uutiset

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Teksti |. Amino Havainto

Kuka on seuraava Leonardo da Vinci? Tämä saattaa olla se ongelma, johon lääketeollisuus kiinnittää eniten huomiota.

Da Vinci -kirurginen robotti on ainutlaatuinen vallankumouksellisella teknologiallaan ja siitä on tullut melkein synonyymi kirurgisille roboteille. Kuitenkin, kun otetaan huomioon laaja valikoima kirurgisia käyttöskenaarioita ja monia kipupisteitä, markkinoilla on suuria toiveita kirurgisista roboteista erilaisissa skenaarioissa.

Tällä hetkellä mikrokirurgiarobotit eivät ole vain seuraava teknologinen huippu, vaan myös seuraava räjähtävä kenttä. Vuosikymmeniä kestäneen tutkimuksen jälkeen tämä kenttä on tulossa yhä lähemmäksi "singulaarisuuden" hetkeä.

Tämän vuoden helmikuussa Medical Microinstruments, merentakaisten mikrokirurgiarobottien tähtiyritys, sai valtavan 110 miljoonan dollarin rahoituksen.

Kotimaassa yritykset, kuten Angtech Microelectronics ja Dishi Medical, ovat jo laatineet suunnitelmansa ja saavat edelleen rahoitustukea edistymisen nopeuttamiseksi. Esimerkiksi Dishi Medical käyttää silmäkirurgiaa aloituskohtanaan ja on tällä hetkellä suorittanut vahvistavia kliinisiä tutkimuksia Kiinassa.

Joten, syntyykö seuraava Leonardo da Vinci mikrokirurgisten robottien alalla?

/ 01/ Haasteita, joita "ihmiset" eivät pysty ratkaisemaan

Kirurgian alalla mikrokirurgia on epäilemättä tekninen huippu. Ns. mikrokirurgialla tarkoitetaan optisten suurennuslaitteiden ja mikrokirurgisten laitteiden käyttöä monimutkaisten ja tarkkojen toimenpiteiden suorittamiseen hyvin pienellä alueella.

Klassisessa mikrokirurgiassa lääkärin täytyy käyttää mikroskooppia tutkiakseen ja löytääkseen verisuonia ja hermoja, jotka ovat vain yhden millimetrin tai jopa muutaman kymmenesosan millimetristä, ja käyttää sitten mikroneina mitattuja ja hämähäkin silkkiä ohuita ompeleita korjatakseen tarkasti. ja ompele ne kaikki tärkeät verisuonet ja hermot.

Koska mikrokirurgian näkökenttä on yleensä vain 2-3 cm, lääkärin pieni käsien täriseminen voi vaikuttaa suoraan leikkauksen onnistumiseen tai epäonnistumiseen. Siksi tämä edellyttää, että mikrokirurgin tekniikka on vakaa, tarkka, tarkka ja taitava.

Tällä hetkellä mikroskooppien ja instrumentoinnin ansiosta mikrokirurgit pystyvät nyt suorittamaan supermikrokirurgiaa yhdistämällä verisuonia, joiden halkaisija on 0,3–0,8 millimetriä.

Mikrokirurgian ainutlaatuisten etujen perusteella sitä on käytetty laajalti erilaisilla kirurgisilla erikoisaloilla, mukaan lukien oftalmologia, otolaryngologia, neurokirurgia, plastiikkakirurgia ja urologia.

Nopeasta edistymisestä huolimatta mikrokirurgialla on rajoituksia.

Ensinnäkin virheen tekemisen todennäköisyys on edelleen suuri. Mikrokirurgia vaatii äärimmäistä tarkkuutta, jossa on vähän tilaa virheille, ja pieninkin vapina voi aiheuttaa tarpeetonta haittaa. Teoriassa meidän on vältettävä näitä vammoja, mutta leikkauksen monimutkaisuuden vuoksi haasteita on edelleen monia. Kliinisesti tulee erilaisia ​​komplikaatioita, eikä osuus ole pieni. Tiedot osoittavat, että epiretinaalikalvon kuorintaleikkauksessa komplikaatioiden ilmaantuvuus vaihtelee 2 %:sta 30 %:iin.

Toiseksi pitkäkestoinen leikkaus voi helposti tuoda lisää epävarmuutta. Potilaan tilasta riippuen mikrokirurginen leikkaus voi kestää muutamasta tunnista yli kymmeneen tuntiin tai jopa yli kolmekymmentä tuntia. Siksi jokainen leikkaus on äärimmäinen haaste lääkärin taidolle ja kestävyydelle. Lisäksi tämä voi johtaa väsymykseen ja lisätä tahattomien virheiden riskiä.

Kolmanneksi se rajoittaa myös eniten kliinistä käytäntöä Kirurgien koulutus on vaikeaa ja kestää erittäin kauan. Koska mikrokirurgia vaatii kirurgilta korkeaa kirurgista osaamista ja vaatii laajaa koulutusta ennen kuin kirurgi voi suorittaa tällaiset leikkaukset kliinisesti. Se vaatii toisaalta lääkäreiltä lahjakkuutta ja kärsivällisyyttä, toisaalta se vaatii myös pitkäjänteistä koulutusta. Mikrokirurgi, joka voi suorittaa leikatun sormen uudelleenistutusleikkauksen (mikrokirurgian tunnusomainen tekniikka), vaatii yleensä 3 vuoden koulutuksen, ja koko koulutusjakso voi kestää yli 10 vuotta.

Siksi maailmanlaajuinen lääketieteellinen yhteisö on eri rajoituksin tutkinut robottiteknologian soveltamista mikrokirurgiaan ja kehittänyt erilaisia ​​mikrokirurgisia robottijärjestelmiä (MSR).

Kuumuus nousee ja nousee. Vuosittain julkaistujen MSR-aiheisten artikkelien määrä vuosina 2000–2022 saatiin etsimällä eri hakusanoja Google Scholarissa. Kuten kuvasta näkyy, MSR-tutkimusten määrä on yleisesti ottaen nousussa.

On useita viitteitä siitä, että MSR-järjestelmällä voi olla suuri vaikutus mikrokirurgian alalla.

/ 02/ Muutoksentekijöiden jatkuva ilmaantuminen

Syvien kipukohtien perusteella monet yritykset ympäri maailmaa keskittyvät tähän alaan, ja kartoitusprosessin aikana on syntynyt monia erilaisia ​​teknisiä ideoita.

Yksi on kädessä pidettävä robottijärjestelmä.

Kädessä pidettävissä robottijärjestelmissä itse kirurginen työkalu muunnetaan pieneksi robottijärjestelmäksi, jota kutsutaan "robottityökaluksi". Kirurgit manipuloivat sitä suorittaakseen kirurgisia toimenpiteitä. Robottityökalut tarjoavat toimintoja, kuten vapinan vaimennuksen, syvyyden lukituksen jne., joten niitä kutsutaan myös "vakaiksi käsiksi".

"Micron" on tyypillinen esimerkki. Sen ydin on oman liikkeensä havaitseminen kädessä pidettävän manipulaattorin avulla ja suodattaa valikoivasti virheelliset liikkeet, kuten käsien vapina. Tämän jälkeen robotti luo vakaan liikkeen työkalun kärjessä aktiivisen virheen kompensoinnin avulla. Micron-robotti on helppokäyttöinen, ja se on varustettu käsivarsilla, joissa on oikeita mikrokirurgisia instrumentteja, jotka sopivat helposti pidikkeisiin ja ovat yhteensopivia perinteisten kirurgisten mikroskooppien kanssa.

Toiseksi kauko-ohjain robottijärjestelmä.

Teleoperoidussa robottijärjestelmässä kirurgi manipuloi päämoduulia ohjatakseen orjamoduulia, joka korvaa kirurgin kädet manipuloidakseen kirurgisia työkaluja. Järjestelmä integroi liikkeen skaalauksen ja vapinasuodatuksen servo-algoritmien avulla. Lisäksi se mahdollistaa kolmiulotteisen havainnoinnin integroimalla kosketuspalautteen tai syvyyden mittausalgoritmit kirurgisten työkalujen loppuun.

Tyypillinen esimerkki on "Preceyes Surgical System", joka koostuu tietokoneesta, tuloliikeohjaimista, instrumenttimanipulaattoreista ja leikkauspöytään kiinnitetystä niskatuesta. Optimaalista suorituskykyä varten suunniteltu järjestelmä sisältää suunnikkaat vivustot ja säädettävät vastapainot, jotka tarjoavat mekaanisen RCM:n, sähkökatkossuojan ja minimoidun nivelen vääntömomentin. PSS käyttää dynaamista skaalausta muuntaakseen karkean liikkeen instrumentin kärjen tarkaksi neliakseliseksi liikkeeksi. Lisäksi se hyödyntää MMA-pohjaisia ​​etäisyysrajoja tahattoman liikkeen estämiseksi ja sisältää vapinasuodatuksen vähentämään iatrogeenista verkkokalvon traumaa. Muita ominaisuuksia ovat kosketuspalaute, automaattinen instrumentin vaihto, kuulopalaute lähellä verkkokalvoa ja parannettu sisäänvetomekanismi, joka mahdollistaa anturin välittömän poistamisen onnettomuuden sattuessa. Nämä ominaisuudet lisäävät tarkkuutta ja turvallisuutta ja vähentävät tahattomien kudosvaurioiden riskiä.

Kolmanneksi yhteiskäyttöiset robottijärjestelmät.

Yhdessä manipuloidussa robottijärjestelmässä kirurgi ja robotti käsittelevät samanaikaisesti kirurgisia työkaluja. Kirurgi manipuloi kirurgisia työkaluja suoraan manuaalisesti ohjatakseen liikettä, ja robotilla on tukirooli, joka tarjoaa apukompensaation käsien vapinasta ja mahdollistaa kirurgisten työkalujen immobilisoinnin pitkiä aikoja.

DiShi Medicalin DiShi Weifeng -silmäkirurgiarobotti on tyypillinen esimerkki. Tässä kirurgisessa järjestelmässä isäntäkäsi on lääkäri ja orjakäsi on robotti, joka liikkuu lääkärin tarkoituksen mukaan. Koko injektioprosessi on jaettu useisiin vaiheisiin. Ensin lääkäri ohjaa robottikardaalia silmän ulkopuolista paikantamista varten, sitten intraokulaarista paikkaa ja ohjaa sitten kahvaa tuodakseen pään vähitellen lähemmäksi verkkokalvon vaurioaluetta. Jos on tarpeen pistää huumeita subretinaaliseen asentoon, robotti pysyy liikkumattomana eivätkä ihmiskädet enää puutu asiaan, mikä kestää noin 3 minuuttia. Esimerkkinä 200 mikrolitran lääkeliuosta. Robotti ruiskuttaa hitaasti Prosessin aikana lääkärin tarvitsee vain tarkkailla aikaa, nopeutta ja virtausnopeutta aina lääkärin valvonnassa, ja myös päätöksen tekee lääkäri Do.

Neljänneksi, osittain automatisoidut robottijärjestelmät.

Osittain automatisoidussa robottijärjestelmässä robotti suorittaa tietyt toimenpiteet tai prosessivaiheet automaattisesti. Robotti manipuloi ja ohjaa suoraan kirurgisten työkalujen liikettä. Käsitellyt kuvatiedot toimitetaan robotille palautteena ja opastuksena. Visuaaliset tiedot välitetään samanaikaisesti kirurgille, joka voi antaa ohituskomentoja milloin tahansa valvoakseen osittain automatisoituja leikkauksia.

Tällä alalla "IRISS"-järjestelmä on tyypillinen esimerkki. "IRISS"-järjestelmään perustuen kirurgi ohjaa orjamanipulaattoria etänä räätälöidyn pääohjaimen parin kautta ja saa visuaalista tietoa tarkkailemalla leikkauksen sisäistä 3D-visuaalista palautetta head-up-monitorin kautta. Lisäksi järjestelmä tarjoaa vapinasuodatus- ja liikkeen skaalausominaisuudet parantamaan hallinnan suorituskykyä ja turvallisuutta robottikirurgiassa. IRISS:n suorituskyky on varmistettu eristetyissä sian silmissä, ja kirurgit ovat onnistuneesti suorittaneet sarjan lasiaisten silmäleikkauksia IRISSillä, mukaan lukien anteriorisen linssin kapselinpoisto, vitrektomia, verkkokalvon laskimokanylaatio ja muut monimutkaiset leikkaukset.

Vaikka monia toimijoita tutkii, objektiivisesti tarkasteltuna useimmat yritykset ovat kuitenkin vielä tutkimuksen alkuvaiheessa. Siksi tämän kentän räjähdyksen on vielä odotettava singulariteettihetken saapumista.

/ 03/ Odotetaan singulaarisuushetkeä

Ennen kuin nämä teknologiset innovaatiot voivat voittaa, joukko monimutkaisia ​​ongelmia on ratkaistava.

Ensinnäkin tarvitsemme tieteidenvälistä lähestymistapaa kliinisen ja teknisen alan ongelmien ratkaisemiseksi tehokkaasti. Vaikka toiminnon looginen paikannus on erittäin selkeä-tarkka paikannus ja tärinän esto, sopiva laitteisto on ensin kehitettävä. Tämä ei ole helppo tehtävä. Esimerkiksi jotkut robotit voivat vaatia toimintoja, joita mikään olemassa oleva robottikäsi ei pysty täyttämään niin korkeita tarkkuusvaatimuksia. Siksi meidän on aloitettava perusteista ja suunniteltava täysin itsenäisesti, mukaan lukien ohjausjärjestelmän rakentaminen ja koko mekaanisen rakenteen suunnittelu.

Samaan aikaan näiden erittäin tarkkojen osien kokoaminen kliinisen käytön vaatimusten täyttämiseksi on myös melko monimutkainen. Esimerkiksi DiShi Medical mainitsi, että kun vasen silmä vaatii leikkausta, kone sijoitetaan vasemmalle, kun oikea silmä vaatii leikkausta, prototyyppi sijoitetaan oikealle. Varsinaisessa käytössä mobiilirobotit vaikeuttavat tilannetta. Haasteena on, että robotin liikkeen liike kasvaa yhdellä pupillien välisellä etäisyydellä Vaikka se on vain muutaman senttimetrin, mekaanisen rakenteen muutos aiheuttaa painon muutoksen ja myös moottoriin kohdistuva kuormitus muuttuu... Monet avainkomponentit ja mekaaniset osat. rakenteet on suunniteltava uudelleen.

Toiseksi robotin suunnittelun on täytettävä lääkärin toimintaedellytykset. Robotteja ei ole olemassa erillään Lääkäreiden tarpeiden ja kipukohtien syvä ymmärtäminen on keskeinen tietotaito. Siksi yritykset tarvitsevat runsaasti lääkäriresursseja koko kehitysprosessin aikana, jotta ne voivat tehdä vuorovaikutusta tiiviissä yhteistyössä asiaankuuluvat standardit lääkinnällisille laitteille, ja sinulla on kyky toistaa jatkuvasti.

Vaikka tuotekehitys onnistuisikin, myöhempään kaupallistamiseen liittyy monia kysymyksiä, kuten lääkäreiden koulutus. Pohjimmiltaan robotit voivat lyhentää lääkärikoulutuksen prosessia esimerkiksi 10 vuodesta 5 vuoteen. Mutta vielä on paljon tehtävää kliinikkojen ja potilaiden luottamuksen saavuttamiseksi.

Kaiken kaikkiaan tuotteen suorituskyky on "1", kun taas asiat, kuten lääkärin koulutus, ovat "0". Tällä hetkellä mikrokirurgiarobottien ydintehtävänä on ratkaista "1"-ongelma, ja vasta sitten ne voivat olla päteviä puhumaan useiden "0"-lukujen kertymisestä.