• >>
• Huli

Mga medikal na robot ngayon at bukas

Ang medisina ay palaging kumplikado; Gayunpaman, ang mga medikal na robot ay maaaring maghatid tumpak na mga diagnosis at magsagawa ng paggamot, at sa lalong madaling panahon ay makakabisado na nila ang iba pang mga medikal na lugar.

Tayo ay ipinanganak, tayo ay nabubuhay, at sa huli tayo ay mamamatay. Ito ay totoo. Gayunpaman, ang kalidad ng ating buhay ay madalas na nauugnay sa ating kalusugan. Sa pangkalahatan, kung mas malusog tayo, mas marami tayong makakamit - sa gayon, mas masaya tayo.

Ito ang dahilan kung bakit ang kalusugan ay palaging isang isyu. Sa kasalukuyan, napakalayo na ng narating ng medisina kumpara sa panahon ni Hippocrates. Ngayon ang mga tao ay maaaring gumawa ng napaka kumplikadong operasyon, nag-imbento ng mga gamot para sa iba't ibang sakit at iba pa. Ang tanong ay bumangon: maaari bang pumunta pa ang gamot at paano?

Ang sagot sa unang bahagi ng tanong ay "tiyak." Gayunpaman, maaaring mag-iba ang mga sagot sa ikalawang bahagi. Maraming mga kapansin-pansing larangan na maaaring magbago sa kurso ng medikal na kasaysayan, tulad ng mga stem cell. Gayunpaman, tiwala ako na ang larangan ng robotics at robotics-related fields gaya ng medical bionics at biomechatronics ay magkakaroon ng malaking papel sa medisina sa malapit na hinaharap.

Sa katunayan, maraming mga kagiliw-giliw na bagay ang nangyayari sa mga lugar na ito ngayon. Kaya, sa seksyong ito ng aking site, susubukan kong magbigay ng liwanag sa mga tanong tungkol sa mga medikal na robot at mga lugar na nauugnay sa robotics sa medisina, ngayon at sa hinaharap.

Mga operasyon gamit ang isang robot

Ang mga medikal na robot na maaaring magsagawa ng mga operasyon ay napakaganda, tama? Ang lahat ng umiiral na surgical robot sa mga araw na ito ay talagang matalinong ginawang mga manipulator na kinokontrol ng mga karampatang doktor. Mayroong ilang mga hamon sa antas ng artificial intelligence na kinakailangan upang gumana nang nakapag-iisa, ngunit ito ay makakamit balang araw.

Sa kasalukuyan ay may dalawang larangan kung saan ang mga surgical robot ay ginagawa at sinusuri. Ang isa sa mga ito ay isang telerobot na nagpapahintulot sa isang doktor na magsagawa ng operasyon mula sa malayo. Ang isa pang larangan ay minimally invasive surgery - ang operasyon ay ginaganap nang walang malalaking hiwa.

Ang da Vinci robotic surgery system ay isa sa maliwanag na mga halimbawa paggamit ng robotics para sa mga layuning pang-opera. Mahigit sa isang libong unit ang ginagamit sa buong mundo. Magbasa pa tungkol sa robotic surgery sa pangkalahatan.

Ang mga robot ay ang mga bagong empleyado ng ospital

Ang mga ospital ay medyo tulad ng mga pabrika. Maraming makamundong gawain. Halimbawa - pagdadala ng mga bagay, paglilipat ng mga sample mula sa isang device patungo sa isa pa, paglilinis. Mayroon ding mga gawain na nangangailangan ng kaunting lakas. Halimbawa, ang pagbubuhat at paglilipat ng mga pasyente.

Naniniwala ako na napagtanto mo na maraming mga gawain na maaaring gawin ng mga medikal na robot. Mayroong ilang mga pag-unlad sa lugar na ito - may mga robot na inilaan para sa paggamit ng laboratoryo, mayroong AGV (Automated Guided Vehicle) na nilalayon para gamitin sa mga ospital.

Sa pagkakaalam ko, karamihan sa kanila ay nasa testing stage. Gayunpaman, ito ay tiyak na isang magagawang gawain.

Mga panterapeutikong robot

Mga medikal na robot na ginagamit sa therapy. Ang ideya sa likod nito ay halos kapareho sa therapy ng hayop, ang mga robot lamang ang mas predictable. Magbasa pa tungkol sa mga therapeutic robot.

Biological prosthetics

Ito ay isang larangan na may kaugnayan sa robotics. Ang resulta ay hindi maituturing na isang robot, ngunit ang mga disiplina na kasama dito ay halos magkapareho - AI, electronics, mechanics at marami pa.

Ang magandang panaginip ay na balang araw ay magkakaroon ng bionic arms at bionic legs na kasinghusay at functional (o mas mahusay pa) gaya ng ating natural limbs. Ang kamakailang pag-unlad sa lugar na ito ay lubos na kamangha-manghang. Ilang kumpanya ang nagtatrabaho sa lugar na ito - Ossur, Otto Bock at Touch Bionics ang ilan sa mga kilala ko.

Application at paggamit ng mga robot sa medisina sa hinaharap

Marahil ito ay magiging posible sa hinaharap. Ang ideya ay upang bumuo ng mga aparato hanggang sa ilang nanometer ang laki, kaya ang pangalang nano-robots. Magagamit na ang maliliit na device na ito sa iba't ibang paraan. Halimbawa, upang ayusin ang sirang buto o maghatid ng gamot sa tamang lugar o upang patayin ang mga selula ng kanser.

Ang mga posibilidad ay limitado lamang sa pamamagitan ng iyong imahinasyon. Ang mga nanorobots ay kasalukuyang nasa yugto ng pananaliksik at pag-unlad, kaya ito ay talagang isang pantasya.

Ngayon, sinusubukan ng mga grupo ng pananaliksik sa buong mundo na malaman ang konsepto ng paggamit ng mga robot sa medisina. Bagama't malamang na mas tama ang sabihing "nahanap na ito." Sa paghusga sa bilang ng mga pag-unlad at interes ng iba't ibang mga pang-agham na grupo, maaari itong maitalo na ang paglikha ng mga medikal na microrobots ay naging pangunahing direksyon. Kasama rin dito ang mga robot na may prefix na "nano-". Bukod dito, ang mga unang tagumpay sa lugar na ito ay nakamit kamakailan lamang, walong taon lamang ang nakalipas.

Noong 2006, isang pangkat ng mga mananaliksik na pinamumunuan ni Sylvain Martel ang nagsagawa ng una sa mundo matagumpay na eksperimento sa pamamagitan ng paglulunsad ng isang maliit na robot na kasing laki ng ballpen carotid artery buhay na baboy. Kasabay nito, gumagalaw ang robot sa lahat ng "waypoints" na nakatalaga dito. At sa paglipas ng mga taon mula noon, medyo sumulong ang microrobotics.

Ang isa sa mga pangunahing layunin para sa mga inhinyero ngayon ay ang lumikha ng mga medikal na robot na makakagalaw hindi lamang malalaking arterya, ngunit din sa medyo makitid mga daluyan ng dugo. Ito ay magpapahintulot kumplikadong species paggamot nang walang ganoong traumatikong operasyon.

Ngunit ito ay malayo sa tanging potensyal na bentahe ng microrobots. Pangunahin, magiging kapaki-pakinabang ang mga ito sa paggamot sa kanser sa pamamagitan ng partikular na paghahatid ng gamot nang direkta sa malignant formation. Ang halaga ng pagkakataong ito ay mahirap i-overestimate: sa panahon ng chemotherapy, ang mga gamot ay ibinibigay sa pamamagitan ng IV, na nagiging sanhi ng matinding suntok sa buong katawan. Sa katunayan, ito ay isang malakas na lason na pumipinsala sa marami mga panloob na organo at, para sa kumpanya, ang tumor mismo. Ito ay maihahambing sa carpet bombing upang sirain ang isang maliit na target.

Ang gawain ng paglikha ng naturang microrobots ay nasa intersection ng isang bilang ng mga siyentipikong disiplina. Halimbawa, mula sa punto ng view ng pisika - kung paano gumawa ng tulad ng isang maliit na bagay na ilipat nang nakapag-iisa sa isang malapot na likido, na para dito ay dugo? Mula sa pananaw ng engineering, paano magbigay ng enerhiya sa isang robot at kung paano subaybayan ang paggalaw ng isang maliit na bagay sa buong katawan? Mula sa isang biyolohikal na pananaw, anong mga materyales ang dapat gamitin sa paggawa ng mga robot upang hindi ito makapinsala sa katawan ng tao? At sa isip, ang mga robot ay dapat na biodegradable, upang ang problema ng pag-alis sa kanila mula sa katawan ay hindi kailangang malutas.

Ang isang halimbawa kung paano maaaring "kontaminahin" ng microrobots ang katawan ng isang pasyente ay ang "biorocket."

Ang bersyon na ito ng microrobot ay isang titanium core na napapalibutan ng isang aluminum shell. Ang diameter ng robot ay 20 microns. Ang aluminyo ay tumutugon sa tubig, kung saan ang mga bula ng hydrogen ay nabuo sa ibabaw ng shell, na nagtutulak sa buong istraktura. Sa tubig, ang naturang "biorocket" ay lumulutang sa isang segundo sa layo na katumbas ng 150 ng mga diameter nito. Maihahalintulad ito sa isang taong may taas na dalawang metro na lumalangoy ng 300 metro sa isang segundo, 12 pool. Ang ganitong kemikal na makina ay tumatakbo nang halos 5 minuto salamat sa pagdaragdag ng gallium, na binabawasan ang intensity ng pagbuo ng oxide film. Iyon ay, ang pinakamataas na reserba ng kapangyarihan ay halos 900 mm sa tubig. Ang direksyon ng paggalaw ay ibinibigay sa robot sa labas magnetic field, at maaari itong gamitin para sa naka-target na paghahatid ng gamot. Ngunit pagkatapos lamang na matuyo ang "singil", ang pasyente ay makakahanap ng isang pagkalat ng mga microball na may aluminyo na shell, na walang kapaki-pakinabang na epekto sa katawan ng tao, hindi katulad ng biologically neutral na titanium.

Ang mga microrobots ay dapat na napakaliit na ito ay madaling sukatin tamang sukat hindi gagana ang mga tradisyonal na teknolohiya. Walang mga karaniwang bahagi angkop na sukat Hindi rin sila nagpo-produce. At kahit na ginawa nila, hindi sila magiging angkop para sa mga partikular na pangangailangan. At samakatuwid, ang mga mananaliksik, tulad ng nangyari nang maraming beses sa kasaysayan ng mga imbensyon, ay naghahanap ng inspirasyon mula sa kalikasan. Halimbawa, sa parehong bakterya. Sa micro, at higit pa sa nanoscale, ganap na magkakaibang mga pisikal na batas ang nalalapat. Sa partikular, ang tubig ay isang napaka-malapot na likido. Samakatuwid, kinakailangan na mag-aplay ng iba pang mga solusyon sa engineering upang matiyak ang paggalaw ng mga microrobots. Madalas na nalulutas ng mga bakterya ang problemang ito sa tulong ng cilia.

Mas maaga sa taong ito, isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Unibersidad ng Toronto ay lumikha ng isang prototype ng isang 1mm-haba na microrobot, na kinokontrol ng isang panlabas na magnetic field at nilagyan ng dalawang gripper. Nagawa ng mga developer na magtayo ng tulay sa tulong nito. Gayundin, ang robot na ito ay maaaring gamitin hindi lamang para sa paghahatid ng gamot, kundi pati na rin para sa mekanikal na pag-aayos ng tissue sa sistema ng sirkulasyon at mga organo.

Mga maskuladong robot

Ang isa pang kawili-wiling direksyon sa microrobotics ay mga robot na hinimok ng mga kalamnan. Halimbawa, mayroong isang proyekto: isang cell ng kalamnan na pinasigla ng kuryente, kung saan nakakabit ang isang robot, na ang "gulugod" ay gawa sa hydrogel.

Ang sistemang ito ay mahalagang kinopya ang isang natural na solusyon na matatagpuan sa mga katawan ng maraming mammal. Halimbawa, sa katawan ng tao, ang mga contraction ng kalamnan ay ipinapadala sa mga buto sa pamamagitan ng mga tendon. Sa biorobot na ito, kapag ang isang cell ay nagkontrata sa ilalim ng impluwensya ng kuryente, ang "tagaytay" ay yumuko at ang mga nakahalang bar, na kumikilos bilang mga binti, ay naaakit sa isa't isa. Kung ang isa sa kanila ay gumagalaw ng mas maikling distansya kapag baluktot ang "tagaytay", kung gayon ang robot ay gumagalaw patungo sa "binti" na ito.

May isa pang pangitain kung ano dapat ang mga medikal na microrobots: malambot, paulit-ulit ang mga hugis ng iba't ibang nabubuhay na nilalang. Halimbawa, narito ang isang robotic bee (RoboBee).

Totoo, hindi ito inilaan para sa mga layuning medikal, ngunit para sa isang bilang ng iba pa: polinasyon ng mga halaman, mga operasyon sa paghahanap at pagsagip, pagtuklas ng mga nakakalason na sangkap. Ang mga may-akda ng proyekto, siyempre, ay hindi nangongopya nang walang taros mga tampok na anatomikal mga bubuyog. Sa halip, maingat nilang sinusuri ang lahat ng uri ng "mga disenyo" ng mga organismo ng iba't ibang mga insekto, inangkop at ipinapatupad ang mga ito sa mekanika.

O isa pang halimbawa ng paggamit ng "mga istruktura" na magagamit sa kalikasan - isang microrobot sa anyo ng isang bivalve mollusk. Gumagalaw ito sa pamamagitan ng pag-flap ng mga flaps, sa gayon ay lumilikha ng isang jet stream. Sa halos 1mm ang laki, maaari itong lumutang sa loob ng isang tao bola ng mata. Tulad ng karamihan sa iba pang mga medikal na robot, ang "mollusk" na ito ay gumagamit ng isang panlabas na magnetic field bilang isang mapagkukunan ng enerhiya. Ngunit mayroong isang mahalagang pagkakaiba - tumatanggap lamang ito ng enerhiya para sa paggalaw, ang patlang mismo ay hindi gumagalaw dito, hindi katulad ng karamihan sa iba pang mga uri ng microrobots.

Mga malalaking robot

Siyempre, na may lamang microrobots ang parke kagamitang medikal hindi limitado. Sa science fiction na mga pelikula at libro, ang mga medikal na robot ay karaniwang ipinakita bilang mga kapalit para sa mga surgeon ng tao. Tulad ng, ito ay isang uri ng malaking aparato na mabilis at napakatumpak na gumaganap ng lahat ng uri ng mga manipulasyon sa operasyon. At hindi nakakagulat na ang ideyang ito ay isa sa mga unang ipinatupad. Siyempre, hindi kayang palitan ng mga modernong surgical robot ang isang tao, ngunit ganap na silang pinagkakatiwalaan para sa pagtahi. Ginagamit din ang mga ito bilang extension ng mga kamay ng siruhano, bilang mga manipulator.

Gayunpaman, ang mga debate ay nagpapatuloy sa medikal na komunidad tungkol sa pagpapayo ng paggamit ng mga naturang makina. Maraming mga eksperto ang naniniwala na ang mga naturang robot ay hindi nagbibigay ng anumang mga espesyal na benepisyo, at dahil sa kanilang mataas na presyo, sila ay makabuluhang pinatataas ang halaga ng mga serbisyong medikal. Sa kabilang banda, mayroong isang pag-aaral na nagpapakita na ang mga pasyente ng kanser sa prostate na sumasailalim sa robot-assisted surgery ay nangangailangan ng hindi gaanong masinsinang paggamit mamaya. mga hormonal na gamot at radiotherapy. Sa pangkalahatan, hindi nakakagulat na ang mga pagsisikap ng maraming mga siyentipiko ay naglalayong lumikha ng mga microrobots.

Isang kawili-wiling proyekto ang Robonaut, isang telemedicine robot na idinisenyo upang tulungan ang mga astronaut. Isa pa rin itong pang-eksperimentong proyekto, ngunit ang diskarte na ito ay maaaring gamitin hindi lamang upang magbigay ng pagsasanay sa mga importante at mamahaling tao bilang mga astronaut. Ang mga robot na telemedicine ay maaari ding gamitin upang magbigay ng tulong sa iba't ibang lugar na mahirap maabot. Siyempre, maipapayo lamang ito kung mas mura ang pag-install ng robot sa infirmary ng ilang liblib na taiga o mountain village kaysa sa pagpapanatili ng paramedic sa payroll.

At ang medikal na robot na ito ay higit na dalubhasa, ito ay ginagamit upang gamutin ang pagkakalbo. Ang ARTAS ay nakikibahagi sa awtomatikong "paghuhukay" mga follicle ng buhok mula sa anit ng pasyente, batay sa mga high-resolution na litrato. Ang isang tao na doktor pagkatapos ay manu-manong iniksyon ang "ani" sa mga kalbo na lugar.

Gayunpaman, ang mundo ng mga medikal na robot ay hindi gaanong monotonous na tila sa isang walang karanasan na tao. Bukod dito, ito ay aktibong umuunlad, ang mga ideya at mga eksperimentong resulta ay naipon, at ang mga pinakaepektibong paraan ay hinahanap. At sino ang nakakaalam, marahil sa ating buhay ang salitang "surgeon" ay mangangahulugan ng isang doktor na hindi may scalpel, ngunit may isang garapon ng microrobots na kakailanganin lamang na lunukin o ipakilala sa pamamagitan ng IV.

Da Vinci

Layunin: surgeon

Paano ito gumagana: Sa ngayon, ang isang robot surgeon ay hindi isang independiyenteng mekanismo ng pagpapatakbo, ngunit isang masunuring 500-kilogram na instrumento sa mga kamay ng isang doktor. Ang operating module ay may apat na "braso". Tatlo sa mga ito ay nagtatapos sa mga miniature surgical instruments - scalpels at clamps, at ang pang-apat ay kumokontrol sa isang maliit na video camera. Ang Da Vinci ay nagpapatakbo sa pamamagitan ng centimeter punctures, kaya hindi kailangan ng camera, ngunit ang pasyente ay halos walang mga galos. Kapag ang robot ay "naghagis ng spell" sa pasyente, ang human surgeon ay nakaupo sa console sa layo mula sa mesa. Ang doktor ay nagmamanipula ng mga joystick, na nagpapadala ng mga galaw ng daliri at kamay sa da Vinci "mga kamay" na may pinpoint na katumpakan. Tulad ng isang kamay ng tao, mayroon silang pitong antas ng kalayaan, ngunit ang mga manipulator ay mas malakas, hindi napapagod at agad na nag-freeze kung ang siruhano ay naglalabas ng mga joystick. Kinokontrol ng doktor ang kanyang mga aksyon sa pamamagitan ng eyepiece, na tumatanggap ng isang imahe na pinalaki hanggang 12 beses mula sa isang video camera.

Saan ito ginagamit?: da Vinci robotic surgeon nagtatrabaho sa daan-daang mga klinika sa buong mundo. Mayroong 20 ganoong device sa Russia. Ang isa sa kanila ay nasa Federal Center of Heart, Blood and Endocrinology na pinangalanan. V.A. Almazov (St. Petersburg), kung saan nagsasagawa si da Vinci ng halos isang daang operasyon sa isang taon. Ang kanyang "malakas na punto" ay tumpak at tumpak na pag-alis ng labis: mga tumor, hernias, aneurysms.

Larawan: AFP/EAST NEWS, CORBIS/FOTO S.A., PANASONIC, DIOMEDIA, REUTERS/VOSTOCK PHOTO, IBM

Slide 2

Medikal na robotics

Para sa gamot sa rehabilitasyon at rehabilitation Robots para sa suporta sa buhay Robots para sa diagnostics, therapy, surgery Active biocontrolled prostheses, exoskeletons Acupressure at classical massage, upuan Aktibo at passive na paggalaw ng mga limbs sa joints Minimally invasive para sa diagnostics at surgery X-ray irradiator nanorobot Telecontrol sa pamamagitan ng Internet Transfer, transportasyon Paghahatid ng mga gamot Paglipat ng mga instrumento sa gabay ng surgeon Serbisyo para sa mga matatanda Awtomatikong silid

Slide 3

Robot na "Lokomat" para sa pagsasagawa ng mga galaw ng paa sa mga kasukasuan ng balakang, tuhod at bukung-bukong.

Slide 4

aktibong prosthesis kasukasuan ng tuhod Mga aktibong prosthesis at exoskeleton

Slide 5

prostheses active passive protozoa traction Myotonic bioelectric Nang walang feedback C puna traksyon

Slide 6

robot Unimate Puma 560 Ang unang surgical robot na UnimatePuma 560 ay nilikha noong huling bahagi ng 1980s sa America. Ang robot na ito ay mahalagang malaking kamay na may dalawang clawed na proseso na maaaring lumaki sa isa't isa. Saklaw ng paggalaw - 36 pulgada. Ang robot ay may medyo limitadong hanay ng mga paggalaw at ginamit sa neurosurgery upang humawak ng mga instrumento sa panahon ng stereotactic biopsy.

Slide 7

Noong 1998, lumitaw ang aktibong robot na ZEUS, na idinisenyo para sa remote endoscopic surgery. Kaayon ng ZEUS, isa pa katulad na sistema, tinatawag na DA VINCI. ZEUS

Slide 8

HEXAPOD