РОБОТЫ В МЕДИЦИНЕ: ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ГБУЗ МО МОНИКИ

ГБУЗ МО МОНИКИ
им. М.Ф. Владимирского
РОБОТЫ В МЕДИЦИНЕ:
ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ И
ПЕРСПЕКТИВЫ
Рогаткин Д.А., д.т.н.
Октябрь 2013
Робот – электронно-механическое устройство, которое
частично или полностью выполняет функции человека или
отдельных его органов и систем (иногда животного) при
решении различных медицинских задач.
Робот-манипулятор (хирург, терапевт и др.) — механические
манипуляторы, способные к работе под непосредственным
управлением человека (дистанционным).
Хирург-манипулятор «Да Винчи»
Новозеландский
манипулятор-терапевт
Роботизированные протезы и экзоскелеты
— устройства, исполняющие у пациента роль утраченных и
потерявших свои функциональные возможности конечностей
Роботы для лечебно-профилактических процедур
Массажные роботы
Радиохирургические
роботы-манипуляторы
Реабилитационный робот — робот, предназначенный для
занятий с больным для ускорения реабилитации пациентов
после различных заболеваний.
Paro – самый лечебный робот,
предназначен для лечения
при болезни Альцгеймера
— устройства, помогающие
восстанавливать функции
конечностей при инсультах
Робот–манекен - робот-симулятор человека,
предназначенный для обучения и тренировок медработников
SimMan 3G – симулятор
несчастных случаев
Simroid – манекен для
стоматологов
Сервисные роботы – помощники: это роботы,
запрограммированные автономно выполнять работу
невысокой квалификации или работу, поддающуюся
алгоритмизации: отнести анализы, подать инструмент
хирургу, рассортировать лекарства для больных, взять
интервью у больного по определённому шаблону и т.п.
Helpmate – робот курьер из
США, призванный снизить
расходы на младший персонал
Пенелопа - робот-помощник
хирурга для подачи инструмента
Сервисные роботы: роботы телеприсутствия
Проекты “RP-7”, “RP-8” и др.
Сервисные роботы-помощники для переноски больных
Роботы RIBA, предназначенные для транспортировки больных
Миниатюрные, микро и нанороботы - роботы малых
размеров, способные выполнять различные задачи
внутри организма пациента.
Российские разработки:
Московский Государственный Индустриальный Университет
Российский Научный Центр Восстановительной медицины:
Манипуляционный робот
Робот телеприсутствия
“R-Bot”
Российские разработки:
«Внутрисосудистый робот» Войнова В.В.
МГТУ им. Н.Э.Баумана
Экзоскелет руки человека
фирма «Нейробиотикс», 2013г.
Тренажеры-манекены «Илюша-Гоша-Максим»:
Анализ и прогноз рынка робототехники по данным
ассоциации производителей роботов Японии
Для сравнения:
Российский рынок
медицинской техники
в 2010г. – 3.4 млрд. $.
Согласно «Стратегии
развития» к 2020г. он
составит 13.6 млрд. $.
Прогноз развития в России:
(журнал «Технологии живых систем», №4, 2010)
1. Роботы-манипуляторы для хирургии, особенно микрохирургии
зарубежного производства. Идет уже закупка крупными научными и
коммерческими медицинскими центрами. Объем порядка 10 в год.
2. Роботы-манекены зарубежного и частично российского (самые
простые) производства. Началась закупка крупными учебными
медицинскими вузами и академиями. Объем: 1 зал на ВУЗ.
3. Роботизированные установки для лечебных процедур зарубежного
производства. Началась закупка крупными медицинскими
учреждениями, особенно онкологическими. Объем порядка 5-10 в год.
Отдельно реабилитационные роботизированные установки – в т.ч. и
российские – устойчивый спрос в реабилитационные отделения.
4. Роботизированные протезы зарубежного производства. Будет
массовая закупка населением с момента появления массового и
дешевого предложения на рынке.
5. Сервисные роботы - ? Будет массовый спрос во все клиники но при
условии достижения функциональной автономности.
Проблемы для разработчика:
(пример автономных мобильных сервисных роботов - СМР)
1. Функциональные возможности:
- интерфейс «Робот-врач»;
- возможности автономного планирования и принятия решений;
- возможности распознавания ситуации и элементов среды обитания;
- возможности автономной навигации и преодоления препятствий;
- возможности поиска и достижения целевой функции назначения.
2. Унификация решений и серийное производство.
3. Цена/возможности.
4. Гарантии безопасности.
5. Гарантии работоспособности.
6. Сервисное обслуживание жизненного цикла.
7. Цена сервисного обслуживания.
8. С чего начать разработку?
Отсутствие теоретических основ создания таких роботов
Общая задача функционирования автономного
мобильного сервисного медицинского робота
Целеуказание от медперсонала (врача)
переменная ситуационная задача
Перемещение в переменной
внешней среде
- Поиск
- Анализ ситуации
- Преодоление препятствий
Прибор
Установление контакта с
внешними объектами
взаимодействие
- Общение
- Самосохранение
- Оценка своих сил
Робот
Человек
Предмет
Животное
Основа разработки – медико-технические требования
(МТТ) по ГОСТ Р 15.013-94
Как формулировать специализированные МТТ к СМР?
Какие существуют общие принципы функционирования СМР в клинике?
6.1 Требования к выполнению изделием своих функциональных задач:
- Формулировка целевых функций назначения и сценариев поведения в клинике;
- Требования к способам задания команд (целевых функций);
- Требования к распознаванию ландшафта, предметов и обитателей территории;
- Требования к сенсорным системам робота;
- Требования ко времени выполнения команд;
- Требования к механическим перемещениям (скорости, ускорения)
- Требования по самосохранению и сохранению среды обитания
- Оценка последствий отказа работоспособности
- …………………………………………
6.3 Требования к производительности изделия
6.4 Требования к средствам контроля режимов работы
7.2.4.2 Характеристики рабочего цикла
7.3.1.3 Требования к стерилизации и дезинфекции
Х.Х.Х ………………………………………………………
11.1 Требования к порядку испытаний и приемки
Выводы:
1. По многим перечисленным направлениям роботы в клиниках
стали реальностью. Это не фантастика, хотя некоторые
направления, например, по нанороботам – пока еще фантастика.
2. Скорость внедрения лечебных роботов в медицину сегодня
сопоставима со скоростью внедрения первых компьютеров.
3. Многие технические вопросы функционирования и производства
электронных и механических частей таких роботов сегодня
инженерами и физиками решены. Поэтому роботы-манипуляторы,
роботы-манекены, реабилитационные роботы – уже на рынке.
4. Нерешенными остаются фундаментальные вопросы разумного
ситуационного поведения робота, интерфейса «врач-робот», его
безопасности для пациента и врача.
5. Российские производители по большинству номенклатуры не
могут конкурировать с зарубежными фирмами. Нет смысла
«догонять» и повторять уже существующие разработки. Лучше
сосредоточиться на обслуживании роботов зарубежных фирм.
Только по разумным автономным системам (Андроидам, СМР)
возможна конкуренция при условии опережающей разработки
научно-теоретических инженерных основ их функционирования.
Благодарю за внимание!
Электронная почта: info@medphyslab.com
URL: http://www.medphyslab.ru