PRUMYSL.CZ KONSTRUKTER.CZ 3D-TISK.CZ MATEMATIKA.CZ HLEDAME.CZ

Roboty pomáhají chirurgům a fyzioterapeutům

Prodlužující se délka lidského života, zvyšující se deficit kvalifikované práce a rostoucí náklady představují velké výzvy nejen v medicíně. Klíčem k úspěchu mohou být pokroky v lékařské technice, včetně nasazení robotů.

Roboty již byly testovány a s úspěchem využity v řadě oborů zdravotní péče. Jde například o robotizované systémy používané pro zobrazovací rentgenovou techniku, radioterapii nebo polohování pacientů. Velkou výhodou při používání robotů je, že stroje pracují bez únavy a s maximální přesností po celých 24 hodin – což platí i v případě záchranných služeb – a jsou to spolehliví pomocníci lékařů-specialistů.

Robotické technologie však nepronikají pouze do oblastí diagnózy a terapie. Používají se také pro lékařskou a ošetřovatelskou logistiku, kde roboty pomáhají personálu s jednoduchými úkoly, jako je doprava prádla v nemocnicích a pečovatelských domech. Vědečtí pracovníci z ústavu Fraunhofer Institute for Household and Assistive Robots ve Stuttgartu zkoušejí v současné době robota, který pomáhá zřízencům s péčí o dospělé. Jeho prototyp může, mimo jiné, sloužit ve funkci číšníka, nebo hrát Pairs.

Vývoj robotických asistentů-ošetřovatelů je jednou z možností, jak zvládat rostoucí počet pacientů vyžadujících péči při současném nedostatku kvalifikované pracovní síly. Německý Federální statistický úřad odhaduje, že počet osob vyžadujících ošetřovatelskou péči vzroste v Německu do roku 2050 ze současných 2,6 milionu osob na cca 4,5 milionu.

Robotická technologie zdokonaluje zobrazovací rentgenovou techniku 

Na robotech založené systémy zobrazovací rentgenové techniky jsou jedním z příkladů již existujícího použití robotických pomocníků v oblasti medicíny. U těchto systémů umožňuje robot vybavený šesti otočnými osami flexibilně pohybovat kolem pacienta tzv. C-ramenem a do podoby písmene C vytvarovaným zdrojem rentgenový paprsků. To umožňuje používat angiografii i během operace, aniž by přitom bylo potřeba manipulovat s pacientem. Chirurg tak získá v téměř reálném čase trojrozměrné zobrazení rozložení krevních cév a použitých nástrojů nebo stentů, které se mají během cévní chirurgie implantovat. Tímto způsobem se zpřesňuje diagnóza, zejména v případě komplexních zákroků, jako je katetrem podporovaná náhrada srdeční chlopně. Díky flexibilnímu a precizně fungujícímu rentgenovému zobrazování za použití robota je možné provádět takové zákroky přes tříslo s minimálním přístupem do těla pacienta. V tomto případě už není zapotřebí provádět operace v otevřeném hrudníku.

Na robotech založené systémy zobrazovací rentgenové techniky jsou jedním z příkladů již existujícího použití robotických pomocníků v oblasti medicíny. Foto: Kuka Roboter

Na robotech založené systémy zobrazovací rentgenové techniky jsou jedním z příkladů již existujícího použití robotických pomocníků v oblasti medicíny. Foto: Kuka Roboter

Robotem podporovaný angiografický systém rovněž umožňuje nastavit výšku stolu podle výšky lékaře, což je výhodné zejména u dlouho trvajících zákroků, během kterých musí nosit chirurg těžkou olověnou zástěru. Není-li tohoto systému třeba, je možné jej umístit tak, aby zabíral jen minimum prostoru, nebo přemístit C-rameno nahoru, aby nepřekáželo. Má to zvláštní význam v takzvaných hybridních operačních sálech, které se často používají jak pro minimálně invazivní, tak i pro běžné operační zákroky.

Onkologie pracuje s vyšší přesností

Robotické komponenty se používají také pro zdokonalování léčby rakoviny. Jako příklad lze použít robotem řízené radiochirurgické systémy pro léčbu nádorů. V takovém případě zamíří (namísto skalpelu) robotické rameno svazek vysokoenergetických rentgenových paprsků přesně na nádor. Systém je schopný zasáhnout nádor s vysokou přesností a zanechat okolní zdravou tkáň bez poškození. Během této terapie leží pacient zcela volně na ošetřovacím stole, který je rovněž řízený robotem.

Jednou ze specifických vlastností robotem řízených radiochirurgických systémů je jejich schopnost sledovat nádor při jeho pohybech způsobených dýcháním. Nádechy a výdechy mohou způsobit, že se nádory na plicích, játrech nebo ledvinách pohybují v rozmezí centimetrů, což znesnadňuje dosáhnout přesně cíleného ozařování. Konvenční ozařovací procedury vyžadují zastavit uměle činnost plic nebo omezit dýchání za použití speciálních prostředků. Radiační svazek pak zasáhne větší bezpečnou zónu, přičemž je riziko, že bude ozářena i zdravá tkáň. Naproti tomu radiochirurgický systém založený na využití robota je schopný registrovat dýchání pacienta. Vnější dýchací pohyby během ozařování sleduje 3D kamera a porovnává je s polohou nádoru uvnitř pacienta. Robotická hlava pečlivě a s minimálním rizikem sleduje dýchání a zaostřuje ozařování přesně na nádor. Výsledkem je mimořádná přesnost a kvalita terapie. Není už zapotřebí pacienta z důvodu této léčby hospitalizovat.

V Německu je v současné době několik center pro léčbu pomocí radiochirurgických systémů založených na využití robota. Ve středisku European Cyberknife Center v Mnichově-Grosshadernu (ECZM) proběhlo touto metodou přes 5000 ošetření. Spektrum, na které se léčba zaměřuje, zahrnuje oblast lebky a mozku, ozařování rakovinného bujení v očích a v oblasti podél páteře, kolem plic, jater a ledvin.

Z lehkých robotů se stávají asistenti 

V budoucnosti převezmou rostoucí počet asistenčních úkolů v oblasti zdravotní péče lehké roboty navržené tak, aby dokázaly spolupracovat. Díky své citlivosti jsou schopné pracovat ruku v ruce s lékařskými speciality a poskytovat jim podporu. Komplexní senzorový systém z nich dělá citlivé asistenty na operačním sále, stejně tak plní fyzioterapeutické úkoly při rehabilitaci.

Kooperativní výzkumné projekty posunují vývoj vpřed

Spolupráce mezi průmyslem a vědou je v oblasti medicíny obzvláště těsná a důležitá. V současné době se pracuje na značném počtu výzkumných projektů, jejichž účelem je vývoj nových robotických aplikací pro medicínskou techniku. Například RWTH Aachen University a Aachen University Hospital (Univerzitní nemocnice Cáchy) vyvíjejí mechatronického fyzioterapeuta založeného na použití lehkého robota Kuka. Tento robot může pomáhat pacientům s jejich cvičením, vyznačuje se precizností a stabilitou.

Požadavek častého a opakovaného cvičení je silným argumentem pro robotem podporovanou rehabilitaci. Robot může iniciovat pohyby pacienta a brát přitom v úvahu jeho momentální stav a individuální terapeutický plán, aniž by to vyžadovalo přítomnost terapeutického personálu. To umožňuje pacientovi provádět cvičení nezávisle, jen s pomocí robota, a činit tak s potřebnou pravidelností a důsledností.

Nasazení robotů Kuka v medicíně

Společnost Kuka je již řadu let dodavatelem a vývojovým partnerem vedoucích společností a výzkumných institucí působících v oblasti medicínské robotiky. Modifikovaná řešení založená na ověřených robotech, jako je KR Quantec s řídicí robotickou jednotkou KR C4, se v nemocnicích již používají pro služby jako angiografie, radioterapie nebo polohování pacientů.

Lehký robot Kuka typu LBR Iiwa prochází – ve spolupráci s různými výzkumnými ústavy – kontinuálními adaptacemi, aby vyhověl specifickým požadavkům oboru lékařské techniky. Pro dosažení tohoto cíle začala společnost Kuka používat otevřené a modulárně navržené řešení architektury řídicí jednotky, aby umožnila snadnou integraci externích senzorů a softwarové výbavy třetích stran.

V jedné z ukázkových lékařských aplikaci na sebe bere robot LBR Iiwa roli asistenta při totální artroplastice kolena (náhrada kolenního kloubu).  Chirurg zde vede robotické rameno opatřené kostní pilkou. Během tohoto zákroku ohraničují virtuální stěny rozsah pohybu robota na definovaný pracovní prostor. Kamerový systém zaručuje v průběhu operace, že poloha imaginárních stěn a orientace pilky vůči kosti se stále dodržují. Spolupráce mezi chirurgem a robotem tak umožňuje velice přesně a bezpečně vedenou operaci.

Popsaný vývoj ukazuje, že medicínská robotika přispívá zvyšující se měrou k pokroku ve zdravotní péči. S využitím pomoci, kterou robotické komponenty nabízejí, se mohou stát existující metody diagnózy a terapie bezpečnější, preciznější, konzistentnější a z hlediska nákladů dokonce i efektivnější. Roboty mohou také plnit jednoduché rutinní logistické úkoly v rozšiřující se oblasti péče o seniory, takže odborný personál má pak více času na vlastní práci s nimi. Využívání robotických komponent v lékařství bude ve výsledku stále významnějším faktorem pro dosažení stabilizace systému zdravotní péče.

Zdroj: Kuka Roboter

Mohlo by vás také zajímat

Přidejte k článku svůj komentář

Komentář podléhá autorizaci ze strany redakce, proto se nezobrazí ihned po vložení. Vyhrazujeme si právo odstranit příspěvky, které jsou v rozporu s dobrými mravy nebo platnou legislativou. Slušnou a konstruktivní diskusi vítáme!