• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Pierwsza w Polsce teleoperacja z użyciem robota

    13.12.2010. 00:19
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Ludzki szkielet ze świńskim sercem w Katowicach, lekarka sterująca pracą operującego to serce robota w Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii (FRK) w Zabrzu - tak wyglądała 10 grudnia pierwsza w Polsce symulacja teleoperacji z użyciem robota.

    Pokaz zorganizowano z inicjatywy fundacji, w której powstaje robot kardiochirurgiczny Robin Heart. Lekarka kierowała za pomocą zadajnika ruchu jednym ramieniem robota z zamontowanym nożem termicznym, który kroił tkankę świńskiego serca.

    "Operuje się bardzo dobrze. Najbardziej doskwiera to, że nie mam drugiego ramienia robota, ale to kwestia czasu. Udaje mi się zrobić dokładnie te ruchy, jakie planuję. Jest zupełnie inaczej, niż podczas normalnej operacji. Nie jest to takie proste, ale to kwestia ćwiczeń - tak jak chirurgia w ogóle" - powiedziała prowadząca teleoperację kardiochirurg Joanna Śliwka.

    Eksperyment dostarczył zabrzańskim naukowcom cennych informacji. "Do dzisiaj nie wiedzieliśmy, jakie są możliwości przesyłania na odległość informacji do sterowania robotem, jakie będą opóźnienia przesyłu obrazu, dźwięku, sygnału, który jest odprowadzany do zadajnika ruchu, którym Joanna porusza robotem przy konsoli, a robotem, który jest o kilkadziesiąt kilometrów stąd. Na razie badamy granice, jakie ta technologia zakreśla, potem będziemy wiedzieli, co udoskonalać" - powiedział kierujący projektem dr Zbigniew Nawrat z Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii.

    W oparciu o analizę zebranych dzięki operacji doświadczeń naukowcy planują w przyszłym roku operację na świni z wykorzystaniem najnowszej wersji robota - Robin Heart mc2. Podobnie jak w piątek operowane zwierzę będzie się znajdować w Centrum Medycyny Doświadczalnej Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach.

    Jak poinformował uczestniczący w projekcie informatyk Paweł Kostka z Politechniki Śląskiej w Gliwicach, opóźnienie podczas teleoperacji wyniosło niecałe 200 milisekund. "200- 250 milisekund to wartość graniczna, abyśmy nie stracili koordynacji ruchowej - wykonujemy ruch, a efekt ruchu widzimy za te 200 milisekund" - wyjaśnił. Takie opóźnienie umożliwia np. wycięcie pęcherzyka żółciowego, ale jest zbyt duże do operacji na bijącym sercu.

    Kostka podkreślił, że w przypadku operacji wielkim wyzwaniem jest właśnie zapewnienie odpowiednio szybkiego przesyłu dużej ilości danych, charakterystycznego dla strumienia video, a także niezawodność tej transmisji. Oba czynniki decydują o powodzeniu operacji i stanie pacjenta.

    Piątkowa operacja była transmitowana z wykorzystaniem łącza radiowego - za pośrednictwem nadajników i odbiorników na dachu fundacji, przez komin Elektrociepłowni Zabrze, aż do dachu Centrum Medycyny Doświadczalnej.

    "Zadbaliśmy poza tym o to, żeby mieć kilka poziomów zabezpieczeń. Czujniki, które czytają położenie dłoni są zdublowane. Jeśli na którymś kanale coś wychodzi nie tak, ramię może próbować uciekać, drugi czujnik powinien to wykryć i system zareaguje włączeniem hamulców, zatrzymaniem się. Operacja jest wówczas kontynuowana w sposób tradycyjny" - powiedział Kostka.

    Jak podkreślano podczas konferencji, roboty medyczne nie zastąpią nigdy bezpośredniego kontaktu lekarza z pacjentem, mogą być jednak w wielu sytuacjach niezwykle użyteczne. Przyszłość takich robotów to operacje na terenach niedostępnych - jak np. stacje kosmiczne, ale także opieka nad osobami starszymi czy obłożnie chorymi.

    "Część operacji metodami małoinwazyjnymi nie można zrobić inaczej, niż z użyciem robotów. Są pewne grupy pacjentów, którzy muszą mieć takie technologie zastosowane, żeby można było ich wyleczyć. Chcemy się także zajmować robotami opiekuńczymi, socjalnymi, i takimi, które będą w domach" - powiedział dr Nawrat. Właśnie rozwojowi takich projektów ma służyć powołane w piątek w Zabrzu Międzynarodowe Stowarzyszenie Robotyki Medycznej.

    Jak podkreślił Nawrat, Robin Heart jest obecnie jedynym powstającym w Europie robotem kardiochirurgicznym. Projekt jest realizowany już od 10 lat. Robot z ramieniem wizyjnym - Robin Heart Vision - jest gotowy do produkcji od dwóch lat. "Nie udało się jednak znaleźć firmy, która by się tego podjęła, ani środków finansowych na uruchomienie polskiego przedsięwzięcia. To nie są wielkie środki - kilkadziesiąt milionów zł - tyle, ile potrzeba na otwarcie np. fabryki makaronu. Taka firma zatrudniałaby studentów, którzy są uczeni robotyki medycznej na wielu uczelniach w Polsce" - mówił Nawrat.

    Pierwszą na świecie teleoperację przez Atlantyk przeprowadzono w 2001 r. Chirurg był w Nowym Jorku, a w Strasburgu we Francji była pacjentka, której właśnie wycinano pęcherzyk żółciowy. Zespół lekarzy pilnował bezpieczeństwa pacjentki na miejscu, gotowy wkroczyć w razie problemów.

    Fundację Rozwoju Kardiochirurgii powołał w 1991 r. prof. Zbigniew Religa. Od kilkunastu lat, we własnym Instytucie Protez Serca, Fundacja zajmuje się opracowywaniem i wdrażaniem urządzeń i produktów służących ratowaniu ludzkiego życia, gdy zagrożone jest serce.

    Fundacja wyspecjalizowała się w pracach związanych z polskim sztucznym sercem, robotem kardiochirurgicznym i innowacyjnymi narzędziami chirurgicznymi, inżynierią tkankową wykorzystywaną w celach leczniczych oraz biologicznymi protezami zastawek serca do korekcji wrodzonych i nabytych wad serca u dzieci i dorosłych.

    PAP - Nauka w Polsce, Anna Gumułka

    abe/bsz


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Teleoperacja, telechirurgia, zdalna chirugia - rodzaj operacji, przeprowadzanej przy pomocy robota chirurgicznego, sterowanego przez chirurga zdalnie. Dziedzina ta jest specjalistyczną formą telemedycyny. Łączy w sobie elementy chirurgii, telekomunikacji, informatyki oraz robotyki. W odróżnieniu od chirurgii zrobotyzowanej, telechirurgia pozwala na przeprowadzenie operacji, w której fizyczna odległość między pacjentem a lekarzem przestaje być istotna. Zadania chirurgiczne są wykonywane bezpośrednio przez robota medycznego, wyposażonego w odpowiednie narzędzia chirurgiczne. Robotem za pomocą konsoli sterowania zawierającej manipulatory kieruje lekarz, znajdujący się w innej lokalizacji. Ruchy manipulatorów przesyłane są za pomocą bezpiecznego połączenia telekomunikacyjnego do urządzenia na sali operacyjnej, które zamienia je na precyzyjne akcje narzędzi chirurgicznych. Chirurg przez cały czas trwania operacji otrzymuje sygnał audiowizualny wraz z pomiarami czujników w które wyposażony jest robot. Interpolacja (automatyka): Rzeczywisty tor przemieszczania się końcówki robota często nie pokrywa się z torem określonym w programie. Tor, wzdłuż którego przemieszcza się końcówka robota, jest konsekwencją przemieszczania się każdego z napędów łańcucha kinematycznego, które jest zgodne z wektorem przemieszczenia, który z kolei jest wynikiem realizacji algorytmu sterującego według określonych wartości sterowniczych związanych z ruchem robota. Koło kastora (Koło samonastawne) - jest to koło umożliwiające ruch robota. Nie ma ono żadnych dodatkowych właściwości, tzn. nie jest ani napędzane, ani kierowane. Mocowane jest tak, aby obracało się zgodnie z kierunkiem ruchu robota.

    Craig G. Rogers (ur. 26 maja 1971) – amerykański urolog zatrudniony w Instytucie Urologicznym Vattikuti w Detroit, gdzie zajmuje stanowisko kierownika zakładu chirurgii nerek. Rogers zajmuje się badaniem i leczeniem raka nerki przy użyciu robota Da Vinci. Znany jest z wdrażania nowych technologii do zabiegów z użyciem robota. Jako pierwszy zastosował robotowa sondę ultrasonograficzną w robotowej operacji nerki, jako jeden z pierwszych zastosował technologię nanoknife w urologii oraz technikę robotowej operacji nerki z pojedynczego nacięcia. W 2009 roku zdawał relację na żywo z przebiegu wykonywanej operacji przy użyciu Twittera. Nao – autonomiczny, programowalny, humanoidalny robot tworzony przez francuską firmę Aldebaran Robotics, której siedziba znajduje się w Paryżu. Od 17 sierpnia 2007 jest oficjalnym robotem platformy standardowej podczas rozgrywek RoboCup zastępując robota AIBO. Będzie również brał udział w lidze symulacyjnej.

    Andrzej Bochenek (ur. 21 czerwca 1949 w Zabrzu) - profesor zwyczajny, doktor habilitowany nauk medycznych; polski kardiochirurg; kierownik I Kliniki Kardiochirurgii GCM Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach; członek Zarządu Głównego Polskiego Towarzystwa Kardiologicznego, współzałożyciel sieci klinik American Heart of Poland. Roboty medyczne – stanowią grupę robotów wspomagających procedury medyczne. Grupę tę stanowią w większości telemanipulatory, które wykorzystują działanie lekarza po jednej stronie i efektora po drugiej stronie. Zadaniem lekarza jest sterowanie ruchami robota oraz decydowanie o zadaniach do wykonania. Efektor z kolei, jak wynika z nazwy, ma za zadanie wykonywanie zadanych mu poleceń z nieosiągalną dla człowieka precyzją. Natomiast manipulatory rehabilitacyjne mogą być sterowane m.in. ruchami głowy, brody, gałki ocznej. Roboty medyczne stosowane są także do obsługi pacjentów oraz osób niepełnosprawnych pomagając w takich zadaniach jak np. przemieszczanie się, czy spożywanie posiłków.

    Algorytm sterowania sinusoidalnego stosowany jest do sterowania układem łańcuchowym (robotem). Pozwala on odpowiedzieć na pytanie: "Jakie sterowanie należy użyć, aby wszystkie współrzędne osiągnęły zadaną wartość". Operacja Fontana – zabieg kardiochirurgiczny polegający na połączeniu żyły głównej dolnej z tętnicą płucną bez użycia serca jako pompy systemowej. Najczęściej stosuje się dwie modyfikacje operacji Fontana, wewnątrzsercową, gdzie zespolenie wykonuje się wewnątrz prawego przedsionka (operacja de Levala, Total Cavo-Pulmonary Connection, TCPC), oraz zewnątrzsercową, gdzie żyłę dolną główną łączy się z prawą gałęzią płucną przy użyciu protezy wykonanej z Gore-Texu. Operacja Fontana jest stosowana jako trzeci etap procedury Norwooda w leczeniu paliatywnym wrodzonych wad serca pod postacią serca jednokomorowego takich jak: zespół hipoplazji lewego serca (HLHS), zespół hipoplazji prawego serca (ang.) (HRHS), atrezja zastawki trójdzielnej (TA).

    ROS (Robot Operating System) – platforma programistyczna do tworzenia oprogramowania sterowania robotów. Jest zbiorem wielu bibliotek pozwalających na sterowanie, symulację pracy robota.

    Analiza przestrzenna to procedura wykonywana na danych geograficznych z użyciem technik i metod dostępnych w oprogramowaniu do Systemów Informacji Geograficznej mająca na celu pozyskanie nowej informacji geograficznej. Analiza przestrzenna złożona jest zazwyczaj z wielu mniejszych operacji, które należy wykonać w określonej kolejności. Bardzo często analizy przestrzenne wykonywane są w celu odpowiedzi na konkretne pytanie przy pewnych założeniach, np. Pokaż obszary położone w odległości nie większej niż X metrów od szkół podstawowych, których wartość jest mniejsza niż Y złotych za metr kwadratowy.

    Ulisses, pierwszy, zaprojektowany i zbudowany w Polsce robot mobilny. Urządzenie zostało opracowane w Instytucie Cybernetyki Technicznej (obecnie Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki) Politechniki Wrocławskiej. Konstruktorem robota jest dr inż. Andrzej Wołczowski. Kardioplegia – czasowe zatrzymanie akcji serca za pomocą środków farmakologicznych oraz hipotermii. Najczęściej w tym celu podawany jest zimny płyn zawierający potas, który pozwala zatrzymać serce w rozkurczu, chroniąc jednocześnie mięsień sercowy przed niedotlenieniem. Kardioplegia stosowana jest zwykle podczas operacji kardiochirurgicznych. Podczas nich dochodzi do celowego zatrzymania akcji serca, a krew rozprowadzana jest po całym ciele przez maszynę, omijając serce.

    BigDog – mobilny czworonożny robot stworzony przez firmę Boston Dynamics w 2005 roku. Budowa robota jest finansowana przez DARPA, a jego głównym zadaniem ma być przenoszenie ciężkich ładunków dla małych grup żołnierzy operujących na obcym trudnym terenie uniemożliwiającym korzystanie z pojazdów kołowych. Robot dysponuje laserowym żyroskopem oraz systemem widzenia stereoskopowego. Stworzono trzy wersje robota, ostatnią jest AlphaDog. Dom Muzyki i Tańca – hala widowiskowo-rozrywkowa, wzniesiona w 1959 r. w Zabrzu, według projektu architektów Zygmunta Majerskiego i Juliana Duchowicza. Miejsce licznych imprez rozrywkowych o charakterze lokalnym i ogólnopolskim. Jedna z czołowych sal w Polsce pod względem wielkości (2100 miejsc siedzących), o bardzo dobrych parametrach akustycznych i możliwościach technicznych. Od 1992 r. miejsce koncertów "Serce za serce" Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religi w których brali udział m.in.: Plácido Domingo, José Carreras i Chris de Burgh.

    Planowanie akcji to zagadnienie związane ze sztuczną inteligencją, a tym samym z robotami. Celem planowania jest osiągnięcie przez robota jednego z docelowych stanów poprzez wykonanie elementarnych akcji (takich jak ruch do przodu, obrót, cofnięcie, itp). Najczęściej polega to na przeszukaniu określonego zestawu stanów (punktów) pośrednich i wybraniu takiej ścieżki, która poprowadzi robota od punktu początkowego do punktu końcowego. Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religi – organizacja pożytku publicznego (OPP), siedziba Fundacji mieści się w Zabrzu.

    MISC (ang. Minimal Instruction Set Computer) to architektura procesora z bardzo małą liczbą podstawowych operacji i odpowiadającymi im kodami operacji. Takie zestawy instrukcji są częściej oparte na stosie, niż na rejestrach, żeby zmniejszyć rozmiar określników operacji. Architektura maszyny stosowej jest właściwie prostsza od kiedy wszystkie instrukcje operują na szczycie większości zapisów w stosie. Rezultatem tego jest mniejszy zestaw instrukcji, mniejsza i szybsza jednostka do dekodowania instrukcji i szybsze wykonanie pojedynczych instrukcji. Gorszą stroną jest to, że instrukcje mają skłonność do posiadania większej ilości uzależnień sekwencyjnych, przez to zmniejszając ilość instrukcji, które mogą być wykonywane jednocześnie. Chirurgia (z grec. cheir − ręka, ergon – czyn, działanie, cheirurgia – ręcznie wykonywana praca) – dziedzina medycyny zajmująca się leczeniem operacyjnym. Jest nauką nadrzędną i zawiera wiele podspecjalności. Sama nazwa chirurgia identyfikowana jest z dziedziną o nazwie chirurgia ogólna. Jest to kliniczna dziedzina medycyny. Oprócz chirurgii zabiegowej istnieje jednak szeroki zakres chirurgii zachowawczej. Praca chirurga jest ciągłym wybieraniem mniejszego ryzyka. Niekiedy okazuje się, że mniejszym ryzykiem jest zaniechanie operacji, np. leczenie operacyjne małej przepukliny u pacjenta z ciężką niewydolnością oddechową stanowi większe ryzyko niż zaniechanie operacji.

    Dodano: 13.12.2010. 00:19  


    Najnowsze