Wykorzystanie robotyki w opiece zdrowotnej w celu poprawy wyników leczenia pacjentów

Pierwsze roboty w służbie zdrowia pojawiły się już w latach 80. ubiegłego wieku. Były to ramiona robotów, które pomagały w przeprowadzaniu operacji. W ciągu kolejnych lat rozpoznawanie obrazów i analityka danych, działające na bazie sztucznej inteligencji (SI), przemieniły robotykę medyczną, rozszerzając ich zdolności na wiele innych obszarów opieki zdrowotnej.

Obecnie roboty wykorzystuje się nie tylko na salach operacyjnych, ale również w ramach wsparcia pracowników medycznych oraz udoskonalenia opieki nad pacjentem. Od wybuchu pandemii COVID-19 szpitale i kliniki zaczęły używać robotyki do szerszego zakresu zadań, aby pomóc zmniejszyć rozprzestrzenianie się patogenu. Stało się jasnym, że wydajność operacyjna i zmniejszenie ryzyka zapewniane przez roboty medyczne, zapewniają korzyści w wielu obszarach.

Przykładowo, roboty potrafią samodzielnie wyczyścić i przygotować sale dla pacjentów. Pomaga to ograniczyć osobisty kontakt na oddziałach chorób zakaźnych. Roboty korzystające z bazującego na SI 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, będą mogli skupić się na zapewnieniu jeszcze lepszej opieki pacjentom.

Zalety robotyki w opiece zdrowotnej

Robotyka medyczna pozwala wynieść opiekę nad pacjentem na wyższy poziom, umożliwia skuteczniejsze przeprowadzanie działań w warunkach klinicznych oraz zapewnia 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.

Skuteczność operacyjna

Roboty usługowe usprawniają wykonanie rutynowych zadań, zmniejszają fizyczne zapotrzebowania na ludzkich pracowników, a także zapewniają większą spójność procesową. Pilnują one zapasów i w odpowiednim czasie wykonują zamówienia. Dzięki temu nigdy nie brakuje zapasów, sprzętu i lekarstw. Mobilne roboty, odpowiedzialne za czyszczenie i dezynfekcję, pozwalają na szybkie przyjęcie pacjentów w odkażonych pomieszczeniach.

Bezpieczne środowisko pracy

Roboty usługowe pomagają w dbaniu o bezpieczeństwo pracowników służby zdrowia, transportując zapasy oraz pościel w szpitalach, gdzie występuje ryzyko narażenia na działanie patogenu. Roboty zajmujące się sprzątaniem i dezynfekcją ograniczają to ryzyko, jednocześnie zmniejszając infekcje nabyte w szpitalach — korzystają z nich już setki placówek służby zdrowia.¹ Roboty społeczne 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. Pomagają one w wykonaniu złożonych mikro-procedur, bez wykonywania dużych nacięć. Ewolucja robotów chirurgicznych trwa. Przewiduje się zatem, że roboty wyposażone w SI będą w końcu korzystać z rozpoznawania obrazów, aby poruszać się po konkretnych obszarach ciała, jednocześnie unikając nerwów i innych przeszkód. 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, np. da Vinci firmy Intuitive*, ułatwiają te procedury nie tracąc na precyzji, a ponadto zmniejszają ryzyko infekcji i innych powikłań.

• Operacje ortopedyczne. Urządzenia takie jak robot Mako firmy Stryker* można zaprogramować do przeprowadzenia zwykłych operacji ortopedycznych, np. wstawienia implantów kolana lub biodra. 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 SI umożliwia wyszkolenie Mako konkretnie do operacji ortopedycznych, ucząc go precyzyjnego obierania kierunków oraz sposobów wykonania procedur.

Możliwość udostępniania transmisji wideo z sali operacyjnej do innych, nieważne jak odległych lokalizacji pozwala chirurgom na konsultacje z innymi wiodącymi 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. Przykładowo, mogą one obecnie pomagać chirurgom w unikaniu kontaktu z nerwami i mięśniami podczas operacji.² 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 kluczową rolę w szkoleniu chirurgów. Przykładem może być Mimic Simulation Platform, czyli platforma symulacji mimicznej. Wykorzystuje ona SI oraz wirtualną rzeczywistość, aby zapewnić nowym chirurgom szkolenie z zakresu robotyki operacyjnej. 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 pomagają w rehabilitacji po wylewach, paraliżu, urazowych uszkodzeniach mózgu oraz stwardnieniu rozsianym. Wyposażone są w SI oraz kamery z technologią wykrywania głębi. Mogą one monitorować stan pacjenta poprzez obserwację przepisanych ćwiczeń, pomiar zakresu ruchu w różnych pozycjach oraz śledzenie postępów precyzyjniej niż ludzkie oko. Mogą również wchodzić w interakcje z pacjentami, zapewniając porady treningowe oraz motywację.

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. Wypełnienie niektórych rutynowych zadań przez roboty usługowe pozwala pracownikom medycznym skupić się na pilnych potrzebach pacjentów.

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 zachęcać pacjentów do przestrzegania rygorów leczniczych lub zapewniać zaangażowanie poznawcze, podtrzymując bystrość umysłu i dobry nastrój. Służą również do wskazywania kierunków w budynku szpitalnym zarówno odwiedzającym, jak i pacjentom. Ogólnie rzecz biorąc, roboty społeczne odciążają opiekunów i poprawiają emocjonalne samopoczucie chorych.

Roboty mobilne

Roboty mobilne poruszają się po szpitalach i klinikach wzdłuż przewodów lub określonych wcześniej tras. Wykorzystuje się je do wielu zadań — odkażania pomieszczeń, transportu pacjentów lub przenoszenia ciężkiej maszynerii. Mobilne roboty odpowiedzialne za czystość i dezynfekcję, mogą korzystać z światła ultrafioletowego (UV), oparów nadtlenku wodoru lub filtrowania powietrza. Pomaga to zmniejszyć ryzyko zakażeń oraz uniformizację odkażania dostępnych miejsc.

Roboty autonomiczne

Autonomiczne roboty z wbudowanym systemem wykrywania i ustawiania światła (LiDAR), obliczaniem wizualnym lub zdolnościami mapowania, potrafią same dotrzeć do pacjentów w sali badań, co pozwala lekarzom na interakcję na odległość. Roboty sterowane zdalnie przez specjalistę lub innego pracownika, mogą również towarzyszyć lekarzom podczas obchodów. Pozwala to na przeprowadzenie konsultacji dotyczących diagnostyki i opieki nad pacjentem, za pośrednictwem ekranu. Pilnują one stanu swojej baterii i w razie potrzeby wracają do stacji ładowania.

Niektóre roboty autonomiczne zajmują się sprzątaniem i dezynfekcją, przemieszczając się między oddziałami chorób zakaźnych, salami operacyjnymi, laboratoriami i publicznymi obszarami szpitala. Jeden z prototypów robotów autonomicznych, stworzonych przez startup Akara*, jest testowany pod kątem dezynfekcji skażonych powierzchni za pomocą światła UV. Jego zadaniem jest odkażenie sal i sprzętu w szpitalach, co ma pomóc w walce z COVID-19. Prototyp ten korzysta z jednostki przetwarzania widzenia Intel® Movidius™ Myriad™ X, która pozwala mu na bezpieczne przemieszczanie się dookoła ludzi.

Technologie Intel® dla robotyki w opiece zdrowotnej

Technologie Intel® umożliwiają wprowadzenie rozwiązań z zakresu robotyki medycznej w zróżnicowanych ekosystemach 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.

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.