Roboty w opiece zdrowotnej: przyszłość robotów w medycynie

Medyczne roboty asystują przy operacjach chirurgicznych, usprawniają procesy kliniczne i logistykę szpitalną oraz poprawiają opiekę nad pacjentami i bezpieczeństwo pracy.

O robotyce w opiece zdrowotnej:

  • Roboty medyczne dzielą się na kilka kategorii: asystujące w zabiegach chirurgicznych, roboty modułowe i autonomiczne.

  • Wykorzystanie robotów w branży medycznej przyczynia się do poprawy opieki nad pacjentami i wyników leczenia, a jednocześnie zwiększa efektywność operacyjną.

  • Roboty z technologiami Intel® wprowadzają innowacje w zakresie chirurgii wspomaganej przez sztuczną inteligencję, automatyzacji i analizy danych pacjentów w czasie rzeczywistym.

author-image

Według

Pierwsze roboty w branży medycznej, które pojawiły się w latach 80. ubiegłego wieku, wspomagały operacje chirurgiczne za pomocą zrobotyzowanych ramion. W ciągu kolejnych lat rozpoznawanie obrazów i analityka danych z wykorzystaniem sztucznej inteligencji (AI), zmieniły robotykę medyczną, rozszerzając jej możliwości na wiele innych obszarów opieki zdrowotnej.

Obecnie roboty wykorzystuje się nie tylko na salach operacyjnych, ale również w celu ułatwienia pracy pracowników medycznych oraz poprawienia opieki nad pacjentem. Na przykład szpitale i kliniki wykorzystują roboty do znacznie szerszego zakresu zadań, aby zmniejszyć narażenie na patogeny podczas pandemii COVID-19.

Robotyka i automatyka znajdują zastosowanie także w laboratoriach badawczych, gdzie służą do automatyzacji ręcznych, powtarzalnych i wysokonakładowych zadań, dzięki czemu technicy i naukowcy mogą skupić swoją uwagę na bardziej strategicznych zadaniach, które przyspieszają dokonywanie odkryć.

Usprawnione procesy i zmniejszenie ryzyka dzięki robotyce medycznej stanowią wartość dodaną w wielu dziedzinach. Przykładowo, roboty potrafią samodzielnie wyczyścić i przygotować sale dla pacjentów. Pomaga to ograniczyć osobisty kontakt na oddziałach chorób zakaźnych. Roboty korzystające z bazującego na AI oprogramowania do identyfikacji leków skracają czas potrzebny na rozpoznanie, dopasowanie i rozprowadzenie lekarstw dla pacjentów w szpitalach.

Wraz z rozwojem technologii roboty staną się jeszcze samodzielniejsze, aż będą w stanie wykonywać niektóre zadania bez jakiejkolwiek pomocy. W rezultacie lekarze, pielęgniarki i inni pracownicy służby zdrowia mogą poświęcić więcej czasu na bezpośrednią opiekę nad pacjentami.

Zalety robotyki w opiece zdrowotnej

Zastosowanie robotyki w medycynie zapewnia wysoki poziom opieki nad pacjentami, efektywne procesy w placówkach klinicznych oraz bezpieczne środowisko dla pacjentów i pracowników służby zdrowia.

Wysoka jakość opieki nad pacjentami

Roboty medyczne zajmują się jak najmniej inwazyjnymi procedurami, dostosowanym i częstym nadzorowaniem pacjentów z przewlekłymi dolegliwościami, inteligentną terapią oraz społecznym zaangażowaniem pacjentów w podeszłym wieku. Dodatkowo zmniejszają one obciążenia robocze. Dlatego też pielęgniarki i inni opiekunowie mogą zapewnić pacjentom więcej empatii i ludzkiej interakcji, co może owocować długotrwałym dobrym samopoczuciem.

Usprawnione procesy kliniczne

Autonomiczne mobilne roboty (AMR) upraszczają rutynowe zadania, zmniejszają zapotrzebowanie na pracowników fizycznych i zapewniają większą spójność procesów. Roboty te mogą rozwiązywać problemy związane z brakami kadrowymi i wyzwaniami, śledząc stan zapasów i składając na czas zamówienia, aby mieć pewność, że zapasy, sprzęt i leki znajdują się tam, gdzie są potrzebne. Urządzenia AMR do czyszczenia i dezynfekcji umożliwiają szybkie odkażenie pomieszczeń szpitalnych i przygotowanie ich na przyjęcie pacjentów, dzięki czemu pracownicy mogą skupić się na pracy o większej wartości, skoncentrowanej na pacjentach.

Bezpieczne środowisko pracy

Aby pomóc w zapewnieniu bezpieczeństwa pracownikom służby zdrowia, wózki AMR są używane do transportu zapasów i pościeli w szpitalach, w których istnieje ryzyko narażenia na kontakt z patogenami. Roboty czyszczące i dezynfekujące ograniczają kontakt z patogenami i ułatwiają ograniczenie liczby zakażeń wewnątrzszpitalnych (HAI) — setki placówek służby zdrowia już z nich korzysta1. Roboty społeczne, typ urządzeń AMR, pomagają również przy podnoszeniu ciężarów, np. przenoszeniu łóżek lub pacjentów. Zmniejsza to fizyczne obciążenie pracowników służby zdrowia.

Roboty do pomocy chirurgicznej

Wraz z rozwojem technologii sterowania ruchem, zwiększyła się również precyzja robotów do pomocy chirurgicznej. Roboty te pomagają chirurgom osiągnąć nowy poziom szybkości i dokładności podczas wykonywania skomplikowanych operacji dzięki technologiom opartym na sztucznej inteligencji i wizji komputerowej. Niektóre roboty chirurgiczne mogą nawet wykonywać zadania samodzielnie, co pozwala chirurgom nadzorowanie działań przez konsolę.

Operacje przeprowadzane z udziałem robotów dzielą się na dwie główne kategorie:

 

  • Minimalnie inwazyjne operacje tułowia. Obejmują one zautomatyzowaną histerektomię, prostatektomię, chirurgię bariatryczną i inne procedury skupione głównie na tkankach miękkich. Po wejściu do organizmu przez małe nacięcie, roboty te ustawiają się na miejscu i tworzą stabilną platformę, z której można przeprowadzać operację za pomocą zdalnego sterowania. Otwarte operacje z wykorzystaniem dużego nacięcia były niegdyś normą w przypadku większości procedur wewnętrznych. Okres rekonwalescencji był jednak o wiele dłuższy, a ponadto istniało większe prawdopodobieństwo infekcji i innych komplikacji. Praca manualna przez nacięcie wielkości guzika jest szalenie trudna, nawet dla doświadczonego chirurga. Roboty chirurgiczne sprawiają, że zabiegi te są łatwe i dokładne, a ich celem jest zmniejszenie liczby zakażeń i innych powikłań.
  • Operacje ortopedyczne. Urządzenia mogą być zaprogramowane do wykonywania typowych operacji ortopedycznych, takich jak wymiana stawu kolanowego i biodrowego. Maszyny te łączą inteligentne ramiona robota, obrazowanie 3D oraz analitykę danych. Pozwala to osiągnąć bardziej przewidywalne wyniki, dzięki wprowadzeniu pomocy dla chirurga, w postaci przestrzennie określonych granic. Modelowanie sztucznej inteligencji umożliwia szkolenie robotów w zakresie określonych operacji ortopedycznych, z dokładnymi wskazówkami, w którym miejscu i jak przeprowadzać zabiegi.

Możliwość udostępniania transmisji wideo z sali operacyjnej do innych, nieważne jak odległych lokalizacji pozwala chirurgom na konsultacje z innymi specjalistami w ich dziedzinie. W rezultacie pacjenci znajdują się pod opieką najlepszych chirurgów.

Obszar robotyki chirurgicznej ewoluuje w kierunku lepszego wykorzystania SI. Rozpoznawanie obrazów pozwala robotom chirurgicznym rozróżniać typy tkanek znajdujące się w ich polu widzenia. Na przykład roboty chirurgiczne są obecnie w stanie pomagać chirurgom w omijaniu nerwów i mięśni podczas zabiegów2. Trójwymiarowe rozpoznawanie obrazów w wersji HD może zaopatrzyć chirurgów w szczegółowe informacje oraz poprawić ich skuteczność podczas operacji. Prognozy mówią, że w końcu roboty będą potrafiły samodzielnie zająć się drobnymi czynnościami, takimi jak zszywanie ran lub innymi określonymi zadaniami, pod czujnym okiem chirurga.

Robotyka odgrywa również ważną rolę w kształceniu chirurgów. Platformy symulacyjne wykorzystują sztuczną inteligencję i rzeczywistość wirtualną do prowadzenia szkoleń z zakresu robotyki chirurgicznej. Mogą oni ćwiczyć procedury i nabywać umiejętności, wykorzystując sterowanie robotyczne w środowisku wirtualnym.

Roboty modułowe

Roboty modułowe wzmacniają inne systemy i można je skonfigurować, aby wykonywały wiele funkcji. W przypadku opieki zdrowotnej, obejmują one egzoszkieletowe roboty do terapii oraz protetyczne ramiona i nogi robotów.

Roboty terapeutyczne mogą pomóc w rehabilitacji po udarach, paraliżach, urazach mózgu lub w przypadku upośledzeń spowodowanych stwardnieniem rozsianym. Ramię robotyczne montowane na wózku inwalidzkim, nad którym pracują obecnie firmy Intel i Accenture, ma pomagać pacjentom z urazami kręgosłupa w wykonywaniu codziennych czynności. Roboty wyposażone w sztuczną inteligencję i kamery z technologią wykrywania głębi mogą monitorować stan pacjenta w trakcie wykonywania zalecanych ćwiczeń, mierząc ruchliwość w różnych pozycjach i śledząc postępy dokładniej niż ludzkie oko. Mogą również wchodzić w interakcje z pacjentami, zapewniając porady treningowe oraz motywację.

Autonomiczne mobilne roboty

Organizacje opieki zdrowotnej często polegają na urządzeniach AMR ze względu na ich zdolność do wspomagania krytycznych potrzeb, takich jak dezynfekcja, teleobecność oraz dostarczanie leków i środków medycznych, tworząc bezpieczne środowisko, a jednocześnie uwalniając personel, który może poświęcić więcej czasu pacjentom. Po wyposażeniu w systemy wykrywania i ustawiania światła (LiDAR), obliczenia wizualne lub funkcje mapowania, urządzenia AMR mogą samodzielnie zbliżyć się do pacjentów w gabinetach lub salach szpitalnych, umożliwiając lekarzom interakcję z odległości. Jeśli urządzenie AMR jest sterowane zdalnie przez specjalistę lub innego pracownika, może towarzyszyć lekarzom podczas obchodu szpitala, umożliwiając im udział w konsultacjach na ekranie, dotyczących diagnostyki i opieki nad pacjentem.

Niektóre roboty mogą pomagać pracownikom przed przyjęciem pacjenta do szpitala. Na przykład jeden z autonomicznych robotów w Meksyku, opracowany przez firmę Roomie, jest wykorzystywany do pomocy personelowi medycznemu przy pacjentach wysokiego ryzyka z wirusem COVID-19. System ten, nazwany RoomieBot, służy do triażu pacjentów po przybyciu do szpitala, mierząc ich temperaturę, poziom tlenu we krwi i historię choroby. RoomieBot wykorzystuje technologie Intel®, w tym algorytmy sztucznej inteligencji, które korzystają z jednostki przetwarzania widzenia Intel® Movidius™ (VPU), komputerów Intel® NUC ósmej generacji oraz kamer Intel® RealSense™.

Inne rodzaje robotów AMR, które są wykorzystywane w służbie zdrowia, to roboty usługowe i roboty społeczne.

Roboty usługowe

Roboty usługowe odciążają pracowników medycznych z obowiązku wypełniania rutynowych zadań logistycznych. Wiele takich robotów działa samodzielnie i wysyła raporty po skończonym zadaniu. Przygotowują one sale dla pacjentów, śledzą dostawy i składają zamówienia, uzupełniają zapasy w szafkach z lekami i transportują pościel do pralni i z powrotem. Wykonanie niektórych rutynowych zadań przez roboty usługowe daje pracownikom opieki zdrowotnej więcej czasu na skupienie się na bezpośrednich potrzebach pacjentów i pomaga w zwiększeniu satysfakcji z pracy. Robot TUG firmy Aethon to robot usługowy, który właśnie to robi. TUG potrafi poruszać się w złożonym i zmiennych otoczeniu, aby bezpiecznie dostarczać pościel na oddziały pielęgniarskie zarówno w trybie planowym, jak i na żądanie.

Roboty usługowe mogą również pomóc w sprzątaniu i dezynfekcji. Te roboty AMR mogą korzystać ze światła ultrafioletowego (UV), oparów nadtlenku wodoru lub filtrowania powietrza. Pomaga to zmniejszyć ryzyko zakażeń oraz przeprowadzać odkażanie dostępnych miejsc w ujednolicony sposób. Prototyp autonomicznego mobilnego robota opracowany przez firmę Akara jest testowany pod kątem wykonywania jednego z tych rutynowych, lecz niezbędnych zadań: dezynfekcji skażonych powierzchni za pomocą światła UV. Jego zadaniem jest odkażenie sal i sprzętu w szpitalach, co ma pomóc w walce z COVID-19.

Roboty społeczne

Roboty społeczne wchodzą w bezpośrednie interakcje z ludźmi. Są to „przyjacielskie maszyny”, które można wykorzystać w środowiskach opieki długoterminowej, gdzie zapewniają interakcje społeczne i nadzór. Mogą one zachęcać pacjentów do przestrzegania planów leczenia lub zapewniać zaangażowanie, pomagając pacjentom zachować czujność i pozytywne nastawienie. Mogą być również wykorzystywane do wskazywania kierunku odwiedzającym i pacjentom w środowisku szpitalnym. Ogólnie rzecz biorąc, roboty społeczne odciążają opiekunów i poprawiają emocjonalne samopoczucie chorych.

Technologie Intel® do robotów medycznych

Technologie Intel® umożliwiają tworzenie rozwiązań z zakresu robotyki medycznej w ramach zróżnicowanego ekosystemu producentów sprzętu i dostawców oprogramowania. Firma Intel oferuje szeroki zakres technologii obliczeniowych obsługujących rozpoznawanie obrazów. Wychodzi dzięki temu naprzeciw potrzebom technologii pomocy chirurgicznej o wysokiej wydajności. Ponadto oferta obejmuje również mobilne roboty dostawcze, autonomiczne roboty do dezynfekcji za pomocą UV, a także roboty zapewniające lepszy nadzór nad pacjentem, konsultacje specjalistyczne, większe zaangażowanie społeczne i nie tylko.

Technologie Intel® dają fundament robotyce w opiece zdrowotnej

Internet przedmiotów Intel® i procesory wbudowane

Procesory Intel® dostępne są w wielu opcjach ze względu na wydajność obliczeniową i zużycie energii, dzięki czemu można je stosować zarówno w robotach chirurgicznych wykorzystujących głębokie uczenie, jak i w robotach dezynfekujących o niskim poborze mocy.

Technologia Intel® RealSense™

Kamery z technologią głębi Intel® RealSense™ pomagają lekarzom śledzić zmiany zachodzące w stawach pacjentów cierpiących na reumatoidalne zapalenie stawów, umożliwiając precyzyjne monitorowanie rozwoju choroby. W przypadku pacjentów na fizjoterapii, kamery pozwalają monitorować zmiany w zakresie ruchów, aby dokładniej określić postępy w rehabilitacji.

Sieci 5G obsługiwane przez Intel®

Sieci 5G obsługiwane przez Intel® zwiększą dostęp do specjalistów medycznych za pomocą kontrolnych wizyt przez transmisję wideo, a także umożliwią operacje wspomagane przez AR/VR dzięki niezrównanie szybkiej łączności, niezwykle niskiej latencji i ogromnej niezawodności sieci.

Zestaw narzędzi Intel® Distribution of OpenVINO™ toolkit

Zestaw narzędzi OpenVINO™ w dystrybucji Intel® usprawnia tworzenie aplikacji wizyjnych na platformach firmy Intel®, w tym jednostkach przetwarzania widzenia oraz procesorach. Ta oferta umożliwia zastosowanie w wielu przypadkach użycia, od robotów chirurgicznych po autonomiczne roboty usługowe i społeczne, które poruszają się po szpitalnych korytarzach.

Układy Intel® FPGA

Firma Intel oferuje pełną gamę układów FPGA (bezpośrednio programowalnych macierzy bramek), które zaspokajają różnorodne potrzeby — od wymagających wysokiej wydajności robotów chirurgicznych wspomaganych przez sztuczną inteligencję po oszczędne roboty o niskim poborze mocy, wykorzystywane do usuwania odpadów lub dostarczania pościeli.

Edge Insights dla autonomicznych robotów mobilnych

Intel® Edge Insights for Autonomous Mobile Robots zapewnia programistom specjalnie skonstruowany, otwarty i modułowy zestaw do tworzenia oprogramowania, dzięki któremu mogą oni szybciej i łatwiej opracowywać, budować i wdrażać kompleksowe aplikacje dla robotów.

Przyszłość robotyki w branży medycznej

Wraz z rozwojem uczenia maszynowego, analizy danych, komputerowych systemów wizyjnych i innych technologii robotyka medyczna będzie ewoluować, aby wykonywać zadania w sposób autonomiczny, wydajniejszy i dokładniejszy. 

Firma Intel współpracuje z dostawcami technologii i badaczami nad zgłębieniem nowej generacji rozwiązań z zakresu robotyki. Zapewniając wsparcie technologiczne i badawcze, firma Intel ułatwia odkrywanie nowych zastosowań dla technologii AI i IoT w dziedzinie robotyki medycznej. Wkład ten stanowi wsparcie dla ciągłych innowacji, które zwiększają automatyzację, napędzają skuteczność i dają rozwiązania dla niektórych z największych trudności stojących przed służbą zdrowia.

Przyszłość robotyki i opieki zdrowotnej

Robotyka medyczna będzie nadal ewoluować wraz z rozwojem uczenia maszynowego, analityki danych, rozpoznawania obrazów i innych technologii. Każdy rodzaj robotów rozwinie się do tego stopnia, że będzie w stanie wykonać zadanie samodzielnie, skutecznie i precyzyjnie.

Firma Intel współpracuje z dostawcami technologii i badaczami nad zgłębieniem nowej generacji rozwiązań z zakresu robotyki. Przykładowo Intel Labs China nawiązała współpracę z Suzhou Collaborative Innovation Medical Robot Research Institute, aby stworzyć inkubator robotyki medycznej dla startupów. Firma Intel zapewnia technologię i wsparcie w badaniach. W ten sposób chce pomóc w odkryciu nowych zastosowań dla technologii AI oraz IoT w obszarze robotyki medycznej. Wkład ten stanowi wsparcie dla ciągłych innowacji, które zwiększają automatyzację, napędzają skuteczność i dają rozwiązania dla niektórych z największych trudności stojących przed służbą zdrowia.

Często zadawane pytania

Wykorzystanie robotyki medycznej to szybko rozwijający się obszar opieki zdrowotnej. Zapewnia większą precyzję w procedurach chirurgicznych, a szpitalom i klinikom — większą skuteczność.

Roboty w medycynie działają na wielu polach. Przykładowo roboty chirurgiczne wykonują minimalnie inwazyjne operacje i pozwalają młodym chirurgom szybciej zacząć wykonywać skomplikowane procedury. Autonomiczne mobilne roboty są używane w szpitalach i przychodniach medycznych. Mogą one czyścić i dezynfekować powierzchnie wzdłuż wcześniej zdefiniowanych ścieżek lub samodzielnie przemieszczać się po obiektach, nawiązując kontakt z pacjentami i umożliwiając lekarzom zdalne konsultacje.

Ogólnie rzecz biorąc, roboty są wykorzystywane w medycynie do wspomagania pracowników służby zdrowia w ich codziennej pracy. Pomoc robotów może obejmować zarówno automatyzację powtarzalnych zadań w laboratorium badawczym, jak i autonomiczne przemieszczanie się po szpitalach w celu dostarczenia pościeli do sal pacjentów czy monitorowanie stanu pacjenta podczas wykonywania zaleconych ćwiczeń w ramach fizykoterapii.

Roboty medyczne w znaczący sposób zmieniają opiekę zdrowotną. Dzięki automatyzacji czasochłonne, ręczne zadania odchodzą w niepamięć, co przyspiesza badania w dziedzinie opieki zdrowotnej i pozwala lekarzom, pielęgniarkom i innym pracownikom spędzać więcej czasu z pacjentami. Roboty wspomagające operacje chirurgiczne pomagają chirurgom na sali operacyjnej osiągnąć nowy poziom szybkości i precyzji. Autonomiczne roboty społeczne poprawiają nawet jakość opieki nad pacjentami, zapewniając interakcję społeczną i monitorowanie.

Do głównych rodzajów robotów medycznych stosowanych w służbie zdrowia należą roboty chirurgiczne, roboty modułowe i autonomiczne roboty mobilne.

Roboty medyczne w znaczący sposób zmieniają opiekę zdrowotną. Dzięki automatyzacji czasochłonne, ręczne zadania odchodzą w niepamięć, co przyspiesza badania w dziedzinie opieki zdrowotnej i pozwala lekarzom, pielęgniarkom i innym pracownikom spędzać więcej czasu z pacjentami. Roboty wspomagające operacje chirurgiczne pomagają chirurgom na sali operacyjnej osiągnąć nowy poziom szybkości i precyzji. Autonomiczne roboty społeczne poprawiają nawet jakość opieki nad pacjentami, zapewniając interakcję społeczną i monitorowanie.

Do głównych rodzajów robotów medycznych stosowanych w służbie zdrowia należą roboty chirurgiczne, roboty modułowe i autonomiczne roboty mobilne.

Informacje o produktach i wydajności

1

„Koronawirus: Roboty wykorzystują wiązki światła do zwalczania szpitalnych wirusów”, BBC, marzec 2020 r., https://www.bbc.com/news/business-5191472.

2

„Często zadawane pytania dotyczące chirurgii wspomaganej robotami” UC Davis Health, https://health.ucdavis.edu/surgicalservices/roboticsurgery/faqs.html.