Роботы в медицине: где и как их используют

VR-очки, PUMA и железный Лео  

Идея автоматизировать медицинские процедуры возникла более 60 лет назад, когда учёные начали задумываться о создании механических ассистентов, способных облегчить работу врачей. Правда, примитивные прототипы современных аппаратов появились намного позже. Первым хирургическим роботом в истории стал Arthrobot, созданный в 1983 году в Ванкувере. Он помогал хирургам во время операции фиксировать и двигать ногу пациента. Врач давал голосовые команды, а машина проговаривала их и уже потом действовала. Первая операция с таким помощником прошла в 1985 году, потом будет ещё 249. Arthrobot не обладал большим функционалом по сравнению с нынешними аналогами, зато открыл новую эру в медицине, положив начало применению робототехники в хирургии.

Arthrobot представлял собой механизированную руку, которая по указанию хирурга двигала ногой пациента Фото: © elDiario.es

В том же 1985 году испытали первую полноценную роботизированную медицинскую платформу — PUMA-560. Сначала её использовали для операции на мозге, а позже — для простых урологических и простатических процедур. В основном она применялась для диагностики, а не лечения.

В конце XX века биомедицинский инженер Филип Грин из Стэнфордского исследовательского института разработал систему роботизированной телеманипуляции для микрохирургии. Изначально она называлась Mona в честь знаменитой картины Леонардо да Винчи, а позже её переименовали в da Vinci Surgical Robot. В 2000 году она стала первой роботизированной хирургической установкой, сертифицированной для проведения лапароскопических операций в США. В дальнейшем систему стали использовать в кардиологии, торакальной хирургии, урологии, гинекологии, и сегодня da Vinci считается самым распространённым медицинским роботом в мире.

С помощью системы da Vinci за 30 лет в мире провели более 14 млн хирургических операций Фото: © Kentucky Lantern

Зевс трансатлантический

В 2001 году хирург Жак Мареско, находясь в Нью-Йорке, удалил с помощью хирургического робота ZEUS (Зевс) желчный пузырь пациентке, которая лежала на операционном столе в Страсбурге. Операция обошлась примерно в миллион долларов из-за дорогостоящих каналов связи (задержка сигнала в среднем составила 155 миллисекунд). ZEUS — детище компании Computer Motion, которую впоследствии поглотила компания Intuitive Surgical — создатель da Vinci.

Наши симуляторы

LapSim Фото: © Phantism

В России в 2002 году в институте им. Вишневского на съезде эндохирургов представили симулятор ЛапСим, с помощью которого будущие врачи могли оттачивать практические навыки в эндоскопических операциях на брюшной полости и в гинекологии. Используя современную виртуальную среду, оснащённую технологией реалистичной передачи ощущений касания, это устройство создавало максимально правдоподобные условия для эффективного освоения сложных хирургических навыков.

Шесть лет спустя в Казани открылся Образовательный центр высоких медицинских технологий, и тогда же появились первые роботы — симуляторы пациента, на которых можно отрабатывать врачебные манипуляции. Спустя три года состоялось первое централизованное оснащение симуляционных центров и были созданы виртуальные тренажёры.

Советские роботы

Первый отечественный робот появился ещё в 1936 году. Андроид, собранный талантливым 16-летним школьником Вадимом Мацкевичем, мог двигать правой рукой. Его показали на Всемирной выставке в Париже, где он удостоился приза. Прошло почти три десятка лет, прежде чем в Политехническом музее появится первый гуманоид «РЭКС», ставший экскурсоводом для детей. Его ещё называли Сепулькой по аналогии с загадочным элементом экосистемы из рассказа польского писателя Станислава Лема. Робот проводил экскурсии, перемещался по залу с микрофоном, а посетители могли задавать ему вопросы. Правда, отвечал на них живой экскурсовод.

Робот Сепулька Фото: © Политехнический музей

С конца 1960-х в СССР массово производили промышленных роботов. К 1985 году их численность достигла 40 тысяч, что составляло около 40 % мирового парка роботов.

Мужчина, женщина и двое детей

Если говорить о производстве виртуальных медицинских симуляторов и роботов пациентов, на которых можно отрабатывать навыки оказания врачебной помощи, то на сегодняшний день во всём мире насчитывается всего четыре компании, которые занимаются такими разработками. И одна из них — отечественная «Эйдос», резидент Инновационного научно-технологического центра «Сириус». Представительства этой российской компании находятся в США, Австрии, а также в Японии.

На предприятии в России трудятся 150 разработчиков программных и аппаратных решений, специалистов по технике, электронике, механике, металлообработке, литью пластика, силикона и по сборке, а также по работе с клиентами и контролю качества. Объем собственного производства превышает 95 %. 

В линейке продуктов «Эйдос» более 20 видов моделей. Симуляторы пациентов используются для совершенствования навыков в области реаниматологии, оказания экстренной помощи, ухода за пациентами и анестезиологии. На сегодняшний день компанией разработано четыре вида таких роботов: симулятор новорождённого пациента Mia, симулятор пациента подростка Arthur, симулятор взрослого пациента Leonardo и симулятор взрослого пациента Lisa. В зависимости от задач их можно модернизировать — начиная от детализированного отображения характерных травм и заканчивая полным введением сюжетных сценариев, интегрированных в конструкцию. 

Например, Leonardo — это взрослый «пациент», которому можно сделать укол, также есть возможность «реанимировать» его с помощью настоящего дефибриллятора и подключить к аппарату искусственной вентиляции лёгких. Кроме того, разработчики создали виртуальный проект Leonardo VR. По сути, это компьютерная игра, в которой нужно ухаживать за пациентом, ставить ему диагнозы и лечить.  

Посмертная маска 

В 1960 году норвежский производитель игрушек Асмунд Лаердал вместе с докторами Бьёрном Линдом и Питером Сафаром сделали первый медицинский симулятор для отработки сердечно-лёгочной реанимации — куклу Resusci Anne. Идея пришла предпринимателю после того, как ему пришлось спасать своего едва не утонувшего сына. Для манекена решили выбрать женское лицо. Перебрав несколько идей, остановились на крайне необычном варианте — скопировали лицо с посмертной маски молодой девушки, которая утонула в реке Сене в конце XIX века. Потом появилась шутка о том, что кукла стала самой часто целуемой девушкой среди медиков.

Доля «Эйдоса» среди профильных отечественных производителей на российском рынке превышает 70 %. Отечественные высокотехнологичные медсимуляторы есть в более чем 60 вузах и национальных медицинских исследовательских центрах России, говорит руководитель отдела маркетинга компании Анастасия Резчикова.

«Первым продуктом компании в 2012 году стал симулятор лапароскопии, который и по сей день активно используется для отработки действий хирурга с погружением в реалистичные условия операции. С 2015 года компанией производятся и роботы, которые активно используются для формирования терапевтических, реанимационных, диагностических навыков без риска для реальных пациентов. Сегодня мы входим в тройку мировых лидеров по характеристикам роботов-пациентов. Экспортируем наши разработки по всему миру, включая страны ЕС, Ближнего Востока и Африки, а также США, Японию, Индию, Китай», — отметила она.

Став три года назад резидентом ИНТЦ «Сириус», компания «Эйдос» получила новые возможности для сотрудничества, привлечения талантливых кадров и масштабирования бизнеса, отмечает Анастасия Резчикова. Уже в ближайшем будущем запланировано проведение испытаний медицинского робота-симулятора, предназначенного для отработки сложных процедур реанимации, непосредственно на специализированных медицинских и образовательных площадках первой федеральной территории. 

Инновационный научно-технологический центр Сириус (ИНТЦ) объединяет более 90 передовых компаний — лидеров в своих сферах. Его главная цель — развитие российской научно-технологической отрасли.

Сейчас разработчики планируют интегрировать в свои разработки технологию искусственного интеллекта, чтобы усовершенствовать процессы диагностики и лечения, а также ускорить внедрение передовых решений и повысить уровень оказываемой медицинской помощи.