УЗИ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими средствами медицинской визуализации, включая меньшую стоимость, большую доступность и портативность. Эта технология используется и при диагностике, и как средство, помогающее при хирургических процедурах. Однако качество его использования зависит от опыта и квалификации врача, работающего с таким устройством. Но опытные УЗИ-специалисты доступны не везде.

В последние годы сразу несколько команд разработчиков решили создать роботизированные системы, предназначенные для проведения УЗИ и управление которыми осуществляется дистанционно. Впервые эта технология была создана для военных, которые нуждались в методе диагностики при помощи УЗИ, которая осуществляется, не подвергая врачей опасности, например, в военное время. Затем эта разработка вышла за пределы военных лабораторий. И преимуществ здесь достаточно.

В частности, от использования таких технологий могут выиграть сельские и удаленные районы, где нет опытных УЗИ-специалистов. Это может избавить больных от необходимости трудных и дорогих для них поездок в крупные медицинские центры, а также существенно улучшить ситуацию с доступностью и качеством лечения в таких районах.

Роботизированная технология УЗИ может облегчить мышечную нагрузку на врачей, которые постоянно вынуждены повторять одни и те же движения при позиционировании датчика, а также увеличить количество пациентов, которых может обслужить медицинское учреждение, одновременно снижая затраты для организации на такие услуги. Такие системы могу использоваться не только дистанционно, но и на местах, снижая физическую нагрузку на врачей.

Впрочем, есть и недостатки. В первую очередь это стоимость оборудования, которое существенно превышает цены обычного УЗИ-устройства, а также необходимость иметь телекоммуникационный канал шириной 2 - 5 Мбит/с, что может быть нереальным именно для бедных и сельских районов, особенно в развивающихся странах. Существуют также опасения, что внедрение таких технологий может повлиять на рынок труда для специалистов в сфере УЗИ, когда подобные устройства смогут работать вообще без людей.

Конечно, это обычные страшилки на тему замены людей роботами, но такие устройства несомненно появятся уже в ближайшем будущем.

В эпоху самоуправляемых машин и дронов технологии искусственного интеллекта и робототехники становятся все более привычными. Они помогают обеспечить более качественное лечение, лучшее качество жизни и, наконец, более безопасный мир. И роботизированные УЗИ скоро станут привычным аксессуаром многих клиник.

Технология роботизированного УЗИ существует сегодня в трех вариантах:

• Автономная система, работающая без человека-оператора;
• Управляемая дистанционно роботизированная УЗИ-система;
• Роботизированная система, работающая с оператором, который физически присутствует рядом.

В этом кратком обзоре мы хотим вас познакомить с несколькими роботизированными УЗИ-системами, которые управляются дистанционно и сегодня находятся в разной стадии разработки.

MELODY

Это телеультразвуковая система на базе робота французской компании AdEchoTech обеспечивает возможность проводить ультразвуковое исследование под контролем обычного врача, когда эксперт в области УЗИ находится на удаленном расстоянии. В этой системе используется роботизированная рука Melody, позволяющая в реальном времени управлять удаленным от оператора датчиком и проводить диагностику.

При этом система УЗИ-специалиста (Melody Expert) и система пациента (Melody Patient) работают совместно через Интернет и в реальном времени обмениваются информацией, а также обеспечивают управлением роботом. MELODY Patient очень точно повторяет движения, которые производит УЗИ-специалист.

Платформа управления и визуализации достаточна проста, и специалист может обучиться ее использовать за короткое время. В ней используется имитатор зонда в виде копии стандартного ультразвукового датчика, с помощью которого легко контролировать движения робота издалека.

Система удаленного управления предоставляет возможность устанавливать все параметры изображений, включая контроль усиления и глубины, изменение частоты, а также активировать различные ультразвуковые режимы (например, цветовой допплеровский и импульсный допплеровский). При этом встроенная система видеоконференции позволяет врачу видеть пациента и общаться с ним.

Система позволяет проводить исследования брюшной полости, органов малого таза и мочевыводящего тракта, обеспечивать гинекологическую, акушерскую и пренатальную диагностику. Интерфейс Melody обеспечивает возможность использования большинства ультразвуковых датчиков, которые сегодня доступны на рынке.

Для использования Melody достаточно иметь канал связи с Интернет шириной 2 Мбит/с.

Система сертифицирована FDA для использования на рынке США. И это единственная такая система.

HER Remote Ultrasound

Свою роботизированную систему для дистанционных ультразвуковых исследований в сотрудничестве с компанией Telstra разработали и специалисты Института исследований интеллектуальных систем и инноваций австралийского университета Дикина. Эта технология, как надеются ученые, сможет значительно улучшить доступ к диагностическим инструментам для жителей удаленных районов Австралии, которые либо вообще не имеют доступа к медицинским ресурсам, либо этот доступ у них очень ограниченный.

Новая технология, получившая название HER (Hapticaly-Enabled Robotics) Remote Ultrasound, может применяться для исследования брюшной полости с целью оценки состояния почек, печени, желчного пузыря, поджелудочной железы, селезенки, а также брюшной аорты и других кровеносных сосудов. Эта система может также использоваться для диагностики болей в животе, анормальной функционирования печени и широкого списка внутренних органов.

Система имеет встроенную технологию получения обратной связи от пациента, что позволяет специалисту дистанционно отслеживать дискомфорт пациента, связанный с силой давления УЗИ-датчика. Эта информация может использоваться для оценки чувствительности исследуемой области и для сравнения ее с данными предыдущих исследований пациента.

Принципиальным преимуществом этой системы является ее способность транслировать чувство прикосновения оператора. Такая тактильная обратная связь помогает оператору ощущать удаленную среду посредством роботизированной системы. Для оценки ситуации, ощущения глубины восприятия и общения с пациентом используется система видеосвязи.

Связь осуществляется посредство 4G-сети мобильной связи компании Telstra.

В настоящее время университет и Telstra активно ищут партнеров и исследуют различные возможности вывода технологии на рынок для применения как в медицинских системах Австралии, так и других странах.

Роботизированная система на базе робота UR5

Норвежские специалисты из Университета Осло и университетской больницы в г.Осло разработали роботизированную ультразвуковую систему с удаленным управлением на базе коммерческого робота UR5 компании Universal Robots. Основная цель этой разработки заключалась в создании решения, которое поможет избавить врачей от напряжения и болей, вызванных постоянными и повторяющимися движениями при позиционировании датчика УЗИ, заставив это делать робота.

Норвежские ученые разработали программное обеспечение, обеспечивающее низкоуровневое взаимодействие с роботом и простой контроль его движений. Кроме этого, был внедрена система обеспечения контроля приложенной силы и тактильного управления роботом, которая была тщательно исследована. В этом норвежская система похожа на разработку ученых из австралийского университета Дикина.

На данном этапе система существует в форме прототипа и удовлетворяет всем требованиям для проведения дистанционной процедуры ультразвукового исследования. Когда будет готов коммерческий прототип, пока неизвестно.

TRUDI

Специалисты из Рочестерского университета в Нью-Йорке (США) разработали роботизированную систему Tele Robotic Ultrasound for Distance или TRUDI, которая позволяет оператору проводить ультразвуковые исследования из любого места, где есть Интернет. Эта система интегрирована в роботизированный киоск, и оператор может ею управлять, манипулируя УЗИ-датчиком, легко устанавливая его в нужную позицию, что позволяет проводить исследование буквально за несколько минут.

Система находится пока на ранней стадии разработки и когда она будет доведена до коммерческого уровня пока неизвестно.

Для ее работы необходимо иметь телекоммуникационный канал в 4 - 5Мбит/с — это обеспечивает необходимое качество передаваемой картинки при диагностике органов брюшной полости. Для эхокардиографии и исследования сосудов требуется более широкая полоса.

3D-ультразвуковая система Университета Любека

Роботизированная система, разработанная в Институте робототехники и когнитивных систем при университете Любека (Германия), позволяет с помощью ультразвуковых технологий создавать трехмерные медицинские изображения. Использование робота позволяет расширить спектр применения этой технологии, например, использовать систему для мониторинга опухоли, которая в это же время облучается другим роботизированным устройством.

Новая 3D-технология УЗИ решает проблемы, ограничивающие применение ультразвуковой визуализации, позволяя, в частности, одновременно получать изображение нужного органа или места вместе с окружающими его тканями. При этом использование робота позволяет исключить необходимость ручного позиционирования сканера, что до сих пор не позволяло использовать эти "подвижные" изображения для ретроспективного анализа. Немецкие ученые надеются добиться того, что роботизированная рука будет автоматически определять нужную область и подстраиваться под движения тканей за счет быстрой обработки трехмерных изображений, сохраняя при этом высокое качество "картинки".

В первую очередь эта система будет предназначена для использования при радиационной терапии, чтобы обеспечить проведение ультразвукового исследования без необходимости врачу находиться рядом и подвергаться ненужному радиационному облучению.

В заключение добавим, что исследования работоспособности роботизированных ультразвуковых систем, управляемых дистанционно, которые проводились в Канаде, показали, что удаленный специалист может точно выполнять все движения УЗИ-датчиком, включая вращение, качание и наклоны, манипулируя аналогичным устройством, находящимся в другом месте. При этом УЗИ-специалист общается с пациентом и ассистирующим ему медиком через систему видеоконференцсвязи, а ассистент обеспечивает начальное позиционирование роботизированной руки, основываясь на инструкциях, выдаваемых ему удаленным врачом. Исследования показали, что роботизированная система позволяет качественно визуализировать органы и проводить измерения, по точности сравнимые с показателями стандартной очной процедуры измерений размеров печени и диаметра проксимального отдела аорты и селезенки. Однако при использовании робота оператор несколько переоценивал диаметр дистального отдела аорты и желчных протоков и недооценивал длину почек по сравнению с результатами обычного "очного" сканирования. Правда, разница в измерениях могла быть связана с тем, что измерения там и там проводили разные специалисты, или с трудностью позиционирования датчика при измерениях, что несколько сложнее при использовании роботизированной руки. Впрочем, исследователи оговариваются, что необходимы дополнительные сравнительные исследования.

Интересно также, что все пациенты, принимавшие участие в исследованиях, заявили, что они хотели бы пользоваться такой системой в будущем, если обычное "живое" ультразвуковое исследование будет недоступным.

Преимущества использования роботизированной ультразвуковой системы для медицинской организации

• Решаются проблемы недостатка специалистов в удаленных и сельских районах
• Обеспечивается лучший доступ к медицинским услугам на местах
• Решаются проблемы с текучкой кадров среди медиков и необходимостью искать специалистов
• Обеспечивается качественная и точная диагностика
• Экономия затрат и времени, связанных с транспортировкой пациентов
• Обеспечивается качественное лечение на нижнем уровне
• Уменьшается количество смертей, связанных с задержкой получения диагноза
• Использование системы позволяет врачам в удаленных местах не чувствовать себя изолированными и дает им возможность получать необходимые им знания

Преимущества для пациентов

• Доступ к качественной УЗИ-диагностике на местах
• Улучшение качества лечения
• Доступ в реальном времени к медицинским экспертам
• Возможность избежать неудобств и сложностей, связанных с поездкой к врачу и долгим временем ожидания приема
• Быстрая диагностика в случае чрезвычайной ситуации
• Получение практически мгновенных результатов в рамках "живого" диагностирования, что обеспечивает возможность быстро определить дальнейшее лечение и действия.