O Robotach

"Robota" , sztuczną istotę stanowiącą imitację człowieka, zdyscyplinowaną, wydajną i wolną od uczuć, wymyślił czeski pisarz Karel Capek, który w 1920 napisał dramat fantastyczno-naukowy "R.U.R.- Roboty Uniwersalne Rossuma". Jest to jedno z niewielu słów słowiańskiego pochodzenia które weszły do światowego języka współczesnej nauki i techniki.

Obecnie liczba ludzi na Ziemi przekracza sześć miliardów, towarzyszy im coraz mniejsza liczba organizmów żywych oraz niespełna milion, coraz bardziej "inteligentnych" robotów.

Robotyka, jako dyscyplina techniczna, zajmuje się syntezą pewnych funkcji człowieka poprzez wykorzystanie mechanizmów, czujników, zespołów wykonawczych i komputerów. Robot składa się z mechanicznego manipulatora, systemu sterowania i programowania. Wśród działów robotyki wyróżnia się obecnie dział pod nazwą: robotyka medyczna i rehabilitacyjna, który obejmuje manipulatory i roboty do celów chirurgii, terapii, protetyki i rehabilitacji. Służą do wspomagania niedowładów kończyn człowieka, obsługi pacjentów. Manipulatory rehabilitacyjne mogą być sterowane ruchami głowy, brody, gałki ocznej itp. Bardzo szybko rozwija się zastosowanie robotów do obsługi pacjentów oraz osób niepełnosprawnych. Zrobotyzowane urządzenia pomagają we wszystkich życiowych zadaniach takich jak przemieszczanie się, spożywanie posiłków, prostych pracach mechanicznych, nauce i rozrywce. Robot-pielęgniarka HelpMate poruszając się po budynku szpitalnym rozwozi posiłki, pomaga znaleźć pacjentom drogę itp.

Roboty medyczne stanowią wielki potencjał dla chirurgii, zwiększając jej precyzje i ułatwiając dostęp małoinwazyjny do obszaru operacji. Dzisiaj to są głównie telemanipulatory, czyli po jednej stronie robota mamy człowieka, który wydaje decyzje dotyczące ruchu i zadań do wykonania, a po drugiej stronie jest efektor, końcówkę narzędzia wykonującą zadania w określonej przestrzeni roboczej. W chirurgii stosowane są generalnie cztery typy zrobotyzowanych systemów.

Roboty zastępujące asystenta w czasie operacji. Przy ich pomocy takich robotów jak AESOP(Computer Motion, USA - obecnie nieprodukowany) lub EndoAssist (Armstrong Healthcare Ltd, High Wycombe, Wlk.Brytania) chirurg może samodzielnie sterować położeniem kamery endoskopowej, służącej jako jego "oczy" w zamkniętym obszarze pola operacji.

Roboty chirurgiczne. Telemanipulatory wyposażone w precyzyjne narzędzia są stosowane z coraz większym powodzeniem w wielu dziedzinach chirurgii. Jako, że stanowią równocześnie systemy telechirurgiczne, umożliwiają wykonywanie operacji na odległość. W tej chwili stosowane są klinicznie amerykańskie roboty da Vinci (produkowane przez firmę Intuitive Surgical). W Polsce powstały prototypowe roboty pod wspólną nazwą Robin Heart. Robot, teleoperator z komputerem nadzorującym pozwala na przeskalowanie ruchu manipulatora, którym "operuje" chirurg, na odpowiednio dokładne ruchy narzędzi. Poza tym umożliwia usuwanie drżenia dłoni. Dzięki wysokiej jakości toru akwizycji, przesyłu i przetwarzania obrazu tele-manipulatory mogą zapewnić operatorowi znacznie lepszą widoczność pola operacyjnego z możliwością dokonywania powiększeń (nadzór ruchem odbywa się za pomocą obserwacji wzrokowej). Wprowadzono eksperymentalnie sterowanie głosem nie tylko kamery, ale również i innych urządzeń stanowiących wyposażenie sali operacyjnej (system Hermes).

Roboty nawigacyjne (bierne)- służą do dokładnego pozycjonowania i utrzymują prawidłowy tor narzędzia. Stosowane są głównie w procedurach neurochirurgicznych, do biopsji, np: VectorVision (BrainLab, Cambridge, Wlk.Brytania), NeuroMate (Integrated Surgical Systems,USA)

Roboty chirurgiczne, nawigacyjne (czynne) pracujące jako narzędzia wykonawcze w systemie odwzorowania trajektorii określone podczas planowania przedoperacyjnego (nawigacyjne czynne) np. stosowane do operacji radiochirurgicznych: CyberKnife (Accuray Inc,USA), neurochirurgicznych: Roboscope (Imperial College, Londyn) oraz operacji ortopedycznych: Robodoc (Integrated Surgical Systems, USA).

Robotyka medyczna chirurgiczna to względnie młoda dziedzina techniki. W drugiej połowie lat 80-tych rozpoczęto pierwsze eksperymenty kliniczne w neurochirurgii i ortopedii. W 1985 r. -orientacja igły do biopsji z mózgu - 52 letni mężczyzna został umieszczony na stole skanerze tomografu CT , i robot został użyty do pozycjonowania i do orientacji rurki-prowadnicy dla igły biopsyjnej. Zastosowano tu robota przemysłowego PUMA 560. Eksperymenty zostały przerwane ze względów bezpieczeństwa. W Grenoble testowano NeuroMate robot zintegrowanego systemu operacji neurochirurgicznych. W USA R.Taylor związany z IBM rozwinął system stosowany w ortopedii zwany później ROBODOC. Do tego samego celu w Niemczech powstał CASPAR. B.Davies w London Imperial College - robot do operacji prostaty. Chirurdzy rozwijając technikę endoskopową wykonywania zabiegów napotkali barierę fizycznej dokładności człowieka w przypadku prób wykonywania operacji pomostowania naczyń wieńcowych. Na początku 1998r w Paryżu (Loulmet-Carpentier 1998) oraz w Lipsku (Falk-Mohr 1998) przeprowadzono pierwsze operacje kardiochirurgiczne - zastawki mitralnej i pomostów aortalno-wieńcowych - stosując urządzenia noszące pełne znamiona robotów kardiochirurgicznych; amerykański robot da Vinci. Nie przypadkiem jedyne stosowane obecnie klinicznie roboty kardiochirurgiczne wywodzą się z zarzuconego programu wojen gwiezdnych prowadzonego przez NASA ( firma Computer Motion CMI) oraz Pentagon ( firma Intuitive Surgical IS). Pierwszy system pozycjonowania endoskopu wprowadziła w 1994 na rynek firma Computer Motion (Goleta, CA).

Obecnie coraz chętniej roboty są wykorzystywane jako mechaniczni asystenci do pomocy w czasie wykonywania zabiegów chirurgicznych. Zabiegi chirurgiczne wykonywane są przy pomocy coraz lepszych, precyzyjniejszych narzędzi, ale to pewna dłoń, doświadczenie i wyobraźnia chirurga stanowią o sukcesie operacji.

Wprowadzenie robotów w miejsce chirurgów asystujących lub prowadzących przyniesie określone efekty ekonomiczne i umożliwi wykonanie zabiegów w sytuacjach trudnych takich wojna, epidemia, podróż kosmiczna, lub innych przypadkach, w których wystąpi brak fachowego personelu. Stosowanie robota asystującego może być efektywniejsze i wygodniejsze niż pomoc asystenta. Roboty nowej generacji mogą spowodować skrócenie czasu zabiegu. Roboty, jako pierwsze w historii narzędzie do wykonywania operacji stanowią środek umożliwiający wykonanie operacji uprzednio zaplanowanej i przetrenowanej na stanowiskach symulacyjnych.

Rodzina polskich robotów Robin Heart ma szanse stać się powszechnie stosowanym przez chirurgów wysokiej klasy systemem technicznym i telemedycznym umożliwiającym wykonywanie części operacji w sposób mniej inwazyjny, precyzyjny, bezpieczny dla pacjenta i chirurga.