Медицинская робототехника - междисциплинарная область, направленная на разработку электромеханических устройств для диагностики и терапии.
Долгосрочной целью этой области применения является создание возможностей для применения новых медицинских технологий путем предоставления врачу новых возможностей или оказания помощи во время хирургических операций.
Эта область обладает огромным потенциалом для повышения точности и возможностей врачей при проведении хирургических операций, и поэтому считается, что она будет продолжать расширяться.
С другой стороны, в отличие от области заводской робототехники, которая быстро росла в 1970-х и 1980-х годах, медицинская робототехника до сих пор не получила широкого признания.
По-прежнему существует множество технологических проблем и исследовательских тем, включая как разработку системных компонентов, так и разработку систем в целом.
Область медицинской робототехники является относительно новой:
в 1985 году впервые было зарегистрировано медицинское применение робота, т.е. ориентация иглы для биопсии головного мозга.
Примерно в это же время исследовательские группы в Азии, Европе и США начали изучать другие области применения робототехники в медицине.
В настоящее время существует большое количество исследовательских лабораторий, но лишь несколько коммерческих предприятий, работающих в области медицинской робототехники.
================================================================
После короткого периода выздоровления, и первого негативного опыта, тема снова быстро развивается и специализированные семинары по медицинской робототехнике теперь можно найти практически на любой медицинской конференции.
По сравнению с другими областями медицинской техники, роботы все еще находятся на начальном этапе, и многие исследовательские вопросы все еще открыты для изучения и совершенствования технологии.
Основываясь на опыте предыдущих исследований и клинической практики, для успеха такой системы необходима соответствующая операционная концепция.
В контексте минимально инвазивных процедур нынешние роботы, часто находятся под полным контролем хирургов с помощью телеоперационной установки, в которой оператор манипулирует ведущим устройством ввода, а робот со стороны пациента следует за вводом.
При такой настройке робот позволяет хирургу с максимальной точностью оперировать в теле пациента, уменьшать количество движений человека, до минимума и отфильтровывать тремор.
Новое поколение таких роботов обеспечит более интуитивную связь между оператором и наконечниками приборов, с такими усовершенствованиями, улучшится распознавание хирургических движений и оценка состояния пациента для прогнозирования результатов лечения.
Параллельно с этим в таких хирургических ассистентах будет реализована автономия, например, для того, чтобы взять на себя рутинные задачи или позволить хирургу сосредоточиться на ключевых действиях во время операции, а не быть обремененным операцией с помощью дополнительного устройства.
================================================================
Для медицинских процедур, которые могут быть спланированы заранее и выполнены достаточно предсказуемым образом, роботизированная операция следует концепции (по аналогии с известным из промышленных производственных систем автоматизированным проектированием и автоматизированным производством).
Одним из примеров является область интервенционной радиологии, где роботы могут позиционировать направляющие иглы на основе предоперационного планирования.
По мере совершенствования технологий визуализации, моделирования тканей и управления иглами будущие системы, вероятно, будут становиться все более интегрированными и будут внедряться в терапевтические устройства, которые не могут быть достигнуты простым наведением направляющей иглы.
Современное состояние медицинской робототехники.
Известно несколько разработанных установок - которые также применялись с небольшим успехом. Существует очень мало коммерческих компаний, продающих медицинских роботов, поэтому общее количество роботов относительно невелико (и доминирует одна конкретная установка)
В отличие от области заводской робототехники, медицинская робототехника еще не достигла критической массы. Однако предполагается, что преимущества медицинских роботов будут становиться все более очевидными, что в конечном итоге приведет к росту их использования в клинической практике.
================================================================
Некоторые роботы выполняют функции хирургических ассистентов в ортопедии, а другие могут использоваться в качестве "третьей руки" хирурга для перемещения камеры во время минимально инвазивных процедур.
Другие существуют для проведения или облегчения телехирургии, телемониторинга или телеприсутствия. Другие роботизированные устройства выполняют или помогают при выполнении операций с изображениями, направляя их в нужное русло.
Дальнейшая классификация хирургических роботов основывается на степени их автономности:
- пассивный - в котором робот служит проводником к рукам хирурга;
- практический - в котором хирург оперирует устройством в хирургическом поле, но где контроллер робота поддерживает хирурга и помогает избежать неправильных действий;
- телеоперационный - в котором робот находится в операционной, но явно контролируется хирургом на небольшом расстоянии;
- автоматизированный - в котором робот выполняет предоперационно спланированные траектории или на основе областей хирургического применения (нейрохирургия, ортопедия, урология, челюстно-лицевая хирургия, радиохирургия, офтальмология, кардиохирургия, интервенционная радиология).
================================================================
Область применения роботов с ориентацией на изображение является одной из начальных стадий для медицинских роботизированных систем, применяемых в ортопедической хирургии и нейрохирургии.
Так же недалеко от вышеупомянутых систем находятся установки роботов для интервенционной радиологии и внешней радиотерапии.
Другая группа роботов - это роботы с ручным или дистанционным управлением для микрохирургии, или помощники оператора, для лапароскопической операции и для размещения роботов-катетеров.
Третья категория включает внутривещественные роботизированные системы, но в настоящее время известны лишь несколько прототипов.