочные эффекты.

Это весьма перспективные, хотя и относительно новые типы медицинских роботов. Основой их работы является использование механических частиц, близких к микроскопическим, для локализации препарата или определенной терапии в конкретном целевом участке тела.

Существует несколько возможных методов для доставки таких микрочастиц в цель, но в результате новых исследований появились микро-роботы с крошечными спиральными хвостами, которые могут быть направлены магнитным полем через кровеносные сосуды в определенное место в организме.

Инженеры американского университета Пердью придумали крошечных роботов, управляемых внешним магнитным полем, которые могут пробраться через толстую кишку, чтобы доставить лекарства именно туда, где это необходимо. Они могут даже служить минимально инвазивным и более удобным способом проведения биопсии в толстой кишке.

Такие роботы по своим размерам не превышают несколько ширин человеческого волоса и способны двигаться, просто кувыркаясь. Вращающееся магнитное поле снабжает их энергией для движения, а оно же используется для управления их перемещениями. Так как они кувыркаются, эти устройства могут перебираться через относительно крупные препятствия, например, те, которые находятся на нерегулярной поверхности внутренней части толстой кишки.

Медицинский уход за пациентами

Роботы используются не только там, где необходимо решать проблемы, опасные для жизни, но и там, где требуется рутинная медицинская работа. Роботы-медсестры - это системы, которые могут измерять жизненные показатели, заполнять цифровые документы и контролировать состояние пациента. Некоторые из этих роботов-медсестер сконцентрированы на выполнении рутинных задач, от которых так устают медсестры, как, например, перемещение каталок и тележек из комнаты в комнату и даже забор крови. Робот-медсестра Robobear может поднимать пациентов с кровати, предотвращая тем самым риск травмы спины.

Израильская компания Medisana создала персонального робота Temi, который может обеспечить видеосвязь между медицинскими работниками и инфицированными пациентами, а также применяться при дистанционном медицинском обследовании. Благодаря своему набору датчиков и камер этот персональный робот может перемещаться по больничным коридорам, снимая нагрузку как с медицинских работников, так и с пациентов.

В сочетании с соответствующими медицинскими цифровыми устройствами система использует интегрированное приложение, которое применяется для регистрации жизненно важных показателей, таких как кровяное давление, уровень сахара в крови, вес, частота сердцебиения или насыщенность крови кислородом.

Дистанционное лечение

Управление роботом из удаленного места для проведения лечения пока еще не вошло в обычную практику медицинских организаций, однако в США медицинская школа университета Питтсбурга совместно с университетом Карнеги-Меллона получили финансирование для работы именно над этим. В частности, они по заказу Министерства обороны США создают "автономную систему травматологической помощи", которая может использоваться для лечения солдат в отдаленных местах и может быть упакована в рюкзак.

Автономные автомобили для снабжения

Американский стартап Nuro разработал автономный автомобиль, используемый для доставки рецептурных лекарств в американском городе Хьюстон. Сейчас идет тестирование этой технологии как средства доставки рецептурных препаратов и предметов первой необходимости клиентам аптечной сети CVS Pharmacy. Эта услуга осуществляется бесплатно для клиентов CVS в Хьюстоне.

Обзор подготовлен по материалам Fierce Healthcare, Healthcare Global, Medgadget.com, Healthcare IT News.