„. Traducere în rusă de pe site-ul editorial
2.3 Medicină și robotică
2.3.1 Prezentare generală a domeniului de aplicare
Asistență medicală și roboți
Ca urmare a schimbărilor demografice din multe țări, sistemele de îngrijire a sănătății se confruntă cu o presiune crescândă pentru a servi o populație în vârstă. Pe măsură ce cererea de servicii crește, procedurile sunt îmbunătățite, ceea ce duce la rezultate îmbunătățite. În același timp, costurile cu furnizarea de servicii medicale sunt în creștere, în ciuda scăderii numărului de persoane angajate în furnizarea de îngrijiri medicale.
Utilizarea tehnologiei, inclusiv a roboticii, pare să facă parte dintr-o posibilă soluție. În acest document, domeniul medical este împărțit în trei subdomeni:
- Roboți pentru spitale (Robotică clinică): Sistemele robotice relevante pot fi definite ca fiind acelea care asigură procese de „îngrijire” și „vindecare”. În primul rând, aceștia sunt roboți pentru diagnostic, tratament, operație și administrare de medicamente, precum și în sistemele de urgență. Astfel de roboți sunt controlați de personalul spitalului sau de profesioniști instruiți în îngrijirea pacienților.
- Roboți pentru reabilitare (Reabilitare): Astfel de roboți oferă îngrijiri post-operatorii sau post-traumatice în care interacțiunea fizică directă cu sistemul robotizat fie va accelera procesul de recuperare, fie va asigura înlocuirea funcționalității pierdute (de exemplu, când vine vorba de o proteză de picior sau braț).
- Robotică de asistență: Acest segment include și alte aspecte ale roboticii utilizate în practica medicală, unde scopul principal al sistemelor robotizate este de a oferi suport fie persoanei care acordă îngrijire, fie direct pacientului, indiferent dacă vorbim despre un spital sau altă unitate medicală. .
Toate aceste subdomenii se caracterizează prin faptul că necesită sisteme de siguranță care să țină cont de nevoile clinice ale pacienților. De obicei, astfel de sisteme sunt operate sau configurate de personal calificat din spital.
Robotica medicală este mai mult decât tehnologie
Pe lângă dezvoltarea tehnologiei robotice în sine, este important ca roboți corespunzători să fie introduși ca parte a proceselor de tratament spitalicesc sau a altor proceduri medicale. Cerințele pentru sistem ar trebui să fie formate pe baza nevoilor clar identificate ale utilizatorului și beneficiarului serviciilor. Când se dezvoltă astfel de sisteme, este esențial să se demonstreze valoarea adăugată pe care o pot oferi atunci când sunt implementate, acest lucru este esențial pentru succesul continuu pe piață. Obținerea unor beneficii suplimentare necesită implicarea directă a profesioniștilor din domeniul medical și a pacienților în dezvoltarea acestei tehnologii, atât în etapele de proiectare, cât și de implementare a dezvoltării robotului. Dezvoltarea sistemelor în contextul viitorului lor mediu de aplicare asigură implicarea părților interesate. O înțelegere clară a practicii medicale curente, necesitatea evidentă de a instrui personalul medical în utilizarea sistemului și cunoașterea diferitelor informații care pot fi necesare pentru dezvoltare sunt factori critici în crearea unui sistem adecvat pentru implementare ulterioară. Introducerea roboților în practica medicală va necesita adaptarea întregului sistem de asistență medicală. Acesta este un proces delicat în care tehnologia și practicile de îngrijire a sănătății interacționează și vor trebui să se adapteze unele la altele. Din momentul în care începe dezvoltarea, este important să se țină cont de acest aspect al „interdependenței”.
Dezvoltarea roboților în scopuri medicale include o gamă foarte largă de aplicații potențiale diferite. Să le luăm în considerare mai jos, în contextul celor trei segmente principale de piață identificate mai devreme.
Roboți pentru spitale
Acest segment este reprezentat de o varietate de aplicații. De exemplu, se pot distinge următoarele categorii:
Sisteme care sporesc direct capacitățile chirurgului în ceea ce privește dexteritatea (flexibilitate și precizie) și forță;
Sisteme care permit diagnosticarea și intervenția de la distanță. Această categorie poate include atât sisteme telecontrolate, când medicul poate fi situat la o distanță mai mare sau mai mică de pacient, cât și sisteme pentru utilizare în interiorul corpului pacientului;
Sisteme care oferă suport în timpul procedurilor de diagnosticare;
Sisteme care oferă suport în timpul procedurilor chirurgicale.
Pe lângă aceste aplicații spitalicești, există o serie de aplicații de asistență spitalicească, inclusiv roboți pentru prelevarea de probe, testarea de laborator a probelor de țesut și alte servicii necesare în practica spitalicească.
Roboți pentru reabilitare
Robotica de reabilitare include dispozitive precum protezele sau exoscheletele sau ortezele robotizate care oferă antrenament, sprijin sau înlocuire pentru activitățile pierdute sau funcționalitatea afectată a corpului uman și a structurii acestuia. Astfel de dispozitive pot fi utilizate atât în spitale, cât și în viața de zi cu zi a pacienților, dar de obicei necesită setarea inițială de către specialiști medicali și monitorizarea ulterioară a funcționării și interacțiunii lor corecte cu pacientul. Recuperarea post-chirurgicală, în special în ortopedie, este prevăzută a fi principala zonă de aplicare pentru astfel de roboți.
Suport expert și robotică de asistență
Acest segment include roboți de asistență destinati utilizării în spitale sau medii de acasă care sunt proiectați pentru a ajuta personalul spitalului sau îngrijitorii în îndeplinirea sarcinilor de rutină. Se poate observa o diferență semnificativă în proiectarea și implementarea sistemelor robotizate asociate cu locul și condițiile de utilizare a acestora. În contextul utilizării de către personal calificat, fie într-un cadru spitalicesc, fie într-un cadru acasă, atunci când se utilizează robotul pentru îngrijirea unei persoane în vârstă, dezvoltatorii se pot baza pe robotul controlat de o persoană calificată. Un astfel de robot trebuie să îndeplinească cerințele și standardele spitalului și ale sistemului de sănătate și să aibă certificatele corespunzătoare. Acești roboți vor asista personalul instituțiilor medicale relevante în munca lor zilnică, în special asistentele și îngrijitorii. Astfel de sisteme robotizate ar trebui să permită îngrijitorului să petreacă mai mult timp cu pacienții, reducând activitatea fizică, de exemplu, robotul va putea ridica pacientul pentru a efectua operațiunile de rutină necesare asupra acestuia.
2.3.2 Oportunități acum și în viitor
Robotica medicală este un domeniu extrem de dificil de dezvoltat datorită naturii sale multidisciplinare și a necesității de a îndeplini diverse cerințe stricte, precum și pentru că, în multe cazuri, sistemele robotice medicale interacționează fizic cu oameni care pot fi, de asemenea, într-o stare foarte vulnerabilă. Să prezentăm principalele oportunități care există în segmentele de medicină pe care le-am identificat.
2.3.2.1 Roboti de spital
Aceștia sunt roboți pentru chirurgie, diagnostic și terapie. Piața robotilor chirurgicali este mare ca dimensiune. Capacitățile de asistare a robotului pot fi utilizate în aproape toate domeniile - cardiologie, medicină vasculară, ortopedie, oncologie și neurologie.
Pe de altă parte, există multe provocări tehnice asociate cu limitările de dimensiune, limitările de capacitate, constrângerile de mediu și puține tehnologii care sunt disponibile pentru utilizare imediată în mediul spitalicesc.
Pe lângă problemele tehnologice, există și cele comerciale. De exemplu, legat de faptul că Statele Unite încearcă să mențină o poziție de monopol pe această piață datorită proprietății sale intelectuale extinse. Această situație poate fi ocolită doar prin dezvoltarea unor concepte fundamentale de hardware, software și management. Astfel de evoluții necesită, de asemenea, sprijin financiar substanțial pentru dezvoltarea costurilor ridicate, dar necesare, și studiile clinice asociate. Zone tipice în care există oportunități acum:
Chirurgie minim invazivă (MIS)
Se pot face progrese aici prin dezvoltarea unor sisteme care pot extinde flexibilitatea mișcării instrumentului dincolo de cea oferită de anatomia mâinilor chirurgului, crescând eficiența sau suplimentând sistemele cu feedback (de exemplu, permițând evaluarea presiunii) sau date suplimentare pentru a ajuta ghidează procedura. Adoptarea cu succes pe piață poate depinde de rentabilitatea produsului, de timpul redus de implementare și de formarea suplimentară redusă necesară pentru a învăța cum să utilizeze sistemul robotizat. Orice sistem dezvoltat trebuie să demonstreze clar „valoarea adăugată” în contextul intervenției chirurgicale. Implementarea pilot clinic și evaluarea unor astfel de teste în clinici sunt obligatorii pentru ca sistemul să fie acceptat de comunitatea chirurgicală.
În comparație cu alte forme de chirurgie minim invazivă, sistemele robotizate de asistență pot oferi chirurgului un control mai bun al instrumentelor chirurgicale, precum și o vizibilitate mai bună în timpul intervenției chirurgicale. Chirurgul nu mai este obligat să stea în picioare pe toată durata operației, așa că nu obosește la fel de repede ca la abordarea tradițională. Tremorurile mâinilor pot fi aproape complet filtrate de software-ul robotului, ceea ce este deosebit de important pentru aplicațiile în chirurgie care se ocupă de chirurgia la microscală, cum ar fi operația oculară. În teorie, un robot chirurgical ar putea fi folosit aproape 24 de ore pe zi, înlocuind echipele de chirurgi care lucrează cu el.
Robotica poate oferi o recuperare rapidă, o reducere a rănilor și o scădere a impactului negativ asupra țesutului pacientului, precum și o reducere a dozei de radiații necesare. Instrumentele chirurgicale robotizate pot elibera creierul medicului, pot scurta curba de învățare și pot îmbunătăți ergonomia fluxului de lucru pentru chirurg. Metodele de terapie care sunt limitate de limitele corpului uman devin posibile și ele odată cu trecerea la utilizarea tehnologiilor robotice. De exemplu, o nouă generație de roboți și instrumente flexibile care permit accesul la organele adânc ascunse în corpul uman, făcând posibilă reducerea dimensiunii inciziei de intrare în corpul uman sau să se mulțumească cu deschideri naturale în corpul uman pentru a efectua operatii chirurgicale.
Pe termen lung, utilizarea sistemelor de învățare în chirurgie poate reduce complexitatea intervenției chirurgicale prin creșterea fluxului de informații utile pe care chirurgul le va primi în timpul operației. Alte beneficii potențiale includ capacitatea de a spori capacitatea paramedicilor de a efectua proceduri clinice standard de urgență folosind roboți pe teren și de a efectua tele-chirurgie în locații îndepărtate, unde este disponibil doar un robot și nu este disponibil nici un chirurg instruit.
Se pot distinge următoarele posibilități:
Noi unelte compatibile care oferă o siguranță sporită, menținând în același timp capabilități complete de manipulare, inclusiv unelte rigide. Prin utilizarea unor noi metode de control sau soluții speciale (care, de exemplu, pot fi încorporate în instrument sau în exteriorul acesteia), funcționarea uneltelor poate fi ajustată în timp real pentru a asigura compatibilitatea sau stabilitatea, atunci când aceasta este mai importantă. ;
Introducerea tehnologiilor de asistență îmbunătățite care ghidează și avertizează chirurgul în timpul intervenției chirurgicale, ceea ce ne permite să vorbim despre simplificarea soluționării problemelor chirurgicale și reducerea numărului de erori medicale. Acest „suport de antrenament” ar trebui să îmbunătățească „compatibilitatea” între echipament și chirurg, asigurându-se că sistemul este utilizat intuitiv și fără ezitare.
Aplicarea unor niveluri adecvate de autonomie a robotului în practica chirurgicală până la autonomie deplină a unor proceduri specifice bine determinate, de exemplu: autopsie autonomă; prelevarea de probe de sânge (Veebot); biopsie; automatizarea unor acțiuni chirurgicale (strângerea nodurilor, susținerea camerei...). Creșterea autonomiei are potențialul de a îmbunătăți eficiența.
- Instrumentele chirurgicale „inteligente” sunt controlate în esență de chirurgi. Aceste instrumente sunt în contact direct cu țesutul și sporesc nivelul de calificare al chirurgului. Miniaturizarea și simplificarea instrumentelor chirurgicale în viitor, precum și disponibilitatea procedurilor chirurgicale în interiorul și în afara „salei de operație” este calea principală pentru dezvoltarea unor astfel de tehnologii.
Educaţie: Furnizarea de modele precise din punct de vedere fizic, realizată prin utilizarea instrumentelor cu feedback haptic, are potențialul de a îmbunătăți învățarea, atât în stadiile incipiente ale învățării, cât și atunci când obțineți abilități de performanță încrezătoare. Abilitatea de a simula o mare varietate de condiții și provocări poate spori, de asemenea, eficacitatea acestui tip de antrenament. În prezent, calitatea feedback-ului tactil conține încă o serie de limitări, ceea ce creează dificultăți în demonstrarea superiorității acestui tip de antrenament.
Probele clinice: Există multe aplicații pentru sistemele autonome de prelevare de probe, de la sisteme de colectare a probelor de sânge și probe de țesut pentru biopsie până la tehnici de autopsie mai puțin invazive.
2.3.2.2 Robotică pentru reabilitare și protezare
Robotica de reabilitare acoperă o gamă largă de forme diferite de reabilitare și poate fi împărțită în sub-segmente. Europa are o industrie destul de puternică în acest sector și interacțiunea activă cu aceasta va accelera dezvoltarea tehnologică.
Mijloace de reabilitare
Acestea sunt produse care pot fi folosite după o accidentare sau după o intervenție chirurgicală pentru a antrena și a sprijini recuperarea. Rolul acestor produse este de a sprijini recuperarea și de a accelera recuperarea, protejând și susținând în același timp utilizatorul. Astfel de sisteme pot fi utilizate într-un cadru spitalicesc sub supravegherea personalului medical sau pot acționa ca un exercițiu de sine stătător în care dispozitivul controlează sau limitează mișcările, în funcție de ceea ce este necesar într-un caz dat. Astfel de sisteme pot oferi, de asemenea, date valoroase despre procesul de recuperare și pot monitoriza starea mai direct decât chiar monitorizarea unui pacient într-un cadru spitalicesc.
Mijloace de înlocuire funcțională
Scopul unui astfel de sistem robotizat este de a înlocui funcționalitatea pierdută. Acest lucru poate fi rezultatul îmbătrânirii sau a unei leziuni traumatice. Astfel de dispozitive sunt dezvoltate pentru a îmbunătăți mobilitatea și abilitățile motorii ale pacientului. Ele pot fi proiectate ca protetice, exoschelete sau dispozitive ortopedice.
În sistemele de reabilitare dezvoltate, este esențial ca producătorii europeni existenți să fie implicați în proces ca participanți cunoscuți pe piață și ca clinicile relevante și partenerii clinici să fie implicați în procesul de dezvoltare. În prezent, Europa este lider mondial în acest domeniu.
Neuro-reabilitare
(COST Network TD1006, European Network of Robotics for Neuro-Rehabilitation oferă o platformă pentru partajarea standardizării definițiilor și a exemplelor de evoluții în întreaga Europă).
În prezent, puține dispozitive robotizate sunt folosite pentru neuro-reabilitare, deoarece nu au fost încă utilizate pe scară largă. Robotica este folosită pentru reabilitarea post-accident vascular cerebral în faza post-acută și alte patologii neuromotorii, cum ar fi boala Parkinson, scleroza multiplă și ataxia. Rezultatele pozitive folosind roboți (la fel de bune sau mai bune decât utilizarea terapiei tradiționale) în scopuri de reabilitare încep să fie confirmate de rezultatele cercetării. Recent, rezultatele pozitive au fost confirmate și de studiile de neuroimagistică. S-a dovedit că integrarea cu FES a arătat rezultate pozitive crescute (atât pentru sistemul muscular, cât și pentru sistemele motorii periferice și centrale). Exercițiile cu biofeedback și interfețe de joc încep să fie văzute ca soluții care pot fi implementate, dar astfel de sisteme sunt încă în fazele incipiente de dezvoltare.
Pentru a dezvolta sisteme funcționale, trebuie rezolvate mai multe probleme. Acestea includ costuri reduse ale dispozitivelor, rezultate dovedite ale studiilor clinice și un proces bine definit de evaluare a pacientului. Capacitatea sistemelor de a identifica corect intenția utilizatorului și, prin urmare, de a preveni rănirea limitează în prezent eficacitatea acestor sisteme. Controlul și mecatronica integrate pentru a satisface capacitățile corpului uman, inclusiv încărcarea cognitivă, sunt în stadiile incipiente de dezvoltare. Înainte de a putea fi dezvoltate sisteme utilizabile comercial, trebuie realizate îmbunătățiri în ceea ce privește fiabilitatea și timpul de funcționare. Obiectivele de dezvoltare ar trebui să includă, de asemenea, timpul de implementare rapidă și adoptarea de către terapeuți.
Proteze
Se pot face progrese semnificative în producția de proteze inteligente care se pot adapta modelelor de mișcare ale utilizatorului și condițiilor de mediu. Robotica are potențialul de a combina capacități îmbunătățite de auto-învățare cu flexibilitate și control sporit, în special pentru protezele membrelor superioare și protezele de mână. Domenii particulare de cercetare includ capacitatea de a se adapta la control personal, semi-autonom, oferind sensibilitate artificială prin feedback, verificare îmbunătățită, eficiență energetică îmbunătățită, recuperarea puterii proprii, procesare îmbunătățită a semnalului mioelectric. Protezele și ortezele inteligente controlate de activitatea musculară a pacientului vor permite unor grupuri mari de utilizatori să profite de astfel de sisteme.
Sisteme de suport pentru mobilitate
Pacienții cu capacitate fizică redusă, fie temporară, fie permanentă, pot beneficia de o mobilitate sporită. Sistemele robotizate pot oferi sprijinul și exercițiile necesare pentru a crește mobilitatea. Există deja exemple de dezvoltare a unor astfel de sisteme, dar acestea sunt într-un stadiu incipient de dezvoltare.
În viitor, este posibil ca astfel de sisteme să compenseze chiar și tulburările cognitive, prevenind căderile și accidentele. Limitările unor astfel de sisteme sunt legate de costul lor, precum și de capacitatea de a purta astfel de sisteme pentru o perioadă lungă de timp.
Într-o serie de aplicații de reabilitare, este posibil să se utilizeze interfețe naturale, cum ar fi mioelectrice, semnale cerebrale, precum și interfețe bazate pe vorbire și gesturi.
2.3.2.3 Asistență specializată și roboți de asistență.
Asistența experților și robotica asistată pot fi împărțite într-un număr de domenii de aplicare.
Sisteme de sprijin pentru îngrijitori: Sisteme de sprijin utilizate de îngrijitorii care interacționează cu pacienții sau sistemele utilizate de pacienți. Acestea pot include sisteme robotizate care administrează medicamente, prelevează probe sau îmbunătățesc igiena sau procesele de recuperare.
Ridicarea și mutarea pacientului : Sistemele de ridicare și poziționare a pacientului pot varia de la poziționarea precisă în timpul intervenției chirurgicale sau radioterapiei până la asistarea personalului de îngrijire sau a îngrijitorilor în ridicarea unei persoane din sau în pat sau în transportul pacienților în jurul spitalului. Astfel de sisteme pot fi proiectate pentru a fi configurate în funcție de starea pacientului și utilizate astfel încât pacientul să aibă un anumit grad de control asupra poziției acestora. Limitările aici pot fi legate de necesitatea de a obține certificări de siguranță și de a gestiona în siguranță suficiente forțe pentru a muta pacienții într-o manieră care să evite posibilele răni ale pacientului. Structurile eficiente din punct de vedere energetic și proiectele care economisesc spațiu vor fi critice pentru implementări eficiente.
Atunci când dezvoltați soluții de robotică asistată, este important să respectați un set de principii de bază. Dezvoltarea ar trebui să se concentreze pe sprijinirea lacunelor de funcționalitate, mai degrabă decât pe crearea unor condiții specifice. Soluțiile trebuie să fie practice în ceea ce privește utilizarea lor și să ofere beneficii tangibile utilizatorului. Aceasta poate include utilizarea tehnologiei pentru a motiva pacienții să facă cât mai mult posibil pentru ei înșiși, menținând în același timp siguranța. Implementarea unor astfel de sisteme nu va fi viabilă și solicitată dacă nu oferă capacitatea de a reduce volumul de muncă al personalului, creând un caz economic pentru implementare, fiind în același timp fiabile și sigure de utilizat.
Roboti de laborator biomedicali pentru cercetarea medicala
Roboții își găsesc deja drum în laboratoarele biomedicale, unde sortează și manipulează probe în timpul cercetării. Aplicațiile pentru a crea sisteme robotice complexe extind capacitățile și mai mult, cum ar fi screening-ul avansat al celulelor și manipulările legate de terapia celulară și sortarea selectivă a celulelor.
2.3.2.4 Cerințe pe termen mediu
Următoarea listă reprezintă „puncte de creștere” în domeniul roboticii medicale
Exoschelete inferioare ale trunchiului care își adaptează funcția la comportamentul și/sau anatomia individuală a pacientului, optimizând suportul în funcție de utilizator sau de condițiile de mediu. Sistemele pot fi adaptate de către utilizator la diferite condiții și pentru a îndeplini sarcini diferite. Domenii de aplicare: neuro-reabilitare și sprijin pentru lucrători.
Roboții proiectați pentru reabilitarea autonomă (de exemplu, reabilitarea bazată pe joc, reabilitarea membrelor superioare după un accident vascular cerebral) trebuie să perceapă nevoile și reacțiile pacientului și, de asemenea, să adapteze intervenția terapeutică la acestea.
Roboții proiectați pentru a sprijini mobilitatea și manipularea pacientului trebuie să suporte interfețe naturale pentru a asigura siguranța și performanța în medii asemănătoare vieții.
Roboți de reabilitare proiectați pentru a permite integrarea senzorilor și ai motorului prin furnizarea de comunicare bidirecțională, inclusiv intrare de comandă multimod (detecție mioelectrică + inerțială) și feedback multimod (electro-tactil, vibro-tactil și/sau vizual).
Proteze de brațe, încheieturi, mâini care se adaptează automat la pacient, permițându-i acestuia să controleze individual orice deget, rotația degetului mare, DOF-uri ale încheieturii mâinii. Acest lucru ar trebui să fie însoțit de utilizarea mai multor senzori și algoritmi de recunoaștere a modelelor pentru a asigura controlul natural (controlul forței constante) prin posibile DOF-uri. Domenii de aplicare: restaurarea funcționalității mâinii pentru persoanele amputate.
Roboti de protezare si reabilitare echipati cu sisteme de control semiautomate pentru imbunatatirea calitatii functionarii si/sau reducerea sarcinii cognitive asupra utilizatorului. Sistemele trebuie să permită percepția și interpretarea mediului până la un anumit nivel pentru a permite luarea autonomă a deciziilor.
Roboții de protezare și reabilitare sunt capabili să utilizeze o varietate de resurse online (stocarea informațiilor, procesarea) prin utilizarea cloud computing pentru a implementa funcționalități avansate care depășesc semnificativ capacitățile electronice de la bord și/sau controlul direct al utilizatorului.
Proteze și soluții robotizate ieftine create folosind tehnologii aditive sau producție în masă (imprimare 3D etc.)
Terapie la domiciliu care reduce intensitatea durerii neuropatice sau a durerii fantomă a membrelor superioare prin interpretarea îmbunătățită a semnalelor musculare prin utilizarea membrelor robotizate (cu mai puțină flexibilitate decât în exemplele anterioare) și/sau „realitate virtuală”.
Controlul biomimetric al interacțiunii cu un chirurg robot.
Tehnologii adecvate de acționare mecanică și de detectare pentru dezvoltarea roboților miniaturali flexibili cu feedback de forță, precum și instrumente pentru chirurgie minim invazivă avansată și avansată.
Sisteme de încărcare de mediu pentru micro-roboți implantabili.
Pentru a obține controlul biomimetric al proceselor de reabilitare: integrarea „impulsurilor” volitive în timpul mișcării subiectului, cu sprijinul FES pentru o reînvățare îmbunătățită a abilităților motrice, la controlul robotului.
Dezvoltarea de metode aplicabile în spital pentru restabilirea mobilității care depășește paradigma mecanismelor statice, reglate manual, utilizate în mod obișnuit.
La TRL scăzut
Înțelegerea cognitivă automată a sarcinilor necesare într-un mediu continuu. Combinație fizică perfectă de om și robot pentru condiții de mediu „normale”, bazată pe o interfață suplimentară de control. Adaptabilitate completă, fără ajustare la pacient. Fiabilitatea detectării intenției.
Microroboții capabili să funcționeze independent în interiorul corpului uman joacă un rol din ce în ce mai important. Să remarcăm că sistemele robotizate medicale sunt de natură medicală, combinând într-un singur întreg componente mecanice și electronice care funcționează ca parte a unui sistem robotic inteligent. Roboți pentru reabilitarea persoanelor cu dizabilități. Roboții de reabilitare medicală sunt proiectați în principal pentru a rezolva două probleme: restabilirea funcțiilor membrelor pierdute și suportul vital pentru persoanele cu dizabilități limitate la...
Distribuiți-vă munca pe rețelele sociale
Dacă această lucrare nu vă convine, în partea de jos a paginii există o listă cu lucrări similare. De asemenea, puteți utiliza butonul de căutare
Introducere
Ultimul deceniu a fost marcat de dezvoltarea rapidă a tehnologiilor medicale înalte, modelând fața medicinei în secolul XXI. În multe țări dezvoltate, sunt dezvoltate în mod activ diverse dispozitive mecatronice pentru scopuri medicale. Principalele direcții de dezvoltare a mecatronicei medicale dezvoltarea sistemelor de reabilitare a persoanelor cu dizabilități, efectuarea de operațiuni de service, precum și pentru uz clinic. Principalele direcții de dezvoltare a mecatronicii medicale sunt prezentate în Fig. 1.
Figura 1. Principalele direcții de dezvoltare a mecatronicii medicale.
Microroboții care pot funcționa independent în interiorul corpului uman joacă un rol din ce în ce mai important. Rețineți că sistemele robotizate medicale sunt de natură medicală, combinând într-un singur întreg componente mecanice și electronice care funcționează ca parte a unui sistem robotic inteligent. Mai jos discutăm principalele realizări în domeniul mecatronicei medicale și schițăm perspectivele dezvoltării sale ulterioare.
Roboți pentru reabilitarea persoanelor cu dizabilități.
Roboții de reabilitare medicală sunt proiectați în principal pentru a rezolva două probleme: restabilirea funcțiilor membrelor pierdute și suportul de viață pentru persoanele cu dizabilități închise la pat (cu deficiențe de vedere, tulburări musculo-scheletice și alte boli grave).
Istoria protezelor datează de mai bine de un secol, dar numai așa-numitele proteze armate sunt direct legate de mecatronică. Protezele automate moderne nu au găsit o utilizare pe scară largă din cauza imperfecțiunilor de proiectare și funcționare și a fiabilității operaționale scăzute. Dar se fac deja multe pentru a le îmbunătăți caracteristicile prin introducerea de noi materiale și elemente în designul lor, cum ar fi extensometre cu film pentru a controla forța de compresie a degetelor unei mâini protetice, senzori electro-optici montați în cadrul ochelarilor pentru controlați o mână protetică folosind ochiul pacientului etc.
În Japonia a fost dezvoltat un braț mecanic, al cărui organ executiv are șase grade de libertate și un sistem de control al protezei. În Oxford (Marea Britanie), a fost creat un sistem de control pentru manipulatorii destinati protezelor, a cărui particularitate este capacitatea de a îndeplini sarcini care nu sunt preprogramate. Ele asigură procesarea senzorială, inclusiv recunoașterea vorbirii. Una dintre probleme este formarea semnalelor de control de către pacient fără ajutorul membrelor. Dispozitivele sunt cunoscute pentru a ajuta pacienții cu amputații sau paralizii duble sau cvadruple, conduse de un semnal electric rezultat din contracția mușchilor capului sau trunchiului. A fost dezvoltat un design pentru un braț mecanic cu un telesistem, care este controlat de senzori de pe capul pacientului care răspund la mișcarea capului sau a sprâncenelor și trimit semnale către microprocesorul care controlează corpul executiv al manipulatorului.
Pentru a rezolva problemele de susținere a vieții pacienților imobili, au fost create diverse versiuni de sisteme robotizate. O soluție de design calitativ nouă este un manipulator de braț antropomorf, montat pe un scaun cu rotile și controlat de un computer. Acest sistem permite unui pacient cu un nivel minim de pregătire să controleze un braț manipulator pentru a satisface nevoi fiziologice, să folosească telefonul etc.
Sunt cunoscute sisteme robotizate medicale, a căror funcționare se realizează printr-un post central de control sau folosind diverse dispozitive de comandă, sarcina pentru care pacientul își formează cu ajutorul comenzilor vocale. Sistemul include un braț antropomorf - un manipulator, echipament de control, un dispozitiv de comandă, un monitor de televiziune și un cărucior de transport automat. La cererea pacientului, se pornesc aparatele TV, radio și de iluminat, se modifică poziția pacientului pe pat și se activează manipulatorul.
O problemă importantă asociată cu reabilitarea persoanelor cu dizabilități este crearea de locuri de muncă pentru aceștia. Un loc de muncă automatizat pentru persoanele cu dizabilități cu tulburări ale sistemului musculo-scheletic a fost dezvoltat în Marea Britanie. Robotul este un sistem de manipulare care controlează comenzile vocale ale operatorului; el este capabil, la cererea pacientului, să selecteze discuri muzicale, cărți, să întoarcă paginile unei cărți citite, să schimbe perifericele computerului și să formeze numere de telefon.
În SUA, a fost dezvoltată o stație de lucru automatizată cu un braț antropomorf și un manipulator pentru persoanele cu dizabilități care suferă de o formă gravă de tulburare a sistemului musculo-scheletic. Un pacient cu pregătire minimă poate opera un robot conceput pentru a mânca, a bea, a îngriji, a se spăla pe dinți, a citi, a folosi telefonul și a lucra la un computer personal. Controlerul, situat sub bărbia pacientului, poate fi montat pe un scaun cu rotile sau pe masa postului de lucru pentru a controla stația de lucru automatizată. Acest lucru face posibilă, în special, utilizarea unui număr mare de stații de lucru automate pentru a alimenta simultan un grup de pacienți. Astfel de activități oferă pacienților posibilitatea de a comunica între ei și de a contribui la conștientizarea lor despre ei înșiși ca membru cu drepturi depline al societății.
Roboți de serviciu.
Roboții medicali în scop de service sunt proiectați pentru a rezolva problemele de transport ale pacienților în mișcare, diverse articole legate de îngrijirea și tratamentul acestora, precum și pentru a efectua acțiunile necesare pentru îngrijirea pacienților imobilizați la pat.
Introducerea roboților din acest grup în sistemul de sănătate va elibera personalul medical de munca auxiliară de rutină, oferindu-le oportunitatea de a se angaja în treburile lor profesionale.
A fost dezvoltat un robot care îndeplinește funcții care necesită un efort mare: transport, poziționarea pacienților etc. Robotul este un sistem electro-hidraulic cu o sursă de energie autonomă. Capacitatea de a controla robotul este oferită atât pacientului, cât și personalului medical. Este echipat cu sistem tactil. Robotul este capabil să deservească un pacient a cărui greutate nu depășește 80 kg.
În Marea Britanie, se dezvoltă un dispozitiv robotic care poate efectua operații de întoarcere a pacienților grav bolnavi imobilizați la pat pentru a le elimina escarele. Ca rezultat, este posibil să se elimine deșeurile inutile și să elibereze asistentele de la efectuarea acestei lucrări epuizante. Astfel de dispozitive permit, în special, unui lucrător sanitar să spele pacienții grav bolnavi în baie fără ajutorul altor angajați.
Un eșantion de ghid de robot mobil a fost dezvoltat în Japonia Meldog pentru nevăzători, care este un cărucior mic cu patru roți cu tracțiune integrală, al cărui sistem de control este echipat cu un sistem tehnic de viziune și un computer. Traseul de mișcare într-o anumită localitate este înregistrat în memoria computerului. Unii senzori roboți identifică intersecțiile străzilor pe baza locației pereților casei și a punctelor de referință selectate, în timp ce alții detectează obstacolele rutiere. Pe baza semnalelor de la senzori, computerul de bord al robotului dezvoltă o strategie pentru depășirea obstacolelor. Robotul de ghidare controlează mișcarea unui pacient orb folosind elemente de comunicare situate pe o centură moale adiacentă corpului persoanei cu dizabilități. Impulsurile electrice generate de această centură sunt comenzi pentru pacient să oprească robotul sau să îl rotească la stânga sau la dreapta. Robotul controlează viteza de mișcare a acestuia și se oprește cu 1...2 m înaintea pacientului orb condus. În viitor, apariția unor roboți mobili similari cu un sistem de control îmbunătățit bazat pe principiile logicii probabilistice.
Introducerea roboților mobili de transport în infrastructura instituțiilor medicale rusești va facilita în mod semnificativ soluția la problema penuriei de personal medical junior.
Principalele tipuri de lucrări de transport care se așteaptă să fie încredințate roboților mobili medicali sunt: livrarea centralizată a materialelor și echipamentelor medicale, tăvi și paleți cu alimente pentru pacienți, teste de laborator, medicamente finite, corespondență pentru pacienți, precum și eliminarea și transportul. de materiale si deseuri din spatiile de birouri .
Un robot mobil de transport pentru spitale a fost dezvoltat în SUA. La Spitalul Danbury, acest robot livrează tăvi cu alimente în modul de control autonom. Spitalul are 450 de paturi pentru pacienți. În fiecare zi, robotul livrează aproximativ 90 de paleți sau tăvi cu alimente pacienților nou sosiți.
Robot medical Ajutor echipat cu sistem tehnic de viziune format din mai multe camere TV color, locatoare acustice si senzori NK fara contact pentru detectarea obstacolelor rutiere, masurarea distantei pana la acestea si trasarea unui traseu sigur. Pe peretele frontal al robotului există și un întrerupător electric de oprire de urgență (duplicat pe peretele din spate), o lampă de avertizare intermitent și semnalizatoare.
Pe peretele din spate al robotului se află dispozitive pentru citirea hărții zonei: o tastatură, un comutator pentru tipul de lucru, un dulap pentru tăvi de mâncare și o nișă pentru baterii.
Strategia de depășire a obstacolelor este rezolvată cu ajutorul unui computer de bord pe baza unei hărți a zonei. Datele primite de la senzorii de informații primari sunt procesate logic și afișate pe o hartă a zonei. Senzorii scanează zona din fața robotului în mișcare, astfel încât, dacă apare un obstacol, robotul se oprește pe baza semnalelor de la senzori. În câteva minute, computerul prelucrează datele și confirmă prezența unui obstacol. Dacă obstacolul se mișcă, robotul așteaptă până dispare. Dacă obiectul este staționar, atunci robotul începe să manevreze pentru a evita obstacolul din lateral. Toate procesele de manevră sunt înregistrate în memoria mașinii. În caz de defecțiune, toți parametrii de manevră înregistrați sunt comparați cu poziția reală a robotului și se reglează programul și sistemul de control. Timpul necesar antrenării unui robot mobil pentru a se mișca autonom depinde de complexitatea traseului, de dimensiunea coridoarelor și a ușilor din spital.
Pe lângă robotul Helpmate Un sistem robotic de spital a fost dezvoltat în SUA Robotek design simplificat și costuri mai mici.
În Canada, cercetările sunt în desfășurare pentru a crea un robot mobil medical controlat autonom, cu caracteristici tactice și tehnice ridicate. Pentru a asigura o fiabilitate funcțională ridicată, sistemul de control al robotului este echipat cu un sistem de control de rezervă, precum și cu un sistem de autodiagnosticare care poate detecta automat defecțiunile în sistemul de control și cauzele acestora.
În Japonia, un sistem robotic medical mobil, care este un cărucior de transport controlat de la distanță, este dezvoltat pentru a transporta pacienții imobilizați la pat într-un spital. Robotul este echipat cu un dispozitiv pentru transferul unui pacient dintr-un pat de spital pe un vehicul de transport, constând dintr-o placă cu centuri moi de fixare în partea de sus și de jos. Acest dispozitiv mobil se poate deplasa între pacient și salteaua de pat și permite pacientului să se deplaseze pe o placă care este suspendată de robot în două locuri permițându-i acestuia să ia configurația unui scaun.
Potrivit experților Asociația roboților industriali din Japonia (JIRA) ), piața japoneză a roboților mobili de spital a crescut de la 1000 în 1995 la 3200 în 2000.
În ultimii ani, interesul pentru roboții de spitale mobili a crescut într-un număr de țări europene. În Franța și Italia, o serie de companii de top în robotică și electronică s-au implicat în dezvoltarea sistemelor robotizate pentru transportul alimentelor, atât în spital, cât și în birou. Se lucrează la crearea de roboți pentru evacuarea răniților din zonele cu dezastre naturale și provocate de om.
Roboți clinici.
Roboții clinici sunt proiectați să rezolve trei sarcini principale: diagnosticarea bolii, tratamentul terapeutic și chirurgical.
O serie de sisteme de diagnosticare existente cu o imagine a zonei studiate pe un ecran (de exemplu, un dispozitiv tomografic controlat de computer) folosesc deja elemente de mecatronică și robotică. Este de așteptat ca apariția masivă a dispozitivelor medicale controlate de computer pentru diverse scopuri să aibă un impact puternic asupra practicii medicale.
Un micromanipulator a fost brevetat în Japonia, conceput pentru cercetarea medicală și biologică la nivel celular, permițând să se măsoare rezistența electrică a unei celule, să microinjecteze medicamente și enzime în celulă, să schimbe designul celulei și să extragă conținutul acesteia.
Un alt domeniu de aplicare a roboților este radioterapia, unde aceștia sunt utilizați pentru a reduce nivelul de risc de radiații pentru personalul medical. Utilizarea roboților este considerată cea mai potrivită atunci când se înlocuiesc mai multe surse radioactive staționare scumpe în instalații cu fascicule multiple. Dezvoltarea manipulatoarelor pentru secțiile de radioterapie este în fază experimentală. În aceeași fază, se lucrează la crearea unui aparat de masaj robotizat.
Există o serie de operații chirurgicale complexe, a căror implementare este îngreunată de lipsa chirurgilor cu experiență, deoarece astfel de operații necesită o mare precizie de execuție. De exemplu, în microchirurgia oculară există o astfel de operație precum inciziile radiale ale corneei ( keratotomie radială ), cu care poți corecta distanța focală a ochiului pentru a elimina miopia. Adâncimea ideală a inciziei în coaja ochiului nu trebuie să depășească 20 de microni. Un chirurg experimentat poate face incizii la o adâncime de 100 de microni în timpul acestei operații. În Canada, se dezvoltă un complex robotic medical care poate face incizii de înaltă precizie pe corneea ochiului și oferă curbura dorită a ochiului. Un alt exemplu de operații chirurgicale de înaltă precizie este microneurochirurgia. Un robot medical pentru microchirurgie pe creier a fost deja dezvoltat în Marea Britanie.
Un robot medical cu un manipulator Puma, creat în SUA, a demonstrat capacitatea de a extrage o bucată de țesut cerebral pentru o biopsie. Folosind un dispozitiv special de scanare cu un sistem de afișare a informațiilor tridimensionale, au fost determinate locația și viteza de inserare a unui burghiu de doi milimetri pentru colectarea probelor de țesut cerebral.
În Franța, un robot asistent medical este în curs de dezvoltare pentru a asista în timpul operațiilor la coloană, când orice greșeală a chirurgului poate duce la paralizia completă a pacientului. În Japonia, un robot medical creat a demonstrat posibilitatea transplantului de cornee prelevată de la un donator mort.
Avantajele roboților medicali includ capacitatea lor de a reproduce secvența necesară de mișcări complexe ale instrumentelor executive. În Marea Britanie a fost demonstrat un robot medical - un simulator pentru formarea medicilor și simularea proceselor de intervenție chirurgicală la prostată, în timpul căruia se fac o serie de incizii complexe în diverse direcții, a căror secvență este greu de reținut și de efectuat.
Un sistem robotic a fost brevetat în Statele Unite pentru a ajuta un chirurg în efectuarea operațiilor osoase. Acest sistem este utilizat în operațiile ortopedice în care poziționarea precisă a instrumentului în raport cu articulația genunchiului este critică. Sistemul robotizat este format dintr-o masă de operație, un dispozitiv fix, un robot, un controler și un supervizor. Pacientul este poziționat astfel încât coapsa să fie imobilă în interiorul dispozitivului. Cealaltă coapsă a pacientului este fixată de masa de operație cu curele.
Baza robotului este fixată ferm de masa de operație. Instrumentul este instalat pe un robot, al cărui manipulator se poate mișca cu 6 grade de libertate. Manipulatorul conține un dispozitiv senzor de poziție pentru generarea de semnale care indică poziția manipulatorului în raport cu sistemul de coordonate. Robotul folosește un manipulator în serie PUMA 200, care, prin relativa simplitate, se adaptează cu ușurință la operațiile chirurgicale. Controlerul monitorizează toate mișcările robotului și le transmite supervizorului. Comenzile pentru deplasarea și controlul operațiilor auxiliare generate de controler sunt transmise robotului prin semnale de poziționare care sosesc prin cablurile de conectare.
Există mai multe moduri de a controla mișcarea robotului. În timpul producției, robotul este echipat cu un dispozitiv suplimentar cu un program de antrenament. Dispozitivul de antrenament este un dispozitiv cu control semi-automat al manevrei robotului. Manevra constă într-o serie de mișcări individuale în pași. Controlerul înregistrează acești pași, astfel încât robotul să îi poată repeta singur. Comenzile vocale sau alt tip de control pot fi folosite pentru a controla robotul. Robotul se poate mișca și pasiv, pentru care manipulatorul asigură controlul manual al mișcării.
Supervizorul, ca și controlorul, este prevăzut cu comenzi și programe de control în limbaj VAL 11. Când lucrați cu un supervizor, toate comenzile de mișcare trec prin controler. Un ecran special este instalat în fața afișajului, cunoscut sub marca comercială „ Fereastra tactilă” (TSW ), care este folosit ca dispozitiv pentru introducerea comenzilor în timpul operațiunii. Toate modificările din os sunt afișate pe ecranul monitorului. În sala de operație, acest ecran este acoperit cu o peliculă sterilă, permițând chirurgului să controleze direct procedura chirurgicală. Programele de operare se bazează pe relații geometrice între parametrii protezei, parametrii tăierilor osoase și axele găurilor de foraj. Robotul va muta unealta în anumite poziții în planurile adecvate. Originea sistemului de coordonate va fi un punct fix pe suprafața de referință.
În ultimii ani, în domeniul automatizării proceselor chirurgicale, s-au raportat încercări de creare a unor sisteme robotizate pentru chirurgia la distanță folosind instalații de televiziune, când chirurgul și pacientul sunt despărțiți de distanțe mari.
Cele mai presante sarcini includ diagnosticul și intervenția chirurgicală a bolilor vasculare. În Japonia, Italia și Rusia, se lucrează pentru a crea microroboți mobili menționați să distrugă depozitele de ateroscleroză din vasele de sânge. Se presupune că microroboții mobili vor funcționa automat, deplasându-se de-a lungul patului anatomic al sistemului circulator.
Momentan la MSTU. N.E. Bauman, se lucrează la crearea unui sistem robotizat care să permită rezolvarea acestor probleme. Sistemul include un purtător arterial - un microrobot, capabil să se deplaseze de-a lungul fluxului sanguin și echipat cu un microsenzor ultrasonic, precum și instrumentele de lucru necesare. Schema funcțională a acestui sistem este prezentată în Fig. 2. Operatorul chirurg, primind informații despre starea vasului, are posibilitatea, cu ajutorul unui microrobot, de a efectua proceduri atât de natură medicinală, cât și chirurgicală.
În Canada, cercetări experimentale sunt efectuate pe un robot teleoperator pentru operații laparoscopice. Noua tehnologie medicală se bazează pe utilizarea unei camere miniaturale și a instrumentelor speciale introduse prin peretele abdominal. Imaginea video este transmisă la monitor, iar asistentul coordonează mișcările grupului de operare într-o direcție dată. Poziția camerei video miniaturale în cavitatea abdominală este coordonată cu ajutorul unui manipulator controlat de chirurg.
Figura 2. Schema funcțională a unui sistem robotizat pentru diagnostic și chirurgie intravasculară
Rețineți că sistemele robotizate clinice sunt ergatice, adică. funcționează cu participarea operatorului. Nivelul înalt de tehnologie ne permite să extindem semnificativ posibilitățile de intervenție chirurgicală. Un exemplu este un sistem de manipulare controlat de la distanță pentru chirurgia cardiacă. În acest din urmă caz, chirurgul are posibilitatea de a efectua operații cu o rezoluție de 2-3 ori mai mică decât ceea ce îi permite mâna atunci când lucrează direct cu instrumentul. Trebuie subliniat că acest gen de operație este posibilă doar cu un nivel suficient de ridicat de tehnologie a informației, utilizarea unei interfețe active și a unor sisteme experte care asigură un dialog între chirurg și sistemul robotizat pe toată durata operației, monitorizarea acțiunilor acestuia și prevenirea eventualelor erori. Împreună cu controlul direct al mișcării mini-manipulatoarelor și microroboților folosind comenzi manuale, chirurgul are capacitatea de a folosi comenzi vocale pentru a controla atât instrumentul de lucru, cât și instrumentele de suport pentru informații. Astfel, utilizarea sistemelor robotizate clinice permite nu numai abandonarea tehnologiilor medicale tradiționale în unele cazuri, ci și facilitarea semnificativă a condițiilor de lucru ale chirurgului și diagnosticianului.
Concluzie.
Din cele de mai sus rezultă că mecatronica medicală se află într-o stare de creștere rapidă, al cărei ritm este mult mai mare decât în domeniile tradiționale ale mecatronicii. În același timp, este necesar să menționăm factorii care împiedică utilizarea dispozitivelor mecatronice în practica medicală, care sunt valabile nu numai pentru Rusia, ci și pentru toate țările dezvoltate. Cel mai important dintre acestea este factorul psihologic asociat cu dezumanizarea îngrijirilor medicale și care se manifestă nu numai din partea pacienților, ci și din partea personalului medical. Acest factor provoacă respingerea ideii de a folosi mecatronica pentru o zonă atât de delicată precum corpul uman. Depășirea ei necesită tratarea mecatronicei, în primul rând, ca mijloc, instrument de practică medicală pentru un medic sau chirurg. Este necesar să se acorde atenție asigurării fiabilității sistemelor mecatronice și siguranței acestora pentru pacient.
Un alt factor limitativ este dezbinarea și înțelegerea reciprocă incompletă a specialiștilor din domeniul tehnologiei și medicinei. Această circumstanță necesită pregătirea unui nou tip de specialiști care posedă nu numai cunoștințe de inginerie, ci și cunosc bine caracteristicile tehnologiilor medicale. Este necesar să se acorde atenție faptului că în prezent o metodologie biotehnică nu a fost încă pe deplin dezvoltată, oferind o abordare sistematică a proiectării sistemelor medicale mecatronice.
Cea mai dificilă problemă care apare la proiectarea sistemelor mecatronice medicale este coordonarea elementelor individuale ale sistemului. În acest caz, se pot distinge următoarele condiții de compatibilitate:
- compatibilitate biofizicăcaracteristicile obiectului biologic și elementele tehnice ale sistemului mecatronic;
- compatibilitatea informatiilorsistem mecatronic și operator de sistem;
- compatibilitate ergonomicăsistem mecatronic atât în raport cu operatorul, cât și cu pacientul;
- compatibilitate psihologicăpartea tehnică a sistemului cu operatorul și pacientul.
Respectarea acestor condiții va face posibilă în viitorul apropiat depășirea factorilor care împiedică utilizarea pe scară largă a sistemelor mecatronice în practica medicală.
Roboți medicali
Reabilitare
serviciu
Clinic
Proteze
Manipulatoare
Statie de lucru automata
Diagnosticare
Ghid
Terapie
Interventie chirurgicala
Evacuarea victimelor
Asistență medicală
Chirurg - operator
Sistem de siguranta
Control manual
Calculator
Monitorizați
Interfață de comunicare
Sistem de implementare
Microrobot
Senzor cu ultrasunete
Micromotor
Instrument chirurgical
Vas de sânge
Obiect biologic
Starea pacientului
ARMH
Alte lucrări similare care vă pot interesa.vshm> |
|||
| 18942. | Reabilitarea copiilor cu dizabilități într-o secție de îngrijire de zi (folosind exemplul Centrului Republican de Reabilitare a Copiilor cu Dizabilități „Idegel” din Republica Tyva) | 63,62 KB | |
| De aceea, rezolvarea problemelor copiilor cu dizabilități de astăzi este una dintre cele mai importante acțiuni necesare ale politicii sociale a statului a instituțiilor sociale, a specialiștilor în asistență socială și a organizațiilor publice. Crearea condițiilor pentru socializarea cu succes a copiilor cu dizabilități în societatea modernă este o sarcină nu numai a statului și a instituțiilor sociale, ci și a organizațiilor publice. În Rusia, precum și în întreaga lume, există o tendință de creștere a numărului de copii cu dizabilități. în autoritățile de protecție socială a constat din... | |||
| 11800. | PROBLEMA REABILITĂRII COPIILOR HANDICAPATI ÎNTR-UN SECȚIE DE GARDIERE DE ZI | 64,55 KB | |
| Astăzi, conform statisticilor oficiale, peste 8 milioane de persoane cu dizabilități trăiesc în Rusia și se așteaptă o creștere numerică suplimentară a acestui grup. Pe lângă aceștia, există milioane de persoane cu dizabilități care nu au statut de handicap oficial, recunoscut legal. Se știe că astfel de oameni le este mult mai greu decât celor sănătoși să se adapteze unei situații în continuă schimbare. Au nevoie de ajutor calificat pentru asta. | |||
| 9210. | Roboți clinici | 10,48 KB | |
| Manipulatorul conține un dispozitiv senzorial pozițional pentru generarea de semnale care indică poziția manipulatorului în raport cu sistemul de coordonate. Originea sistemului de coordonate va fi un punct fix pe suprafața de referință. Se presupune că microroboții mobili vor funcționa automat, deplasându-se de-a lungul patului anatomic al sistemului circulator. Bauman, se lucrează la crearea unui sistem robotizat care să permită rezolvarea acestor probleme. | |||
| 5561. | Roboți industriali | 704,93 KB | |
| Printre cele mai frecvente acțiuni efectuate de roboții industriali se numără următoarele: mutarea pieselor și pieselor de prelucrat de la mașină la mașină sau de la mașină la sisteme de paleți interschimbabile; sudarea cusăturii și sudarea în puncte; pictura; efectuarea de operații de tăiere cu mișcarea sculei de-a lungul unei traiectorii complexe... | |||
| 1933. | Roboți de manipulare | 648,12 KB | |
| Robotul de manipulare este format dintr-un manipulator de actuatoare, dispozitive de detectare, dispozitive de comunicare cu operatorul și un computer. Se mai numesc si roboti automati sau roboti industriali. O trăsătură caracteristică a roboților inteligenți este capacitatea lor de a conduce un dialog cu o persoană, de a recunoaște și de a analiza situații complexe, de a planifica mișcările manipulatorului și de a le implementa în condiții de informații limitate despre mediul extern. Controlând manipulatoarele acestui tip de robot... | |||
| 9211. | Roboți industriali și mobili | 412,87 KB | |
| În dicționarul enciclopedic, un robot este un sistem automat, o mașină dotată cu senzori care percep informații despre mediu și actuatoare care, cu ajutorul unei unități de control, se pot comporta intenționat într-un mediu în schimbare. Roboții pot fi clasificați în funcție de: domenii de aplicație producție industrială militară luptă furnizarea de cercetare medicală; operarea habitatului suprafață subteran terestru spațiu aerian subacvatic; grade... | |||
| 2414. | Clasificarea sportivă și medicală a persoanelor cu dizabilități | 37,08 KB | |
| Tema cursului: Clasificarea sportiv-medicala a persoanelor cu handicap Disciplina: Controlul medical in cultura fizica adaptativa Specialitatea: 032102 specialist in cultura fizica adaptativa Facultatea de pedagogie cu norma intreaga Elaborat de: Flyanka I. Clasificarea sportiv-medicala a sportivilor cu handicap cu defecte congenitale si de amputatie ale membrele a 9 clase. Clasificarea medicală sportivă a sportivilor cu dizabilități cu consecințe ale leziunilor coloanei și măduvei spinării, 6 clase. Clasificarea medicala sportiva... | |||
| 7805. | ADAPTARE SOCIALĂ A PERSOANELOR VÂTRISTICE ȘI CU HANDICAPĂ | 17,99 KB | |
| Etapele adaptării sociale. Mecanisme de adaptare socială. Dimpotrivă, conceptele de adaptare și proces de adaptare sunt folosite astăzi în biologie și psihologie socială, filozofie și cibernetică, sociologie și ecologie etc. Acest lucru se întâmplă în primul rând datorită naturii dinamice a vieții sociale care duce la schimbări constante în mediul uman. . | |||
| 17536. | Procesul de nursing în reabilitarea pacienților care au suferit un AVC | 133,15 KB | |
| Procesul de nursing în reabilitarea în etape a pacienților post-AVC determină direcțiile principale de activități care ajută la îmbunătățirea calității vieții pacientului. Recunoașterea acestor simptome face parte din munca de a face un diagnostic de asistentă medicală și de a identifica problemele de bază ale pacientului. Astfel, principalele probleme ale pacientului în perioada acută a unui AVC sunt: durerea, cefaleea, durerea la membrele paralizate. Reabilitarea medicală este indicată în primul rând pacienților care, ca urmare a bolii, au... | |||
| 20367. | INFLUENȚA FACTORULUI VÂRSTA ASUPRA REZULTATELOR REABILITĂRII PACIENȚILOR CU PATOLOGIE NEUROLOGICĂ | 851,54 KB | |
| Evaluarea eficacității analizei tratamentului și reabilitării pacienților. Accidentele cerebrovasculare acute sunt una dintre cauzele dizabilității persistente în populația din întreaga lume. Accidentul vascular cerebral este una dintre principalele cauze de dizabilitate la populația adultă, deoarece chiar și în cazul asistenței în timp util... | |||
Peste tot în lume, robotica medicală se dezvoltă activ în trei domenii: reabilitare, servicii și clinică. Roboții de reabilitare sunt proiectați pentru a rezolva problemele de restabilire a funcțiilor membrelor pierdute și de susținere a vieții pentru persoanele cu dizabilități care sunt imobilizate la pat (cu deficiențe de vedere, tulburări musculo-scheletice și alte boli grave). Roboții medicali în scopuri de service sunt proiectați pentru a rezolva problemele de transport ale pacienților în mișcare, diverse încărcături, precum și îngrijirea pacienților imobilizați la pat. Robotica clinică asigură automatizarea totală sau parțială a proceselor de diagnostic, tratament terapeutic și chirurgical al diferitelor boli.
Cea mai mare aplicație practică a fost găsită în roboții chirurgicali utilizați pentru a efectua operații asistate de robot în diferite domenii ale medicinei. Utilizarea roboticii în timpul operațiilor reduce dependența rezultatului intervenției chirurgicale de factorul uman și ajută la extinderea capacităților tehnice atunci când se efectuează operații complexe. Odată cu utilizarea roboților, indicatorii ergonomici în munca unui chirurg sunt îmbunătățiți considerabil, iar precizia și controlabilitatea impactului cresc. În chirurgia minim invazivă, roboții cresc manipulabilitatea unui instrument chirurgical, permițând chirurgului să mărească spațiul din interiorul corpului pacientului. Un avantaj important al chirurgiei robotizate este capacitatea de a converti operațiile tradiționale în intervenții minim invazive.
Etapa modernă în dezvoltarea chirurgiei minim invazive a fost introducerea în practica clinică a roboților specializați, dintre care cel mai faimos este robotul Da Vinci. În multe țări se lucrează la crearea roboticii chirurgicale specializate (SUA, Germania, Japonia, Coreea de Sud, Franța etc.).
În Rusia, pentru prima dată, ideea posibilității unei intervenții chirurgicale robotizate în legătură cu vasele de sânge a fost prof. G.V. Savrasov și academicianul A.V. Pokrovsky a început să fie discutat în anii 80 ai secolului trecut. Aceasta a fost o perioadă de dezvoltare și introducere activă în practica clinică a tehnologiilor de angiochirurgie cu ultrasunete destinate efectelor intravasculare.
Avantajul reconstrucției intravasculare constă, pe de o parte, în fiziologia ei, deoarece cursul natural al sistemului circulator este restabilit și, pe de altă parte, în posibilitatea unui traumatism minim datorită faptului că restabilirea permeabilității vaselor este restabilită. efectuate la o distanță considerabilă de locul accesului chirurgical. Cu toate acestea, îndepărtarea zonei de impact din locul de inserare a dispozitivului tehnic, precum și absența, de regulă, a informațiilor vizuale directe din zona de impact complică munca chirurgului, făcând rezultatele intervenției chirurgicale direct dependent de calitățile individuale ale chirurgului însuși. Dar influența factorului uman este deosebit de puternică în cazurile în care principalul agent fizic care influențează vasul de sânge nu este efortul muscular al chirurgului, ci o sursă de mare energie și cu acțiune rapidă, de exemplu, ultrasunetele. Pentru a îmbunătăți semnificativ condițiile de muncă ale chirurgului și, în același timp, a crește eficiența și calitatea operațiilor pe care le efectuează, este necesară schimbarea fundamentală a tehnicii operațiilor chirurgicale folosind mecatronică și robotică.
- sisteme microrobotice mobile, capabil să se deplaseze prin organe tubulare în moduri automate și semiautomate, efectuând diagnostice și influențând cele patologice;
- manipulatoare robotizate pentru a efectua o gamă largă de intervenții chirurgicale în diverse domenii ale medicinei.
Puteți vedea problema mai detaliat în videoclip:
mainstream
O.V. CERCHENKO,
Cercetător, Instituția Federală pentru Bugetul de Stat „Direcția Progresului Științific și Tehnic”, Moscova, Rusia, [email protected]
S.A. ȘEPTUNOV,
Doctor în științe tehnice, director al IKTI RAS, Moscova, Rusia, [email protected]
CHIRURGIE ASISTĂ DE ROBOT ȘI EXOSCHELETE-ROBOT PENTRU REABILITAREA PERSOANELOR CU TULBURĂRI MUSCULOSCHETALE: LIDERĂȚI TEHNOLOGICI MONDIALI ȘI PERSPECTIVE PENTRU RUSIA
Cercenko O.V., Sheptunov S.A. Chirurgie asistată de robot și exoschelete robotizate pentru reabilitarea persoanelor cu tulburări musculo-scheletice: lideri tehnologici mondiali și perspective pentru Rusia (Instituția bugetară de stat federală „Directoarea Progresului Științific și Tehnic”, Moscova, Rusia; IKTI RAS, Moscova, Rusia)
Adnotare. Sunt prezentate rezultatele unei analize a activității de publicare și brevetare în cele două domenii cele mai activ în dezvoltare ale industriei roboticii medicale: exoschelete robotizate pentru reabilitarea persoanelor cu funcții musculo-scheletice afectate, chirurgie asistată de robot. A fost dezvăluită o discrepanță în structura publicațiilor globale și naționale și a fluxurilor de brevete. Se remarcă deficiențele dezvoltărilor străine în chirurgia asistată de robot, care creează premisele pentru promovarea dezvoltărilor de substituire a importurilor ale inginerilor autohtoni.
Cuvinte cheie: chirurgie asistată de robot, exoschelete pentru reabilitarea persoanelor cu tulburări musculo-scheletice, lideri tehnologici, competitivitate, analiză scientometrică, analiză de brevete.
© O.V. Cercenko,
S.A. Sheptunov, 2015
Roboții medicali pot fi definiți ca dispozitive electronice-mecanice care îndeplinesc parțial sau complet funcțiile unei persoane sau ale organelor și sistemelor sale individuale în rezolvarea diferitelor probleme medicale. În 1998, Joseph Endelberger, un inginer și antreprenor american care a creat prima companie privată din lume pentru producția de mașini programabile și a primit titlul de „părintele roboticii” pentru aceasta, prezentând asistentul robot HelpMate Trackless Robotic Courier, a declarat că spitalele Acest este chiar mediul care este ideal pentru utilizarea roboților.
Este posibil ca roboții să creeze o nouă valoare adăugată în domeniul sănătății prin:
1. reducerea costurilor cu forța de muncă prin efectuarea anumitor operațiuni nu de către oameni, ci prin mijloace robotizate;
2. beneficii sociale și economice prin creșterea independenței și a activității sociale a persoanelor care au nevoie de îngrijiri de specialitate;
3. creșterea calității îngrijirii oferite de sistemele robotizate (roboții pot efectua manipulări mai subtile și pot efectua acțiuni repetitive cu un grad mai mare de acuratețe decât oamenii);
4. efectuarea de operații pe care o persoană nu le poate efectua, inclusiv intervenții chirurgicale, din cauza limitărilor de dimensiune sau a
mainstream
2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025
Prognoza agregată
Rata de creștere a pieței
Orez. 1. Prognoza pieței globale pentru sistemele chirurgicale robotizate (cu excepția sistemelor de radiochirurgie) (Sursa: Wintergreen Research, BCC Research, Global Data)
necesitatea unei acurateţe sporite a operaţiilor efectuate.
Dispozitivele medicale reprezintă cea mai mare parte a pieței roboților de servicii profesionale în termeni de valoare. Acest segment include sisteme chirurgicale robotizate, dispozitive de radioterapie și dispozitive pentru reabilitarea pacientului. Potrivit unei analize analitice realizate de RVC, vânzările de astfel de dispozitive s-au ridicat la 1,45 miliarde de dolari SUA, sau 41% din costul tuturor roboților profesioniști vânduți în 2013, excluzând sistemele militare.
În diferite previziuni, volumul pieței globale a sistemelor robotizate medicale până în 2018 este estimat în intervalul de la 13,6 miliarde de dolari până la 18 miliarde de dolari, iar până în 2020 este probabil să ajungă la peste 20 de miliarde de dolari, cu o rată anuală de creștere de 12-12 miliarde de dolari. 12,6%.
Se preconizează că roboții chirurgicali vor reprezenta cea mai mare parte a veniturilor.
Conform prognozei combinate Winter-green Research, BCC Research, Global Data, dimensiunea estimată a pieței sistemelor chirurgicale robotizate (excluzând componentele și consumabilele,
excluzând radiochirurgia) până în 2025 se va ridica la 6,6 miliarde de dolari SUA (Fig. 1).
Un sector separat pe piața generală a echipamentelor medicale va fi piața exoscheletelor, care se așteaptă să crească și mai mult. Potrivit studiului „Roboți de reabilitare: bursa,
strategii și previziuni la nivel mondial din 2015 până în 2021”, din Wintergreen Research, publicat în Research and Markets, dimensiunea pieței roboților și mecanismelor de reabilitare medicală în 2014 a fost de 203,3 milioane USD și se estimează că va atinge un profit de 1 USD până în 2021, 1 miliard USD.
Scopul acestui studiu a fost acela de a determina, pe baza datelor din analize scientometrice și de brevete multicriteriale, principalele tendințe de dezvoltare științifică și tehnologică a roboticii medicale în lume, precum și de a evalua competitivitatea progreselor științifice și tehnologice și Poziția Rusiei pe această piață tehnologică, folosind exemplul celor două zone din industrie care se dezvoltă cel mai activ:
Exoschelete robotizate pentru reabilitarea persoanelor cu tulburări musculo-scheletice;
Chirurgie asistată de robot.
mainstream
N CO O" O CNCOtJ-LO"ONCOOsO-- sschso-^yu OO-OOOOOOOOOOOOOO-- I- I- I- I- I- OsOvOsOOOOOOOOOOOOOOOO |- |- |- CNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCNCN
Orez. 2. Dinamica activității de publicare în domeniul „tehnologiei pentru crearea unui robot exoschelet pentru reabilitarea persoanelor cu tulburări musculo-scheletice”
(conform Web of Science Core Collection din 25 martie 2015)
O analiză a nivelului actual și a tendințelor de dezvoltare a activității de cercetare în zone selectate din lume și din Rusia a fost efectuată folosind una dintre cele mai autorizate surse de informații analitice despre cercetarea științifică cheie din lume - indexul internațional de citare Web of Colecția Science Core.
Pentru a determina potențialul de industrializare al zonelor studiate și competitivitatea progreselor tehnologice rusești, acest studiu a folosit metodologia autorului de analiză a brevetelor multicriteriale a grupului de lucru condus de N.G. Kurakova, care include o evaluare a dinamicii activității brevetelor în lume în funcție de direcție, o evaluare a distribuției documentelor de brevet în funcție de statutul lor, o evaluare a ponderii cererilor de invenții în comparație cu ponderea brevetelor eliberate și alți indicatori. Analiza brevetelor a fost efectuată folosind bazele de date de brevete Orbit și Thomson Innovation.
S-au efectuat analize scientometrice și de brevet pentru perioada 1995-2015.
Tehnologii pentru crearea unui robot exoschelet pentru reabilitarea persoanelor cu tulburări musculo-scheletice
Un exoschelet este un cadru extern care facilitează îndeplinirea funcțiilor musculo-scheletice pentru o persoană. În medicină, acesta este denumirea dispozitivelor care ar putea fi folosite de persoanele cu mobilitate limitată pentru a oferi mișcare prin sprijin, precum și pentru antrenamente regulate care vizează restabilirea mobilității pierdute.
Potrivit indexului internațional Web of Science Core Collection, volumul publicațiilor din acest domeniu științific crește exponențial (Fig. 2).
Principalele țări din lume după numărul de articole sunt SUA, China și Italia. Rusia reprezintă doar 0,1% din fluxul global de publicații.
Există o creștere exponențială a activității de brevetare în zona studiată în lume. Acest lucru este dovedit de analiza noastră, realizată folosind două baze de date de brevete: Orbit (Fig. 3) și Thomson Innovation (Fig. 4).
De remarcat este creșterea numărului de cereri de invenții, al căror număr depășește numărul de brevete valabile, ceea ce este un semn de mare potențial pentru dezvoltarea unui domeniu tehnologic (Fig. 5).
Motoarele direcției sunt SUA, China și Republica Coreea - între aceste țări se va desfășura cel mai probabil lupta pentru viitoarele piețe de nișă create de dispozitive cu astfel de scopuri funcționale. Datele din baza de date Orbit (Fig. 6) și Thomson Innovation (Fig. 7) vizualizează liderul tehnologic al acestor trei țări în proiectarea analizei brevetelor.
Rusia se află pe locul 11 la numărul de brevete primite de rezidenții țării, dar ponderea brevetelor naționale este de doar 1% din totalul global în acest domeniu (Fig. 6).
Analiza distribuției brevetelor pe an a făcut posibilă înregistrarea schimbării liderului tehnologic mondial. După cum rezultă din date,
ECONOMIA ŞTIINŢEI 5015, Vol. 1, Nr. 2
mainstream
Anii de publicare
"OG^OOO"O" - C4CJ^fl"ONffl>0 - CN S"E Yu
O"O"O"O^OOOOOOOOOOOO--
O"O"O"OvOOOOOOOOOOOOOOOO
-->---CNCN(N Orez. 3. Dinamica activității de brevetare în domeniul „tehnologiei pentru crearea unui robot exoschelet pentru reabilitarea persoanelor cu funcții musculo-scheletice afectate” (conform datelor Orbit din 25 martie 2015) Orez. 4. Dinamica activității de brevetare în domeniul „tehnologiei pentru crearea unui robot exoschelet pentru reabilitarea persoanelor cu funcții musculo-scheletice afectate” (conform Thomson Innovation din 13 aprilie 2015) Orez. 5. Distribuția documentelor de brevet după statut juridic în domeniul „tehnologiei pentru crearea unui robot exoschelet pentru reabilitarea persoanelor cu funcții musculo-scheletice afectate” (conform datelor Orbit din 25 martie 2015) ECONOMIA ŞTIINŢEI 201 5, Vol. 1, Nr. 2 mainstream Țări prioritare Orez. 6. Distribuția brevetelor în domeniul „tehnologiei pentru crearea unui robot exoschelet pentru reabilitarea persoanelor cu funcții musculo-scheletice afectate” pe țările prioritare (conform datelor Orbit din 25 martie 2015) Orez. 7. Distribuirea brevetelor în domeniul „tehnologiei pentru crearea unui robot exoschelet pentru reabilitarea persoanelor cu funcții musculo-scheletice afectate” pe țările prioritare (conform Thomson Innovation din 13 aprilie 2015) prezentat în Fig. 8, la dezvoltarea tehnologiilor pentru crearea unui robot exoschelet, din 1996, dezvoltatori din multe țări au luat parte, aducând contribuții proporționale la industrializarea acestuia. Cu toate acestea, conform Thomson Innovation, în 2012 China ocupă primul loc în numărul total de brevete primite de rezidenții țării. Activitatea de brevetare a tehnologiilor coreene a crescut, de asemenea, rapid din 2005 (Fig. 8). Datele de analiză a brevetelor obținute cu ajutorul bazei de date Orbit ne permit să remarcăm același model în schimbarea liderului tehnologic: până în 2006, mai mulți industriași au luat parte la dezvoltarea tehnologiilor pentru crearea unui robot exoschelet. țările dezvoltate, se remarcă în special activitatea de cercetare și invenție a Statelor Unite. Cu toate acestea, din 2006, China începe să-și crească activitatea de brevetare a soluțiilor tehnice naționale și devine liderul tehnologic mondial evident până în 2012. Republica Coreea a demonstrat, de asemenea, o creștere a activității de brevetare din 2007. Din păcate, bazele științifice și tehnologice ale Rusiei în perioada 2007-2013. nu sunt reflectate sau protejate de niciun număr semnificativ de brevete (Fig. 9). Dintre brevetele rusești privind tehnologiile de creare a unui robot exoschelet, 65% au fost eliberate rezidenților țării, mai mult de o treime din brevetele rusești au fost primite de nerezidenți (Fig. 10). ECONOMIA ŞTIINŢEI 5015, Vol. 1, Nr. 2 mainstream Orez. 8. Dinamica activității de brevetare în domeniul „tehnologiei pentru crearea unui robot exoschelet pentru reabilitarea persoanelor cu funcții musculo-scheletice afectate” în diferite țări prin prioritate (conform Thomson Innovation din 13 aprilie 2015) Orez. 9. Dinamica activității de brevetare în domeniul „tehnologiei pentru crearea unui robot exoschelet pentru reabilitarea persoanelor cu funcții musculo-scheletice afectate” în diferite țări prin prioritate (conform datelor Orbit din 25 martie 2015) Orez. 10. Dinamica activității de brevetare a rezidenților Federației Ruse în direcția „tehnologiei pentru crearea unui robot exoschelet pentru reabilitarea persoanelor cu funcții musculo-scheletice afectate” (conform datelor Orbit din 25 martie 2015) ECONOMIA ŞTIINŢEI 201 5, Vol. 1, Nr. 2 mainstream tabelul 1 Top 10 deținători de brevete din lume în domeniul „tehnologiilor pentru crearea unui robot exoschelet pentru reabilitarea persoanelor cu tulburări musculo-scheletice” Deținătorii de brevete Numărul de brevete UNIVERSITATEA ZHEJIANG 40 UNIVERSITATEA SHANGHAI JIAO TONG 25 UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚĂ ELECTRONICĂ ȘI TEHNOLOGIE DIN CHINA 18 INSTITUTUL DE TEHNOLOGIE HARBIN 17 UNIVERSITATEA DIN CALIFORNIA 14 UNIVERSITATEA SOGANG FUNDAȚIA DE COOPERARE INDUSTRIE-UNIVERSITARĂ 12 UNIVERSITATEA SUD-VEST JIAOTONG 11 UNIVERSITATEA DE TEHNOLOGIE BEIJING 10 UNIVERSITATEA DIN SHANGHAI PENTRU ȘTIINȚĂ ȘI TEHNOLOGIE 9 Sursa: conform bazei de date Orbit din 25 martie 2015. În tabel 1 prezintă primii 10 deținători de brevete din lume cu cele mai mari portofolii de brevete în domeniu. Majoritatea brevetelor cu prioritate rusă aparțin Universității de Stat din Moscova, numită după M.V. Lomonosov (45%). Tehnologii de chirurgie asistată de robot Chirurgia asistată de robot este cea mai recentă realizare în tehnologia laparoscopică și chirurgia minim invazivă, implicând traumatisme chirurgicale minime și reducerea durerii pentru pacient. Există o serie de avantaje ale chirurgiei asistate de robot care sugerează că adoptarea pe scară largă a tehnologiei ar duce chirurgia în ansamblu la un nou nivel: O schimbare fundamentală în munca unui chirurg cu furnizarea unei game largi de oportunități; Vizualizare 3D îmbunătățită a structurilor anatomice, în special a fasciculelor neurovasculare; Asigurarea faptului că tinerii specialiști efectuează operațiuni de înaltă calitate după finalizarea unui curs de pregătire de specialitate; Efectuarea de operații de înaltă calitate în acele zone anatomice în care anterior era imposibil să se efectueze intervenții minim invazive; Absența tremorului, excizia atentă și „blândă” a țesuturilor; Tracțiune și deplasare minimă a organelor învecinate. Activitatea de publicare în domeniul chirurgiei asistate de robot, conform Web of Science Core Collection, a crescut constant în ultimii douăzeci de ani (Fig. 11). Liderii publicațiilor sunt SUA, Germania și Japonia, ponderea publicațiilor rusești este de 0,1% din fluxul global (locul 41 în lume). Activitatea de brevetare a soluțiilor tehnologice în zona studiată este, de asemenea, în creștere exponențială, conform bazei de date Orbit (Fig. 12) și a bazei de date Thomson Innovation (Fig. 13). Numărul de brevete eliberate anual din 2009 se ridică la două sute. ECONOMIA ŞTIINŢEI 5015, Vol. 1, Nr. 2 mainstream 400 -350 -300 -250 -200 - "ONCOO^O"-CNn"fin"ONCOO"O^Wn^iO O"OO-OOOOOOOOOOOO-- O"O"OCNOOOOOOOOOOOOOOOO CNCNCNCNCNCNCNCMCNCNCNCNCNCNCNCN Orez. 11. Dinamica activității de publicare în domeniul „tehnologiei chirurgiei asistate de robot” (conform Web of Science Core Collection din 24 martie 2015) nami, iar numărul cererilor de brevet depuse crește exponențial (Fig. 14). Liderii tehnologici în acest domeniu includ SUA, Republica Coreea și China - acest lucru este evidențiat de datele bazei de date Orbit (Fig. 15) și datele de analiză a brevetelor efectuate folosind baza de date Thomson Innovation (Fig. 16). Statele Unite sunt enumerate ca țară prioritară în jumătate din documentele de brevet emise în acest domeniu. Ponderea brevetelor primite de rezidenții ruși este de doar 1,91% din numărul global de documente de brevet. Cu acest indicator, Federația Rusă ocupă locul 8, dar în acest indicator rămâne în urma Chinei, care ocupă locul trei în clasamentul portofoliului de brevete, de 6,7 ori (Fig. 15). Orez. 12. Dinamica activității brevetelor în domeniul „tehnologiei de chirurgie robotizată” (conform datelor Orbit din 24 martie 2015) Orez. 13. Dinamica activității brevetelor în domeniul „tehnologiei de chirurgie robotică” (conform Thomson Innovation din 13 aprilie 2015) ECONOMIA ŞTIINŢEI 201 5, Vol. 1, Nr. 2 mainstream ■ Inactiv ■ Aplicaţii ■ Activ US WO KR CN DE EP JP RU GB FR CA IT ES AU UA Țări prioritare Fig. 14. Distribuția documentelor de brevet în funcție de statutul juridic în domeniul „tehnologiei de chirurgie asistată de robot” (conform datelor Orbit din 24 martie 2015) Orez. 15. Distribuția brevetelor în domeniul „tehnologiei de chirurgie robotizată” pe țară prioritară (conform datelor Orbit din 24 martie 2015) Orez. 16. Distribuția brevetelor în domeniul „tehnologiei de chirurgie robotizată” pe țară prioritară (conform Thomson Innovation din 13 aprilie 2015) ECONOMIA ŞTIINŢEI 5015, Vol. 1, Nr. 2 mainstream Orez. 17. Dinamica activității de brevetare în domeniul „tehnologiei de chirurgie asistată de robot” în diferite țări, după prioritate (conform Thomson Innovation din 13 aprilie 2015) Orez. 18. Dinamica activității de brevetare în domeniul „tehnologiei de chirurgie asistată de robot” în diferite țări în funcție de prioritate (conform datelor Orbit din 24 martie 2015) RU WO US EP CA IT ES KR DE FR Țări prioritare Orez. 19. Dinamica activității de brevetare a rezidenților Federației Ruse în domeniul „tehnologiei de chirurgie asistată de robot” (conform datelor Orbit din 24 martie 2015) ECONOMIA ŞTIINŢEI 201 5, Vol. 1, Nr. 2 mainstream masa 2 Top 10 deținători de brevete din lume în domeniul tehnologiei chirurgiei asistate de robot Cantitate brevete CHIRURGICALE INTUITIVE 246 ETHICON ENDO CHIRURGIE 45 SAMSUNG ELECTRONICS 39 HANSEN MEDICAL 39 UNIVERSITATEA JOHNS HOPKINS 30 DEUTSCH ZENTR LUFT & RAUMFAHRT 25 UNIVERSITATEA TIANJIN 24 OPERAȚII CHIRURGICALE INTUITIVE 23 Sursa: (conform datelor Orbit din 24 februarie 2015) Potrivit bazei de date Thomson Innovation, Statele Unite și-au menținut conducerea ca țară prioritară din 1995 până în prezent. În Republica Coreea, primele brevete au fost primite de rezidenți în 2006 și de locuitorii Chinei în 2003, dar astăzi ambele țări sunt implicate activ în lupta pentru piețele dispozitivelor de chirurgie asistată de robot (Fig. 17). Baza de date Orbit vizualizează aceeași tendință. Cercetătorii americani au demonstrat o activitate constantă de brevetare în acest domeniu pe parcursul întregii perioade de observare de douăzeci de ani, iar din 2006, China și Republica Coreea au intrat în competiția pentru conducere. Rusia, din păcate, este țara prioritară pentru brevetele unice în perioada 2002-2013. (Fig. 18). În total, au fost emise 64 de brevete rusești pentru soluții în domeniul tehnologiilor de chirurgie asistată de robot, dintre care 40 aparțin solicitanților ruși. Distribuția brevetelor rusești în funcție de țara prioritară (Fig. 19) arată că nerezidenții reprezintă 37,5% din brevetele emise în Federația Rusă, dintre care majoritatea au fost eliberate companiilor americane. În tabel 2 prezintă primii 10 deținători de brevete din lume în domeniul chirurgiei asistate de robot. Liderul absolut printre ei este Intuitive Surgical (SUA), care a devenit dezvoltatorul sistemului "Da Vinci" Portofoliul de brevete al companiei a complicat foarte mult dezvoltarea pieței de chirurgie asistată de robot, deoarece acoperă soluțiile și elementele fundamentale de proiectare ale robotului chirurgical. Dar, după cum se poate observa din exemplele Chinei și Republicii Coreea, noi soluții tehnologice pot fi încă găsite în condițiile dezvoltării active a tehnologiei cu un monopolist evident. Ethicon Endo Surgery, care ocupă locul trei în clasament, a primit 4 brevete rusești. Deținătorii de brevete ruși în domeniul „tehnologiilor de chirurgie asistată de robot” sunt reprezentați de companii și universități care dețin fiecare câte 1-2 brevete. Concluzie Datele prezentate nu ne permit să caracterizăm progresul științific și tehnologic al Federației Ruse în domeniul exoscheletelor robotizate pentru reabilitarea persoanelor cu funcții musculo-scheletice afectate și chirurgia asistată de robot ca fiind competitivă. Din păcate, nu a fost posibil să se găsească brevete ale companiilor de tehnologie naționale, ceea ce indică disponibilitatea acestora din urmă de a oferi produse de serie nu numai pieței globale, ci și interne. ECONOMIA ŞTIINŢEI 5015, Vol. 1, Nr. 2 mainstream Între timp, rata de creștere a piețelor globale pentru chirurgii robotici și exoscheletele robotizate pentru reabilitarea persoanelor cu tulburări musculo-scheletice ne permite să le caracterizăm ca noi și în creștere dinamică. Prin urmare, dezvoltatorii ruși au toate șansele să ocupe piețe de nișă. Necesitatea unor noi dezvoltări rusești în chirurgia robotică se datorează și unui număr de deficiențe ale sistemului Da Vinci utilizat în lume: Chirurgului îi lipsesc senzațiile tactile; Greutatea și dimensiunea mare a sistemului; Perioada lungă de pregătire pentru intervenție chirurgicală; Lipsa sistemului de urmărire la țintă (locul patologiei); Unghi mic de vizualizare (lipsa vederii periferice) pentru operatorul consolei chirurgului; Utilizarea unui mecanism pentru a efectua diferite mișcări; Instalarea pe termen lung a trocarelor în comparație cu operațiile laparoscopice standard; Lipsa contactului cu pacientul; Lipsa vederii 3D pentru un medic care asistă direct lângă pacient. Pe lângă domeniile de dezvoltare tehnologică menționate mai sus a acestor sisteme, trebuie menționate în mod special caracteristicile de cost ale sistemului Da Vinci și instrumentele și accesoriile individuale (costul mediu al unui complex este de 3 milioane de euro). Instruirea personalului pentru a lucra cu sistemul este posibilă numai în străinătate. O mare problemă este suportul tehnic și întreținerea sistemului în Rusia. Toate deficiențele remarcate creează premise excelente pentru promovarea dezvoltărilor de înlocuire a importurilor ale inginerilor autohtoni, ceea ce înseamnă că includerea tehnologiilor pentru crearea unui robot exoschelet pentru reabilitarea persoanelor cu funcții musculo-scheletice afectate și chirurgia asistată de robot printre prioritățile științifice. iar dezvoltarea tehnologică a Rusiei este pe deplin justificată. LITERATURĂ 1. Kraevsky S.V., Rogatkin D.A. Robotica medicala: primii pasi ai robotilor medicali // Tehnologii ale sistemelor vii. 2010. - or. 7. - Nr. 4. - P. 3-14. 2. Raportul expert-analitic „Potențialul inovațiilor rusești pe piața sistemelor de automatizare și robotică”. 2014. Raportul a fost întocmit de SRL Larza la solicitarea RVC OJSC. Http://www.rusventure.ru/ru/programm/analy-tics/docs/Otchet_robot-FINAL%>20291014.pdf. 3. Cercetare de piață pentru transparență. Piața sistemelor robotice medicale (roboți chirurgicali, sisteme robotizate de radiochirurgie neinvazivă, proteze și exoschelete, roboți de asistență și reabilitare, robotică non-medicală în spitale și sisteme robotice de răspuns la urgențe) - Analiză globală a industriei, dimensiune, cotă, creștere, Tendințe și prognoze 2012-2018. - http:// www.transparencymarketresearch.com/medical-robotic-systems.html. 4. Ar putea Titan Medical să asalteze piața de chirurgie robotică? 27 martie 2014 de Alpha Deal Group LLC. - http://alphanow.thomsonreuters.com/ 2014/03/titan-storm-robotic-surgery-market/# 5. Piața roboților de reabilitare până în 2021 - http://robolovers.ru/robots/post/783338/ry-nok_reabilitatsionnyh_robotov_do_2021_goda/ 6. Kurakova N.G., Zinov V.G., Tsvetkova L.A., Erem-chenko O.A., Komarova A.V., Komarov V.M., Sorokina A.V., Pavlov P.N. , Kotsyubinsky V.A. Model de știință „răspuns rapid” în Federația Rusă: metodologie și organizare. - M.: Editura „Delo” RANEPA, 2014. - 160 p. 1. Kraevskij S.V., Rogatkin D.A. Robototronica medicala: primii pasi ai robotilor medicali // Tehnologii ale sistemelor vii. - 2010. - Este. 7. - Nr. 4. - P. 3-14. 2. Raport expert-analitic „Potențialul inovațiilor rusești pe piața automatizării și ECONOMIA ŞTIINŢEI 201 5, T. 1, Nr. 2_______ robototronics” (2014) Raportul este întocmit de SRL „Larza” în numele SA „RVK”. http://www.rus-venture.ru/ru/programm/analytics/docs/Otchet_ robot-FINAL%20291014.pdf. mainstream 3. Cercetare de piață pentru transparență. Piața sistemelor robotice medicale (roboți chirurgicali, sisteme robotizate de radiochirurgie neinvazivă, proteze și exoschelete, roboți de asistență și reabilitare, robotică non-medicală în spitale și sisteme robotizate de răspuns la urgențe) - Analiză globală a industriei, dimensiune, cotă, creștere, tendințe și prognoză 2012-2018. - http://www.transparencymarketrese-arch.com/medical-robotic-systems.html. 4. Ar putea Titan Medical să asalteze piața de chirurgie robotică? (2014) Alpha Deal Group LLC. http:// alphanow.thomsonreuters.com/2014/03/ti- tan-storm-robotic-surgery-market/#. 5. Piața roboților de reabilitare până în anul 2021 (2015). http://robolovers.ru/robots/post/783338/rynok_reabilitatsionnyh_robotov_do_2021_goda/. 6. Kurakova N.G., Zinov V.G., Tsvetkova L.A., Ye-remchenko O.A., Komarova A.V., Komarov V.M., Sorokina A.V., Pavlov P.N., Kotsubinskiy V.A. (2014) Model de știință „acțiune directă” în Federația Rusă: metodologie și organizare // Editura „Delo” RANEPA. - 160 p. Cercenko O.V., Sheptunov S.A. Chirurgie asistată de roboți și exoschelete de roboți pentru reabilitare: lideri tehnologici mondiali și perspective ale Rusiei (Direcția Programelor Științifice și Tehnice de Stat, Moscova, Rusia; Institutul de Design-Informatică Tehnologică Academia Rusă de Științe, Moscova, Rusia) Rezumat. A fost analizată activitatea de publicare și brevetare în ceea ce privește două domenii în curs de dezvoltare în domeniul robototronicii medicale: roboți-exoschelete pentru reabilitarea persoanelor cu afecțiuni musculo-scheletice și chirurgia asistată de robot. Au fost identificate discrepanțe în structura fluxurilor de publicații și brevete globale și naționale. Au fost dezvăluite dezavantaje ale inovațiilor străine privind chirurgia asistată de robot, care creează premise pentru promovarea inovațiilor de substituție a importurilor ale inginerilor autohtoni. Cuvinte cheie: chirurgie asistată de robot, roboți-exoschelete pentru reabilitarea persoanelor cu afecțiuni musculo-scheletice, lideri în tehnologie, abilitate competitivă, analiză scientometrică, analiză de brevete. noul document de reglementare PLANURI DE CERCETARE RAS APROBATE ACUM DE FANO Decretul Guvernului Federației Ruse din 29 mai 2015 nr. 522 „Cu privire la unele aspecte ale activităților Agenției Federale a Organizațiilor Științifice și ale Instituției Federale pentru Bugetul de Stat „Academia Rusă de Științe” În conformitate cu noile reguli de coordonare a activităților FANO și RAS, acesta din urmă trebuie să se coordoneze cu planurile de cercetare FANO elaborate de organizațiile științifice în cadrul Programului de cercetare științifică de bază al Academiilor de Științe de Stat pentru 2013-2020. FANO aprobă, de comun acord cu RAS, programe de dezvoltare a organizațiilor științifice, precum și sarcini de stat pentru efectuarea cercetărilor științifice fundamentale și exploratorii ale organizațiilor din subordinea agenției. Dacă între agenție și RAS apar neînțelegeri de nerezolvat, munca de depășire a acestora este transferată vicepreședintelui Guvernului, care coordonează activitatea organelor executive federale în problemele politicii de stat în domeniul științei. 130 _________________________________________ ECONOMIA ŞTIINŢEI 2015, Vol. 1, Nr. 2
