Роботы. История развития машин - Александр Алексеевич Прасол
MIRA может работать в двух режимах – дистанционно, подчиняясь командам реального хирурга, и полностью автономно по заранее заданной программе. Если участие человека имеется, то хирург при помощи телекамер высокого разрешения может видеть все операционное поле и контролирует показания приборов, обеспечивающих жизнедеятельность пациента.
Как утверждают разработчики робота MIRA, в память автоматического хирурга вшито несколько операций, от удаления аппендикса до зашивания сложных ран. Робот может даже лечить зубы! В условиях реального космического полета MIRA планируют испытать в 2024 году. Будет ли для этого необходимый пациент и согласятся ли астронавты на подобный эксперимент, покажет время…
Успехи «механической» хирургии вызвали большое количество исследований и в других областях. В 1992 году для оказания хирургического лечения при осуществлении протезирования суставов была разработана система RoboDoc.
В 1993 году фирмой Computer Motion Inc. создана роботизированная система Aesop («Эзоп»). Она представляла собой «автоматическую руку» для фиксации и изменения положения видеокамеры при проведении лапароскопических операций. Такая установка применяется в некоторых клиниках до сих пор.
Все эти системы имели узкоспециализированное направление. Их использование ограничивалось лишь помощью в осуществлении определенных этапов в хирургических операциях. Они не являлись в полном смысле роботизированными системами. В 1998 году мировой медицине была представлена первая универсальная роботизированная система ZEUS («Зевс»). Ее возможности были гораздо шире, и врачи получили действительно надежного помощника. Робот умел делать аккуратные разрезы, проникал туда, куда сложно было добраться рукам хирурга, и имел набор инструментов, которые позволяли выполнять даже самые сложные манипуляции.
Наконец, в конце 90‐х годов компанией Intuitive Surgical Inc был разработан универсальный робот-хирург, способный проводить операции при различных патологиях. Этот робот был назван Da Vinci («Да Винчи») в честь великого изобретателя Леонардо да Винчи.
В 2000 году Управление по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами США (FDA) дало разрешение на проведение с помощью хирургического робота «Да Винчи» медицинских операций. В марте 2001 года Министерство здравоохранения Канады одобрило использование хирургического робота «Да Винчи» для операций в брюшной полости и грудной клетке. Роботизированная система «Да Винчи» позволила хирургам производить операции пациентам, даже не касаясь их. Находясь в нескольких шагах от больного, врач получает подробное представление о том, что происходит на операционном столе.
Достигается этот эффект за счет целого комплекса приспособлений. Прежде всего, робот оснащен несколькими видеокамерами, как наружными, так и миниатюрными, способными проникать в лапароскопический надрез внутрь человеческого тела и показывать врачу состояние больного органа. Камеры дают объемное изображение при большом увеличении, что позволяет хирургу проводить оперативное вмешательство даже на тонких сосудах или нервных окончаниях. Чувствительные руки-манипуляторы двигаются во многих плоскостях, с высокой точностью достигают нужного места. Они могут делать буквально микроскопические надрезы, что не травмирует ткани. После операции, выполненной с помощью робота-хирурга, пациенты быстро выздоравливают, у них бывает в разы меньше всевозможных осложнений. И неслучайно комплексы «Да Винчи» закупают во многих странах мира, и они становятся привычным атрибутом хирургической операционной.
Хирургический робот состоит из двух частей. Первая часть расположена над пациентом и содержит четыре связанные между собой «лапки» и бинокулярную камеру высокой четкости (HD). Такой конструктив позволяет хирургу выполнять сразу несколько операций – от прокола или разреза до зажимов, которыми пережимают кровеносные сосуды. Именно это в разы снижает кровопотери во время хирургического вмешательства. Каждая «лапка» оснащена хирургическими инструментами. Смену скальпеля на зажим робот-хирург выполняет моментально, что позволяет проводить операцию за более короткое время. Блок с руками-манипуляторами будет находиться в контакте с телом человека во время хирургического вмешательства.
Вторая, более объемная, часть робота является самой важной частью машины и не находится в близости с пациентом. Но именно она при операциях с использованием роботов «Да Винчи» служит непосредственным помощником хирурга. Здесь находятся «мозг» и «сердце» робота-хирурга. С ее помощью врач управляет роботом. Два (у хирурга только две руки!) очень чувствительных джойстика и 3D-экран, который напрямую связан с эндоскопом, позволяют выполнять всю работу. Хирурги, в обычных клиниках сгрудившиеся во время операции над пациентом, теперь работают на удалении. Но при этом получают полноценные ощущения «прикосновения» к больному. Обе части робота-хирурга связаны кабелями, которые обеспечивают передачу всех необходимых данных. Ведь робот не только способен показывать операционное поле, например, находящееся в брюшной полости или внутри грудной клетки, но и в кишечнике, что при обычных операциях требовало значительных разрезов…
Такая способность роботов «Да Винчи» обусловила их успешное применение при сердечно-сосудистых и урологических операциях. Успехи применения комплекса «Да Винчи» вселили в разработчиков уверенность в том, что большинство проблем, связанных с использованием лапароскопических технологий, будут постепенно решаться. Совместная работа инженеров и медиков, накопленная научно-медицинская база знаний позволили создать, по сути, новую область в медицине, основанную на использовании современных мехатронных комплексов и цифровых систем – роботохирургию.
Научные исследования показали такую картину: во всем мире работает чуть больше 5000 роботов «Да Винчи». С их помощью выполняется в год свыше миллиона операций, и их число увеличивается за год почти на 20 %. Частота выполняемых операций достигла невероятной величины – каждые 36 секунд делается одна операция!
Конечно, даже самый совершенный робот не может самостоятельно оперировать пациентов в автоматическом режиме. Он управляется хирургом и является лишь его надежным помощником. Притом разработчики обеспечили, что называется, врачебный контроль над операцией. Помимо того, что все манипуляции записываются в память компьютера, действия в операционной происходят только тогда, когда хирург касается лбом специальных датчиков, установленных над экраном. Это не всегда бывает удобно, но в каждом деле есть свои плюсы и свои минусы. Однако наука и техника не стоят на месте. Развитие технологий, появление новых приборов и их миниатюризация способствуют прогрессу и в такой, казалось бы, «ручной» профессии, как медицина.
Большое подспорье в развитии высоких медицинских технологий, в том числе и робототехники, искусственного интеллекта, оказывают нетрадиционные «игроки» на этом рынке. В их числе особое место занимает банк Сбер. Он много сделал для становления беспилотного транспорта, и в подходах к телемедицине, ранней диагностике особо опасных заболеваний менеджмент Сбера проявляет исключительную ответственность. Была разработана четкая программа, в которой нашли место и внедрение роботов-хирургов, и роботов-медицинских сестер, и роботов-санитарок, которые призваны проводить дезинфекцию больничных и лабораторных помещений.
Особое место в робототехнике занимают реабилитационные роботы. Это уже упомянутые экзоскелеты, при помощи которых снимаются нагрузки с поврежденных органов, прежде всего, скелета и основных групп мышц. А также роботизированные
