Дар космической робототехники теперь выходит за рамки игрушек. Они оказывают помощь педиатрам для детей, которым требуется интенсивная хирургическая помощь.
Те же компании, которые разработали роботизированные руки, которые помогали астронавтам строить Международную космическую станцию, теперь создали новую исследовательскую платформу. Этот робот, получивший название KidsArm, позволяет хирургам быстро перемещаться к хирургическим участкам тела.
Он имеет усовершенствованную систему визуализации и управления, которая делает его чрезвычайно точным, и он разработан для изучения возможностей автоматизации некоторых сложных задач в малоинвазивной детской хирургии, что раньше было проблемой без помощи инструмента.
«Наши тесты показывают, что мы можем оперировать крошечные структуры, такие как кровеносные сосуды, не повреждая их», — сказал Томас Луи, директор проекта одного из партнеров, разработавших KidsArm в Центре инноваций и инноваций с визуальным контролем при больнице для больных детей (SickKids). Терапевтическое вмешательство (CIGITI) в Торонто, Канада. «Цель роботизированной руки — помочь врачам выполнять определенные процедуры во много раз быстрее, чем если бы они работали только руками, и с большей точностью. Некоторые из них будут выполняться автономно.
Пока мы еще не достигли этого, KidsArm может самостоятельно выполнять от трех до пяти точек наложения швов."
Для разработки KidsArm компания SickKids стала партнером MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd. (MDA), канадская компания, которая стояла за роботизированной рукой космического шаттла и построила роботизированную систему на борту космической станции для Канадского космического агентства (CSA). Эти космические роботы — Canadarm, Canadarm2 и Dextre — представляют собой линейку компьютеризированных тяжелых подъемников и специалистов по техническому обслуживанию, которые сыграли решающую роль в строительстве космической станции. Теперь они критически важны для обслуживания космической станции и стыковки других космических кораблей с орбитальной лабораторией.
Платформа тестируется в SickKids в исследовательской среде для разработки технологий, связанных с минимально инвазивным автоматическим анастомозом — соединением трубчатых структур, таких как кровеносные сосуды, друг с другом или с поверхностями. Это тестирование включает в себя отслеживание ткани и желаемых точек швов с помощью камеры, автоматическое позиционирование и наложение швов. Эти исследования используются для определения следующих этапов разработки.
KidsArm — первая роботизированная хирургическая рука, специально разработанная для деликатных педиатрических специальностей, включая кардиохирургию, нейрохирургию, хирургию плода, урохирургию и общую хирургию. Хирурги управляют настольным инструментом с помощью пары ручных контроллеров в сочетании с высокоточной технологией визуализации в реальном времени.
Изображения позволяют врачам точно определить проблемную область, чтобы было легче восстановить тонкие сосуды.
«Передовые технологии, такие как отслеживание тканей на основе изображений и роботизированные платформы, помогают нам выбирать точки наложения швов и [следовать] за этими точками, чтобы мы могли компенсировать движение тканей, которое иногда затрудняет эти операции», — сказал Луи. "Стереокамера создает трехмерное облако точек. Это набор точек данных, которые направляют подсказку инструмента и накладывают серию швов. KidsArm расширяет границы с помощью расширенной визуализации для определения местоположения швов.
Это позволяет хирургу автоматизировать ушивание мелких сосудов и другие микрохирургические задачи."
Ключевым элементом платформы KidsArm является система видения, которая может работать автономно. Это действует как глаза и мозг платформы и является центром исследовательских усилий.
Платформа также состоит из двух других элементов: внешней системы позиционирования, которая находится снаружи пациента, и хирургической руки, которая проникает внутрь пациента.
Во внешней системе используется промышленный робот размером с человеческую руку, адаптированный для поддержки высокоавтоматизированной хирургической руки и сшивающего устройства. Хирургическая рука — единственный элемент, который может проникнуть внутрь пациента. Он настолько мал, насколько это возможно, но при этом содержит все функции, необходимые для ловкого позиционирования и наложения швов.
В конце концов, KidsArm может привести к более стабильным результатам для пациентов и способности вмешиваться раньше или выполнять манипуляции в меньшем масштабе, чем нынешняя практика. Любая из этих возможностей может привести к экономии средств, но требуется дальнейшее развитие, чтобы определить, как эта передовая технология может принести наибольшую пользу системе здравоохранения.
«Сотрудничество ведущих медицинских исследователей из SickKids и инженеров из MDA позволило быстро создать платформу для изучения одного из возможных способов сделать следующий большой скачок в менее инвазивном лечении», — сказал д-р. Джеймс Дрейк, руководитель нейрохирургии и руководитель CIGITI. «Особенно интересно, что эта работа наиболее актуальна для детей. Мы уверены, что такая командная работа важна для создания клинически значимых решений, для которых часто требуются новейшие технологии.
Невероятно приятно видеть, как технологии, возникшие в рамках космической программы, используются для решения проблем, которые так близки к нам.
«Применение передовых датчиков и интеграция этой информации в платформу для обеспечения точных действий — захватывающий способ точно улучшить оказание медицинской помощи», — добавил он. "KidsArm продолжит развивать эту концепцию."
Команда CIGITI недавно представила доклад о KidsArm в Институте инженеров по электротехнике и электронике./ Международная конференция робототехнического общества Японии по интеллектуальным роботам и системам (IROS), конференция по робототехнике в Токио. Эта тема была выбрана комитетом по наградам в качестве одной из пяти лучших заявочных работ из более чем 900 представленных, что сделало ее еще на шаг ближе к будущему коммерческому использованию.
SickKids — одно из многих исследовательских предприятий в Канаде, сотрудничающих с этой технологией. MDA помогла создать нейроарму Университета Калгари, первого в мире робота, способного работать внутри МРТ.
Он успешно завершил свою первую операцию в 2008 году. Новое поколение нейроарм в настоящее время находится в стадии коммерческой разработки и тестирования. MDA также сотрудничает с Центром хирургических изобретений и инноваций (CSii) для выявления ранней диагностики и лечения рака груди с помощью автономного робота с визуальным контролем (IGAR).
IGAR в настоящее время проходит клинические испытания.
«От высоты космической станции до больниц здесь, на Земле, мы рады, что эта космическая технология делает свой путь к улучшению жизни наших семей», — сказал Жиль Леклерк, генеральный директор космических исследований Канадского космического агентства. "Есть так много способов, которыми станции науки и техники были и будут продолжать влиять на нашу повседневную жизнь. Те из нас, кто работает в программе космической станции, очень гордятся тем, что вносят свой вклад здесь, на Земле."
Робот не только может помочь улучшить жизнь ребенка такими способами, как простая игра, но теперь есть робот, который поможет улучшить здоровье, дать детям надежду и позволить им быть такими: детьми. Здоровые играющие.
Возможно с роботами.