робототехника. Медицинские роботы
 Скачать 27.3 Kb.
|
|
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Курганский промышленный техникум» Творческий проект по дисциплине «Основы робототехники» На тему: «Медицинские роботы» Выполнили: Гофман И.И Данилов К.С Обучающиеся группы №355 2021 Содержание: 1. Титульный лист 2. Введение 3. Основная часть 4. Заключение 5. фото собранного робота Введение Отрасль здравоохранения находится на переломном этапе в области медицинской робототехники. Ежедневно внедряются инновации, которые неизбежно толкают нас в будущее, где большая часть работы будет автоматизирована или выполняться роботами. Сегодня роботы, управляемые врачом, уже имеют огромное присутствие в медицинской сфере. Спрос на менее инвазивные и более адаптированные к потребностям пациентов процедуры увеличивается с нарастающей скоростью. Медицинская сфера находится на грани радикальных изменений, которые могут означать улучшение диагностики, сокращение времени ожидания, более безопасную и менее инвазивную операцию, повышение долгосрочной выживаемости для всех, и снижение уровня инфицирования и многое другое. Цель исследования: Рассмотреть области применения роботов в медицине и сделать прогноз о перспективе развития. Задачи исследования: Осуществить поиск информации о медицинских роботах, их применении, сравнить объёмы использования медицинских роботов в России и зарубежных странах; сделать вывод о месте роботов в медицине. Основная часть Робототехника в медицине: Кроме развития непосредственно робототехнических технологий в ежедневной жизни, важно, чтобы соответствующие роботы внедрялись в больницы, как часть процессов лечения или других медицинских процедур. Требования к системе должны формироваться на основе четко выявленных потребностей пользователя и получателя услуг. Для успеха на рынке, важно демонстрировать дополнительную пользу при разработке подобных систем. При вводе в ежедневную медицинскую жизнь робототехники, стоит учитывать тот факт, что всему медицинскому персоналу необходимо дать знания в теории и в практике для правильного обращения с новыми технологиями. Это деликатный процесс, в рамках которого технология и практика оказания медицинских услуг взаимно влияют друг на друга и должны будут адаптироваться друг к другу. Шесть направлений использования роботов в медицине: Хирургические роботизированные технологии в прошлом, людей, страдающих эпилепсией, отправляли на травматическую операцию на головном мозге со вскрытием черепной коробки. Сегодня, благодаря техническому прогрессу в области медицины, такие операции проводятся с помощью ограниченного инвазивного проникновения в мозг. Прототип такого устройства был создан инженерами и учеными из университета. В мозг пациента он проникает через щеку и в этом его главная особенность. Инвазивная хирургия применяется и при лечении других заболеваний. С помощью хирургического робота Да Винчи по всему миру уже выполнено более полутора миллионов операций. Сегодня это самый массовый хирургический робот. С его помощью выполняются полостные операции различного характера. Это операции на сердце, легких, желудочное шунтирование и еще множество других. Робот-помощник для медицинского персонала так, например, робот способен доставлять больным в палате лекарства или вещи, переданные врачом. Робот RIBA в свою очередь способен доставлять пациентов из палат в специализированный кабинет для проведения лечебных процедур. Тем самым, данные роботы освобождают медицинский персонал от малопродуктивной деятельности. Роботы для ухода за больными и пожилыми людьми Уход за больными и пожилыми людьми актуален всегда, ведь это не так легко, как может показаться. В некоторых странах, например, в Японии, принимаются специальные программы создания и внедрения таких роботов на государственном уровне. И число подобных социальных роботов в различных странах непрерывно растет, несмотря на то, что их стоимость доходит до 100 тысяч долларов. Кроме того, роботы помощники постепенно учатся выполнить вообще любые работы по дому. Обход по расписанию в домах престарелых Дома престарелых не могут похвастаться избытком персонала, а занятий у тех же медсестер много. Робот SAM создан для того, чтобы облегчить медикам их нелегкий труд. SAM самостоятельно передвигается из палаты в палату и способен передавать медицинскому персоналу информацию о состоянии их подопечных, а так при необходимости, устанавливать видео связь между больным и врачом. Помимо медицинского работника мобильная платформа SAM может выполнять роль дворецкого, официанта. Как любой робот, предназначенный для использования в окружении людей, он имеет несколько функция, обеспечивающих безопасность. Потенциал для развития у робота SAM впечатляющий. В дальнейшем планируют оснастить робота системой искусственного интеллекта, которая сможет поддерживать беседу самостоятельно. Мобильная система SAM сможет играть роль семейного робота и обеспечивать, например, Видео-чат между членами семьи. Реабилитационные роботы Забота о реабилитации больных актуальна не менее проблемы ухода за престарелыми гражданами. Аутизм, заболевания двигательной системы, работа с детьми, имеющими недостатки развития, тоже заслуживают внимания инженеров и ученых. Причем их творческий поиск идет в разных направлениях и создаются устройства самого различного типа и вида. От робота гуманоида, до роботов в виде животных или мягких игрушек. Реабилитационная робототехника включает такие устройства, как протезы или роботизированные экзо скелеты или протезы, которые обеспечивают тренировку, поддержку или замену утраченных активностей или нарушения функций человеческого тела и его структуры. Подобные устройства могут применяться, как в больницах, так и в повседневной жизни пациентов, но требуют первичной настройки медицинскими специалистами и последующего наблюдения за их правильной работой и взаимодействием с пациентом. Роботы для больных параличом Последним на сегодня направлением можно считать создание медицинских роботов для помощи людям с парализованными конечностями или тем, кто не в состоянии передвигаться вообще. Также, как и у реабилитационных роботов, используются экзо-скелеты и протезы. Раскроем эту тему. Пара медицинских статей. Экзо-скелет позволит ребенку ходить. Наиболее распространенная болезнь, грозящая ребенку инвалидностью – церебральный паралич. Только 50% детей, страдающих этим заболеванием, впоследствии смогут передвигаться нормально. Роботизированный Экзо-скелет, поможет исправить эту ситуацию. К примеру, процесс настройки протеза фокусируется на конкретных параметрах, которые определяют взаимосвязь между силой и движением при использовании роботизированной конечности. Например, некоторые параметры могут определять жесткость коленного сустава или диапазон движения, допустимый при движении ноги вперед-назад. В этом случае роботизированное колено имеет динамическую комбинацию из 12 параметров, что ранее требовало настройки методом проб и ошибок. Сегодня ИИ помогает существенно ускорить и упростить этот процесс. Дальнейшее развитие внедрения ИИ в обучение по использованию протезов – очень перспективное направление в робототехнике. Всего в базе данных MAUDE собрана информация о применении медицинских роботов в лечении людей с 2007 года. С этого момента и до конца 2013 года в безе представлена информация о 1,7 миллиона операций, которые проводились с помощью роботов. Как оказалось, большинство операций и лечебных процедур с участием роботов-хирургов относятся к сфере урологии и гинекологии. Выяснить, что из каждых 100 тысяч операций 550 заканчиваются для больного проблемами. В полутора тысячах случаев эти проблемы были очень серьезны. По обобщенным данным удалось выяснить, что с 2000 по 2013 год, в 144 случаях пациенты умерли. Конкретной информации о причинах смерти нет. Но та же статистика свидетельствует – только 33,3% летальных исходов вызваны осложнениями в ходе операции. В 7% случаев вину стоит возложить на «человеческий фактор» - ошибки операторов. 1111 случаев, это поражение пациентов электрическим током, причем в 193 случаев последствия были серьезными. 119 случаев, из 1557, причем один из них закончился смертью пациента – попадание фрагментов инструмента в операционное поле. Выделяются системные ошибки робота (23 случая из 536 с одной смертью), самопроизвольные движения робота – 52 случая из 1078 из них два смертельных и проблемы с визуализацией в ходе операции - 18 случаев из 275 Роботостроение сегодня – довольно развитая отрасль промышленности: огромное количество роботов выполняют работу на различных предприятиях, изучение космического пространства или подводных глубин уже не обходится без использования робототехнических манипуляторов подводных или летательных аппаратов с высоким уровнем интеллекта. Робототехника развивается благодаря высоким технологиям в качественно иной информационной среде, для функционирования которой необходимо заниматься вопросами подготовки профессионалов в области робототехники, через процессы обучения, до обучения, переобучения участников всех образовательных уровней. Медицинские роботы — роботы, созданные для выполнения медицинских манипуляций под управлением человека. 8 1. Роботы-хирурги — применяются для хирургического лечения заболеваний и травм, кроме выполнения роли хирурга, могут выполнять функции ассистента при операциях. 2. Роботы-фармацевты — способны изготавливать и раздавать лечебные препараты пациентам. 3. Роботизированные протезы — предназначены для замены утраченных или необратимо повреждённых частей тела искусственными роботизированными устройствами. 4. Роботизированные трансплантаты — используются для замены поврежденных или не функционирующих органов и тканей на роботизированные устройства, способными действенно их заменить. 5. Роботы-сиделки — способны заменить работников младшего медицинского персонала при уходе за больными. 6. Роботизированные симуляторы пациентов — предназначены для практического обучения и отработки навыков медицинских специалистов. 7. Роботы-диагносты — способны на основе данных анамнеза поставить диагноз и назначить лечение Использование робототехники в здравоохранении развивается во многих странах. Темпы внедрения медицинских роботов в повседневной работе медиков стремятся к уровню промышленной робототехники. Что характерно, использование умной медицинской техники актуально не только и не столько для развитых стран, сколько для регионов, где с медицинским обслуживанием проблемы. Сейчас роботы применяются не только в операционных, но и в клинической практике для поддержки сотрудников системы здравоохранения и улучшения качества обслуживания пациентов. Больницы и клиники во время пандемии COVID-19 начали использовать роботов для выполнения гораздо более широкого спектра задач для снижения воздействия патогенов. Стало ясно, что операционная эффективность и снижение рисков, обеспечиваемые роботами в здравоохранении, приносят пользу во многих областях. Например, роботы могут самостоятельно чистить и подготавливать палаты для пациентов, ограничивать количество личных контактов в отделениях инфекционных заболеваний. Роботы с медицинским идентификационным программным обеспечением с применением искусственного интеллекта снижают время, необходимое для идентификации, поиска соответствия препаратов пациентам и распределения препаратов между пациентами в больницах. По мере развития технологий роботы будут работать все более автономно, в некоторых случаях выполняя определенные задачи самостоятельно. В результате этого врачи, медсестры и другие работники здравоохранения могут сосредоточить внимание на повышении качества оказания услуг пациентам. Преимущества робототехники в здравоохранении Робототехника в здравоохранении повышает уровень качества обслуживания пациентов, эффективность работ в клинических условиях и обеспечивает безопасную среду как для пациентов, так и для медицинских сотрудников. Медицинское обслуживание высокого качества Медицинские роботы поддерживают минимально инвазивные процедуры, проводят индивидуализированный и частый мониторинг состояния пациентов с хроническими заболеваниями, интеллектуальную терапию и социализируют пожилых пациентов. Кроме того, так как роботы снижают рабочие нагрузки медицинского персонала, медсестры и другие лица, осуществляющие уход, могут проявлять более высокую степень сочувствия к пациентам и взаимодействия с ними, что может способствовать улучшению самочувствия в долгосрочной перспективе. Операционная эффективность Обслуживающие роботы оптимизируют рутинные задачи, снижают физические нагрузки персонала и обеспечивают более последовательные рабочие процессы. Эти роботы могут вести учет инвентаря, делать своевременные заказы расходных материалов, оборудования и лекарств, когда это необходимо. Мобильные чистящие и дезинфицирующие роботы позволяют быстро обрабатывать и подготавливать больничные помещения для новых пациентов. Безопасная рабочая среда Обслуживающие роботы обеспечивают безопасность персонала, перемещая расходные материалы и белье в больницах, где присутствует риск воздействия патогенных микроорганизмов. Чистящие и дезинфицирующие роботы ограничивают риск воздействия патогенных микроорганизмов и снижают риск заражения инфекционными заболеваниями в больнице (HAI), сотни учреждений здравоохранения уже используют роботов такого типа.1 Социальные роботы помогают перемещать тяжелые объекты, например, кровати и пациентов, что снижает физические нагрузки работников системы здравоохранения. Робототехника в здравоохранении повышает уровень качества обслуживания пациентов, эффективность работ в клинических условиях и обеспечивает безопасную среду как для пациентов, так и для медицинских сотрудников. Область хирургической робототехники развивается для более эффективного использования искусственного интеллекта. Компьютерное зрение позволяет хирургическим роботам различать типы тканей в поле зрения. Например, сейчас хирургические роботы имеют возможность помогать хирургам обходить нервы и мышцы во время проведения процедур.2 Трехмерное компьютерное зрение высокого качества предоставляет хирургам подробную информацию и повышенную производительность во время проведения процедур. Когда-нибудь роботы научатся выполнять небольшие процедуры, например, наложение швов, под строгим наблюдением хирурга. Робототехника также играет ключевую роль в обучении хирургов. Платформа симулирования мимики, например, использует искусственный интеллект и виртуальную реальность для обучения новых хирургов. Благодаря виртуальной среде хирурги могут практиковаться в проведении процедур и повышать свои профессиональные навыки, используя робототехнику. Автономные роботы со встроенными лазерными системами обнаружения и измерения дальности ), возможностями визуального вычисления или картирования могут самостоятельно перемещаться к пациентам в смотровых или больничных помещениях, что обеспечивает врачам возможность удаленного взаимодействия. Роботы, контролируемые удаленным специалистом или другим сотрудником, могут также оказывать помощь врачам во время больничных обходов, что позволяет специалисту обеспечивать визуальное консультирование по вопросам диагностики и лечения. Роботы могут отслеживать уровень заряда своих аккумуляторов и возвращаться на станции для подзарядки, когда это необходимо. Некоторые автономные роботы выполняют задачи по очистке и дезинфицированию палат, операционных, лабораторий и общественных больничных мест. Заключение. Нет сомнений в том, что медицинская робототехника будет развиваться. Есть ряд достижений в области робототехники в медицинской области, которые могут улучшить качество лечения и результаты для пациентов, включая такие преимущества, как менее инвазивные операции, более информированные диагнозы, интуитивное протезирование и более быстрая реабилитация. Тем не менее, все еще существует ряд препятствий, которые необходимо преодолеть для того, чтобы эти технологии применялись для ухода за пациентами в долгосрочной перспективе. Помимо сложных и зачастую дорогостоящих роботов, компаниям в этой области придется учитывать такие факторы, как нормативное регулирование, ценообразование и подготовка медицинских специалистов, не говоря уже об эмоциональных и этических соображениях в такой чувствительной области, как медицина. Робототехнические технологии могут принести огромную пользу в здравоохранении, но нет единого мнения все ли проблемы преодолены для обеспечения долгосрочного, практического применение данной технологии. |