hirdetés
hirdetés

Robotika az orvoslásban

Da Vinci, az egyeduralkodó távsebész

Megpróbáltuk feltérképezni a hazai robotsebészetet, helyette találtunk 4000 da Vinci robotot világszerte. Hiába a 20 éves technológia, a da Vinci távsebészeti eljárást itthon még csak kutatási feladatokra használják. Az Óbudai Egyetemen található Bejczy Antal iRobottechnikai Központ (BARK) feladata hazánkban az egységes egyetemi robotfejlesztés, kutatás és oktatás koncepciójának kialakítása. A központ igazgatóhelyettesével, dr. Haidegger Tamással beszélgettünk.

hirdetés

GyártásTrend: A névadónak, Bejczy Antalnak milyen víziói voltak a mesterséges intelligencia és robotika hatásáról?

Dr. Haidegger Tamás: Az ő elsődleges víziója az volt, hogy a robotok hasznára válnak az emberiségnek. Ennek nagyon sok formája van. Az első legfontosabb kutatási területek azokra a helyekre koncentráltak, ahova az ember nem vagy csak nagyon nehézkesen tud eljutni, és ahol esetleg életveszélyes a jelenléte, mint például mélytengeri vagy katonai területek. A másik halmaz pedig azon feladatok elvégzése volt, amelyeket nagy ismétlésszámban kell végezni, és nem kecsegtetnek kihívással. Így kerültek be a robotok a gyártásba, de az ipari felhasználás területén láthatjuk, hogy nem a humanoid robotok terjedtek el.

GyT.: Ezek szerint az egészségügy területén inkább humanoid robotok megjelenésére kell számítanunk?

H. T.: Sok esetben igen. Megjelentek már azok a beteggondozó, betegszállító vagy orvoslátogató robotok, amelyeknek humanoid formájuk van. Az ember-gép interperszonális kapcsolatot sokkal jobban átéljük egy humanoid formájú robotnál, mint egy egyszerű gépnél. Kutatások kimutatták, hogy az ember szívesebben beszélget egy hozzá hasonló géppel, mint egy meg nem formázott robottal.

Haidegger Tamás
Haidegger Tamás

Az orvosi robotok körében egyébként kutatási szempontból megkülönböztetjük a makro-, mikroméretű robotokat és az emberléptékű mérettartományt. A sebészet területén elindultak már a nanotechnológiás fejlesztések, molekuláris szinten alakítanak ki félvezető technológiával fogaskerekeket, hajtásokat – ezeket mágneses térben kívülről lehet irányítani. Vagy például ott van a SpermBot, amely egy nanoméretű szerkezet, a hímivarsejthez csatlakozva meghajtja azt, és célba juttatja.

GyT.: A da Vinci műtéti rendszer neve összeforrt a robotsebészettel. Minek köszönhető, hogy egyedüliként hódította meg a világot?

H. T.: A da Vinci valóban abszolút piacvezető, rajta kívül egyetlen teleoperációs rendszer van engedélyezve a világon, amely ugyanilyen megosztott távirányítású sebészetre képes, de abból mindössze 5 darab van a da Vinci négyezres darabszámával szemben. Aminek leginkább köszönheti a sikerét, hogy a fejlesztők nagyon korán kijöttek a technológiával. Amikor 1995-ben kitalálták, hogy megalakítják az Intuitive Surgical céget, összevásárolták a hadseregtől, az IBM-től és a Microsofttól a szükséges technológiai elemeket, szabadalmakat, összeszedték a Stanfordról, az MIT-ről a legjobb szakembereket, és ott álltak 100 milliósra duzzadt befektetési tőkével a Szilícium-völgyben, hogy hihetetlen gyorsasággal és agilitással nekilássanak a munkának. 1997-ben az első állaton, 1998-ban pedig már az első emberen végzett kísérleteiken dolgoztak, először Belgiumban, majd 2000-ben már az Egyesült Államokban.

A másik oka a sikerüknek, hogy nagyon jó alapokra építkeztek: a 80-as években a DARPA aktívan kutatta a telerobotikai-távsebészeti területet, az érdekelte őket, hogy a harctéren hogyan helyettesíthetik a paramedikus csapatot, amelyet elsőként próbál megsemmisíteni az ellenség. A da Vinciben ezek a kutatások rendszerré álltak össze.

A kezdeti nehézségek
A da Vinci robotot eredetileg szívsebészetre tervezték, mert úgy gondolták, hogy az addig rettentő invazív eljárás – bordaterpesz, szegycsontfűrészelés – helyett a kis karokkal be lehet hatolni a bordák között, és sokkal kevesebb károsodással lehet szívkatéterezést kiváltó bypassműtéteket végezni. Igen ám, de kiderült, hogy a robot mozgástartománya, mérete, illetve a szívkoszorúér-műtétek komplexitása nagyon körülményessé teszi a robot alkalmazását, nem beszélve arról, hogy a robot lassú megoldásnak bizonyult, csak beállítani 40 percbe telt.

A da Vinci engedélyeztetése úgy történt, mint egy egyszerű kulcslyuksebészeti eszközé: azt mondták, hogy ez egy olyan eszköz, mint a laparoszkópia, itt is ember által irányított eszközzel dolgoznak egy kamerakép alapján. A számítógép semmi mást nem csinál – mondták –, mint átviszi a sebész mozgását folyamatos képfeldolgozás segítségével, tehát nem hoz döntést, nem bírálja felül az orvost, és amíg nincs hibás működés, addig semmivel nem is veszélyezteti a műtét sikerességét.

GyT.: Vagyis nem kockázatosabb, mint egy rendes műtét?

H. T.: Nem, mert pontosan az történik, amit a sebész szeretne. Nagyon kevés technológiai hiba fordul elő – nagyjából az esetek 0,002-0,003%-ában – ami a legtöbb esetben bagatell, és csak újra kell indítani a rendszert.

Egy chicagói orvos szerzett magának egy da Vincit, és saját hatáskörben kitapasztalta, hogy prosztataeltávolításnál milyen jól lehet használni. Nagyon pozitívak voltak a kezdeti klinikai eredmények, és kiderült, hogy a prosztata radikális eltávolítása esetén felére-harmadára lehet csökkenteni a komplikációkat, illetve a műtét utáni inkontinenciát, impotenciát. Prosztatamegnagyobbodásban az 50-60-70 éves férfiak érintettek a leginkább, és mivel ez a leggazdagabb társadalmi réteg, így eleinte az emberek sorban álltak, hogy kifizethessék azt a 3-5000 dollárt, amibe a műtét került a da Vincivel.

Haidegger Tamás
Haidegger Tamás

GyT.: Akkor inkább a robot vagy a sebész műtsön?

H. T.: Leginkább együtt, kollaboratív irányítású robottal, például az ortopéd sebészet területén. A jó sebésznél jobb robotot készíteni kifejezetten nehéz, de az átlag orvosnál már ma jobb robotok vannak. Az egész koncepció erre épül: a sebész elengedhetetlen, ő mozgat egy ügyesebb eszközt, így érdekeltek az orvosok is abban, hogy támogassák a da Vinci kutatásokat.

GyT.: Az orvosok vagy a technológia az oka, hogy lassabban válik általánossá a robotsebészet, mint azt 20 éve gondolták?

H. T.: Az orvosok mindig meg tudják indokolni, hogy miért van rájuk szükség, és valóban vannak olyan esetek, amikor nem várt komplikációk lépnek fel – például a lágyszöveti vagy hasi sebészeti beavatkozásoknál –, hiszen minden változik, amikor vág a szike. Ezért fejlesztünk olyan kamerakép-alapú algoritmusokat, amelyek képesek ezeket a műtét közben történő változásokat felmérni, feldolgozni. Dolgozunk olyan megoldáson is, amellyel az érintett területre tudunk vetíteni elég nagy pontossággal egy preoperatív alapú mély felvételt, ennek segítségével a sebész tudja, hogy hol keresse a tumort, látja a rávetített képen például, hogy még 2 centiméterrel lejjebb kell hatolnia. Ezek olyan hozzáadott értékek, amelyek most jelennek meg a klinikumban, elterjedésük gyorsaságát nem tudjuk megjósolni.

GyT.: Hogy kell elképzelni az itteni munkát a da Vincivel?

H. T.: Mi a da Vinci első generációs változatával végzünk kutatásokat, amely 2003-ban készült, ebből már több mint 4000 van világszerte. Bár azóta van három új generációja a robotnak, az alapelv nem változott: ül a konzol előtt a sebész, mozgatja a karokat, amely mozdulat leképeződik a beteggel érintkezve. Döntést tehát nem hoz a robot, csak cselekszik, ahogy a sebész mozgatja. Bizonyos automatizmusokat könnyű megvalósítani, például visszatalál a robot egy kijelölt ponthoz, amit a sebész jelöl meg a térben. Fix sarokpontok nélkül nagyon nehéz lenne tájékozódni egy hasüregben. Igazán különlegessé a da Vinci Research Kit teszi a rendszert, amely egy kutatásra készült vezérlőegység, ebből 25 darab van összesen a világon, és 25 egyetemi központ kapott engedélyt, hogy az eredeti koncepciót felülírva, direktbe programozhassa mind a két oldalt. Szabadon programozzuk a karokat, szabadon dolgozhatjuk át az információkat, amelyeket a sebész kap.

A sebészrobot karja
A sebészrobot karja

GyT.: Itthon találunk valahol a gyakorlatban sebészrobotot?

H. T.: Ez nagy kuriózum még itthon, nincsen ilyen sebészrobot a gyakorlatban. Az Országos Onkológiai Intézetben most szerelik fel azt a CyberKnife-rendszert, amely az első sugárterápiás robot lesz. Robotizálták a besugarazást mint tumoreltávolítási módot, és ezzel nagyon pontosan tudják belőni, hogy a sugarak hova menjenek. Hagyományosan 10-12 pontból tudják sugározni a daganatos részt, a radiorobot több száz pontból végzi ugyanezt. A robot képes légzéskompenzálást végezni, így tized milliméteres pontossággal tudja a tumort sugarazni. Ez hatalmas ugrás, ugyanis a hagyományos eljárásnál 2-3 cm-es marginokat hagynak, ehhez képest ezt a milliméter alá le lehetett vinni. 

GyT.: Hol képezik az orvosokat erre a tudásra?

H. T.: Talán néhány magyar orvos van, aki külföldön megszerezte a da Vinci kezeléséhez szükséges ismereteket. A Semmelweis Egyetem Kísérletes és Sebészeti Műtéttani Intézetből dr. Wéber György professzorral indítottunk el egy hazai képzést, hogy egyáltalán a sebészhallgatók megismerkedhessenek a rendszerrel, mert kimennek külföldre, és azt látják, hogy ez egy 20 éves technológia, amit nem ismernek.

Az ismeretterjesztést egyébként sebészeti fantomok kialakításával tudjuk még bővíteni. Tavaly például készítettünk egy szemsebészeti fantomot a kutatás-fejlesztési laborunkban (FabLab), amellyel objektíven mérhetővé vált, hogy egy 100 mikronos eret a robot vagy a sebész kanülál ügyesebben. 

GyT.: Mi jelenleg a legnagyobb kihívás a robotsebészetben?

H. T.: A szabványosítás folyamata. Egy szabvány 20 éves ciklusban gondolkodik, ehhez képest 20 éve indult el a robotsebészet területe, ma félmillió beavatkozás történik, és 120-féle sebészetirobot-prototípus létezik. Tagja vagyok a magyar nemzeti szabványosító műszaki bizottságnak, ahol a szabványosítás a feladatunk az egészségügyben használt gyógyászati villamos készülékek, berendezések és szoftverek szakterületein, valamint vizsgáljuk az ezen készülékek, berendezések hatását a páciensekre, a kezelőkre, az egyéb velük kapcsolatba kerülő személyekre és a környezetre. Kettő éve jelent meg az MSZ ISO/TS 15066 Robotok és robotszerkezetek szabványa, idén hozunk ki két partikuláris szabványt kifejezetten sebészrobotokra, és foglalkozunk nevezéktannal is, hogy miként nevezzük a robotok különböző részeit, részegységeit. Továbbá tavaly jött létre egy etikai szabványcsalád is, amely a mesterséges intelligencia és az autonómia különböző területekre gyakorolt hatását próbálja meg etikailag szabványokban megfogalmazni, hogy mi legyen az önvezető autó- és robotgyártók, fejlesztők felelőssége, milyen módszertanokkal lehet elérni, hogy ne szaladjon el a ló a technológiával.

GyT.: Mely területeken van jövőjük a robotoknak a kórházakban?

H. T.: A mikrosebészeti eljárásoknál nagyon jól használhatók, de egy endokrinológiai vagy bőrgyógyászati probléma során, ahol ezerféle összetevője van a betegségnek, egyelőre nem működnek. A sebészet ennél konkrétabb: azt mondja például, ha az agyban egy adott területen háromszáz neurális kapcsolódást megszüntetünk, nincs több epilepsziás roham. A nanorobotokkal pedig egy olyan terápiás tartomány nyílik meg, amely korábban elképzelhetetlen volt.

Fejléc

Segítő robotok – A világ kórházaiban már rendszeresen találkozhatunk olyan robotokkal is, amelyek elsősorban az asszisztenciában vesznek részt. Ezeknek egy része humanoid alakot kapott.

Pepper

A kicsit mélynövésű, mindössze 120 cm magas humanoid robotból kettőt is alkalmaznak egy-egy belga kórházban. Pepper 20 nyelven ért, felismeri az emberi hangot, sőt azt is, hogy nő, férfi vagy gyerek beszél hozzá. Pepper tökéletes recepciós egy hatalmas kórházban, elkíséri a látogatókat arra az osztályra, ahol szeretteik fekszenek, és képes megnyugtatni a műtét előtt álló gyerekeket.

Riba

Ez a nagy robotmedve akár negyvenszer is felemeli egy nap a fekvő pácienseket, hogy a mozgásukban korlátozott betegek a fekvésből adódó mellékhatásokat elkerülhessék.

Xenex, a fertőtlenítő robot 

Azokban az amerikai kórházakban, ahol bevetették Xenexet, 70%-kal csökkent a kórházi fertőzések száma. A robot elpusztítja a halálos mikroorganizmusokat egy speciális UV-fertőtlenítési módszerrel, amely hatékonyabb, mint a fertőtlenítés más eszközei.

InHealth – távgyógyászati robot

Vészhelyzetben minél előbb kapcsolatba akarunk lépni egy orvossal – az Amerikában már működő telemedicina-rendszeren keresztül ez lehetséges. Az InHealth egy platform, amely összeköti a kórháztól távol lévő pácienst az orvossal. Kiválóan használható vészhelyzeti konzultációknál, sztrók, szív- és érrendszeri megbetegedések és égési sérülések, de akár utógondozás során is.

Exoskeleton
Exoskeleton

AnyBot – Valódi orvos avatar

A virtuálisjelenlét-rendszer biztosítja, hogy ott is közreműködjünk, ahol fizikailag nem tudunk. A humanoid formákra emlékeztető gondozó robot képes kommunikálni a pácienssel, ellenőrizni tudja az állapotát, így csökkenteni lehet a szükségtelen személyes orvos-beteg találkozások számát, illetve lehetőség van a konzultációra bárhol a világon.

Invazív robotok – Robotok, amelyek hatékonyabbá teszik a gyógyítást.

Da Vinci – A legfőbb távsebész 

Az első és máig legfontosabb robot a távsebészet területén, 20 éve fejlesztik világszerte. A sebész a robot segítségével pontosabban tud műteni, minimálisra csökkentve a bemetszés méretét. A távvezérlés lehetővé teszi, hogy az orvos akár a föld túloldaláról, online internetes kapcsolat közvetítésével végezze a beavatkozást.

Digitális sebész

2015 elején a Google együttműködésbe kezdett a Johnson & Johnson orvostechnikai eszközöket gyártó vállalatával, az Ethiconnal. Egy a da Vincinél olcsóbb „digitális sebészt” akarnak létrehozni, ezért igyekeznek a legjobb technológiákat és a legjobb sebészorvosokat bevonni a fejlesztésekbe. Tavaly mutatták be az első prototípust.

Vérvétel egy percen belül

Még a legrutinosabb nővérrel, orvossal is előfordul, hogy többször kell a pácienst megszúrnia ahhoz, hogy megtalálja a megfelelően vérrel telített vénát. A Veebot ehhez képest eleve azt a vénát választja ki, amelyik a legerősebb, ezt speciális képalkotó berendezéssel és ultrahanggal vizsgálja, majd leveszi a vért.

Micro-scallop robot

A Max Planck Intézet fejlesztette microrobot a kagylót utánozva mozog, mágnessel irányítható, és szabad szemmel alig látható, így képes célzottan szállítani a gyógyszert. Csak becseppentik a szembe, és már indulhat is a szállítmány, amelyet a célba érve csak elenged a robot.

Exoskeleton – A támasz 

Ezzel az eszközzel bénult páciensek képesek újra járni, mozogni, illetve segítség a nővérek számára az idős vagy magatehetetlen betegek mozgatásában. Az EksoGT a sztrók- és gerincvelősérültek rehabilitációjában nyújt segítséget.

Trapp Henci
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés