Российский робот-хирург – с каким проблемами сталкиваются проекты и как их решить?

Проведение медицинских операций с использованием роботизированных систем управления сегодня даёт возможность в полуавтоматическом режиме осуществлять хирургом необходимые воздействия на пациента, пользуясь при этом дистанционным телеуправляемым механизмом – манипулятором. А еще – в автоматическом режиме перейти на массовое выполнение однотипных операций, выполняемых непосредственно роботом.

История возникновения и первые опыты практического применения роботов-хирургов

Появление такого рода помощников в середине 1980-х годов существенно облегчило работу хирургов и их ассистентов, практически приблизив к нулю всевозможные операционные риски. Роботизированные операции, сводящие к минимуму степень воздействие на организм человека, задействуя малые области вмешательства, и в значительной степени уменьшающие уровень травм на тканях, стали находить повсеместное применение во многих странах мира.

Операции, возможность осуществления которых ранее ставилась под сомнение, стали вполне осуществимыми с помощью средств роботизированной хирургии. И что особенно важно и актуально к настоящему времени: у врачей появилось средство дистанционно воздействовать на больного, не подвергая риску заражения инфекционными заболевания собственные жизни.

Об этом же свидетельствует хронология дальнейших событий:

  • 1985 год, Ванкувер (Канада). Первый созданный в медицине робот Arthrobot, управляемый с помощью голоса, манипулирует и позиционирует ноги пациента в процессе проведения операции. Что дало возможность в течение года осуществить порядка 60 процедур артроскопического характера. Дальнейшее развитие хирургической робототехники привело к созданию робота-медсестры, играющей роль ассистента по передаче необходимых медицинских инструментов, и манипулятора-руки, столь востребованной в условиях медицинских лабораторий.
  • 1985 год. Первая операция на головном мозге, выполненная через посредство промышленного робота-манипулятора PUMA-560 была произведена успешно. В 1988 году опыт применения этого робота был использован во время выполнения операции на предстательной железе.
  • Конец 80-х годов прошлого века. Разработки лондонских учёных – робот PROBOT, незначительные размеры которого вкупе с высокой точностью воздействия, при отсутствии усталости со стороны проводящего операцию врача-хирурга – оказались весьма востребованными во время операций на простате.
  • 1992 год. Революционные изменения в область ортопедии – при проведении операций на тазобедренных суставах – вносит система ROBODOC (Integrated Surgical Systems и IBM), прошедшая одобрение в профильном Управлении США (FDA);
  • 1992 год. Юлан Ванг – сотрудник Калифорнийского университета из Санта-Барбары – конструирует робот-лапароскоп AESOP, который через пару лет получил систему голосового управления.
  • 1993 год. Под руководством профессора Кеннета Солсбери студент MIT Ахил Мадхани создаёт телеманипулятор Blac Falcon, ставший прототипом манипуляторов Lenny и Mona, а также аппаратов известнейшей хирургической системы da Vinci первого поколения изделий.
  • 1995 год. Созданная Ю. Вангом компания Computer Motion Inc приступает к серии испытаний трёхрукой системы ZEUS, реализующей в себе принцип управления: ведущий-ведомый.
  • 1995 год. Инженер Роберт Янг совместно с венчурным инвестором Джоном Фройндом учреждают Intuitive Surgical – компанию, сосредоточившую в своих руках все возможные лицензии и патенты того времени в области дистанционной хирургии. В результате чего, ей удалось к 1 апреля 2021 года обеспечить себе лидирующие позиции на рынке, позволившие реализовать к тому времени 6 142 робота всех поколений da Vinci.

Da Vinci

Носящая это название хирургическая робот-ассистированная система, в силу своих достоинств, так приглянувшихся практикующим хирургам, стала невероятно популярной во всём мире. Её принципиальное отличие от альтернативных разработок конкурентов заключается в возможности оптимального перехода от операций, выполняемых непосредственно руками хирурга, к операциям, проводимым посредством использования самого da Vinci.

Врач не чувствует разницы, эффект точки опоры полностью отсутствует. Создаётся такое ощущение, как будто пальцы оперирующего хирурга пребывают внутри человеческого тела.

В условиях малоинвазивной хирургии – хирургии малых воздействий – это оказалось критическим. Вот почему общее количество операций, проведенных с помощью da Vinci, в 2012 году достигло 200 тыс. случаев. А к 2021 году суммарное количество всех, проведённых посредством его использования, хирургических вмешательств преодолело планку в 10 млн воздействий!

Da Vinci сегодня, это:

  • свыше 6500 функционирующих робот-хирургических систем;
  • 67 государств, воспользовавшихся услугами и изделиями компании Intuitive Surgical, включающих в себя и Россию, располагающую 33 роботами подобной модификации;
  • 55 000 специально обученных искусству использования роботов хирургов;
  • четвёртое поколение изделий, представленное моделями da Vinci X, Xi, однопортовой системой (SP);
  • инновационная эндолюминальная Ion-система, позволяющая выполнять роботизированную биопсию лёгочной ткани.

С помощью da Vinci проводятся десятки разнообразных операций на самых различных органах. Так совсем недавно было объявлено об успешной пересадке почки 39-летнему пациенту в одной из российских клиник.

Весящий 500 кг аппарат, оснащённой системой 3D изображения и многочисленными джойстиками управления необходимыми инструментами, содержит в себе:

  • блок управления, находящийся в распоряжении оперирующего хирурга;
  • исполнительное устройство, выполненного в виде четырёхрукого робота-манипулятора, функции рук которого заключаются в удержании в нужном положении видеокамеры, повторении действий оперирующего врача и ассистировании.

Казалось бы, что такое положение дел должно всех устраивать. Но нет…

Возможный достойный ответ российских разработчиков американскому роботу-хирургу Da Vinci

Не пытаясь вдаваться в технические детали и подробности, которые по вполне понятным причинам держаться пока что в секрете, рассмотрим ряд важных информационных сообщений, касающихся вопросов создания хирургической робототехники в Российской Федерации. И не просто робототехники, а изделий способных составить сильнейшую конкуренцию действующим моделям зарубежных разработчиков.

5 апреля 2017 года состоялась одна из первых презентаций робота-хирурга отечественного исполнения. Предварительная стоимость совместной разработки Института конструкторско-технологической информатики Российской академии наук (ИКТИ РАН), кафедры урологии МГМСУ и ФАНО оценена в 600 тыс. рублей на одно готовое изделие. По сравнению с альтернативными вариантами от зарубежных производителей, модель имеет меньшие габариты и вес, и при этом отличается повышенной точностью выполнения хирургических воздействий.

Работа над этим изделием началась ещё в 2014 году. Модель принципиально другой архитектуры по сравнению с da Vinci прошла апробацию на животных. В сентябре 2022 года планируется проведение первых испытаний на живом человеческом организме.

9 ноября 2019 года в своём пресс-релизе Российский фонд прямых инвестиций (РФПИ) заявил об окончании первого этапа инвестирования в Assisted Surgical Technologies (AST) – российского разработчика роботов-хирургов. Технологические наработки которого в десятки раз превосходят все существующие на сегодняшний момент времени аналоги в отношении точности воздействия и набора всевозможных хирургических операций. Внедрение моделей от AST позволит в 5 раз снизить стоимость операций выполняемых с помощью роботов, даст возможность переломить в пользу России ситуацию на мировых рынках, выполнять к 2024 году – дата планируемого изготовления 350 роботов – до 140 тыс. ежегодных операций. Финансовое участие в проекте принимают соответствующие фонды Китая, Японии, ряда стран Ближнего Востока.

И это отнюдь не все организации, заинтересованные в дальнейшем продвижении роботов-изделий. О создании своего роботизированного медицинского манипулятора «РММ-2» не так давно заявило «Специальное конструкторско-технологическое бюро прикладной робототехники» – «СКТБ ПР».

Потенциальный рынок роботов медицинской направленности ещё в 2020 году превысил отметку в 5 млрд долларов. Разработчикам осталось лишь делом доказать свои претензии на завоевание значительной ниши на нём. Обеспечивая при этом возможность получать столь востребованную услугу жителям нашей страны, испытывающим в ней острую необходимость.