3 1 0 Л А П А Р О С К О П И Ч Е С К А Я Х И Р У Р Г И Я
ственных, созданных из золота женщинах, очень похожих па живых. Само слово «робот» впервые было использовано чехословацким драматургом Карелом Чапеком в I921 г. в его пьесе "R.U.R" (Possums Universal Robots — Универсальные роботы Россума), своеобразном обвинении чрезмерно индустриализованной науки. Чапек применил чешские слова "robota", которое обозначало обязательную, принудительную работу, и "robotnik" , т.е. крепостной. В этой пьесе Россум и его сын создали человекоподобных существ (гуманоидов), с тем чтобы использовать их в качестве слуг для людей. Эти человекоподобные существа в итоге оказались достаточно своенравными, восстали против своих хозяев и убили их. "R.U.R" подтолкнула Фрица Ланга (Fritz Lang) к созданию произведения "Metropolis", в котором робот был описан как популярный лидер народных масс, который работал в большом городе и подстрекал людей к насилию.
Писатель, который внес наибольший вклад в ш ирокую популяризацию роботов и которому фактически принадлежит право первого использования термина «роботы», был американец русского происхождения Айзек Азимов. Его девять произведений о роботах были опубликованы в 40*х годах нашего века. Он прогнозировал некоторые проблемы, которые пока еще не возникли, но опасность возникновения которых все еще существует. В своей повести «С тальные пещеры», появившейся в 1942 г., писатель сформулировал и развил три закона о роботах, которые в настоящее время все еще имеют очень большое значение для современных создателей и пользователей «умных» роботов.
1. Робот не имеет права причинить вред человеку, или своим бездействием допустить, чтобы человеку был причинен вред.
2. Робот всегда должен повиноваться приказам человека, за исключением тех случаев, когда эти приказы противоречат первому закону
3. Робот должен заботиться о своей безопасности, если это не противоречит первым двум законам.
Однако, хотя наше предвзятое мнение по отнош ению к роботам и ожидания видеть их именно такими, какими мы себе их представляем, в основном сформированы массовой культурой, реально создаваемые роботы в значительной степени отличаются друг от друга и, как правило, внешне не похожи на человека и не обладают тем качеством, которое мы называем умом. Создаваемые в настоящее время роботы в своем развитии прошли три основные ступени — механические игрушки*автоматы, компьютеры и промыш ленные роботы.
АВТОМАТЫ
Одни из самых первых упоминаний о механических приспособлениях — автоматах уходят своими корнями в Грецию (I в. п. э.) и, вероятнее всего, несколько преувеличены. Говорят, что Герон из Александрии сконструировал механических птиц, которые летали и пели. Однако истинные автоматические машины не создавались вплоть до 1759 г., когда часовых дел мастер Джон Харрисоп (John Harrison) сконструировал для Британского Адмиралтейства хронометр, обладавший очень высокой точностью. В качестве подарков членам королевской семьи и богатым согражданам современники Джона Харри* сопа создали несколько модификаций его часового механизма в виде «живых
Р О Б О Т Ы В Х И Р У Р Г И И
311
автоматов». Одной из самых знаменитых игрушек того времени был механический утенок, сконструированный Жаком дс Вокансопом (Jacques de Vaucanson). Этот утенок мог крякать, пить, есть, «переваривать» съеденную им пищу и даже выделять «переваренную» пищу из заднего прохода. Другой знаменитой механической игрушкой того времени был автомат*гуманоид, способный играть на флейте. Полагают, что самым сложным и многосторонним часовым механизмом*автоматом был гуманоид, сконструированный Генри Майлардетом (Henri Maillardet) приблизительно в 1805 г.: он мог писать и рисовать.
При помощи сложного набора кулачков, стержней и рычагов можно было создавать и сохранять различные программы, которые позволяли гуманоиду рисовать достаточно сложные рисунки и писать стихи.
КОМПЬЮТЕРЫ
Можно сказать, что компьютеры явились как бы прямыми потомками часовых механизмов. На основе сложного часового механизма Чарльз Бабсдж (Charles Babbage) разработал первый цифровой компьютер для общих целей, который он назвал аналитической машиной. Однако некоторые узлы он не смог сконструировать на практике с точностью, необходимой для того, чтобы полностью построить компьютер. Не так давно группа ученых взялась завершить проект Чарльза Бабеджа и продемонстрировала, что его машина может хорошо работать.
Никто не знает, как бы могла повернуться история, если бы Чарльз Ба* бедж имел достаточную техническую поддержку и внедрил в жизнь компьютеры еще в XIX веке. Эта точка зрения легла в основу недавно опубликованной книги Уильяма Гибсоиа (William Gibson) и Боба Стерлинга (Bob Sterling), озаглавленной «Машина, которая меняет все» [2]. Однако, как и большая часть технических нововведений, компьютеры до широкого внедрения их в жизнь выдержали достаточно серьезную войну. Руководствующиеся необходимостью раскрыть сообщения Германии, закодированные специальной шифровальной машиной во время второй мировой войны, британская группа дешиф* ровальщиков криптограмм, возглавляемая блестящим математиком Аланом Ту* рипгом (Alan Turing), создала один из первых компьютеров, который получил название «Колосс» [4]. Это был компьютер, работающий па электронных лампах, который мог считывать данные с перфорированных бумажных лепт и позволил англичанам читать германскую секретную информацию. После второй мировой войны разработки в этой области велись главным образом учеными в США, где в университете штата Пенсильвания в 1949 г. был создан первый крупный электронный компьютер — элелстроиный цифровой интегратор и калькулятор (ENIAC). В этом компьютере были использованы 18 ООО
стандартных электронных ламп. Весь компьютер занимал площадь 167,3 квадратных метра (или 1800 квадратных футов) и потреблял около 180 000 ватт электроэнергии. Для обслуживания этого компьютера требовалось очень большое число высокообразованных и опытных технических сотрудников. Создание этого компьютера явило собой рождение повой науки, которая с тех нор интенсивно развивается. В наше время компьютеры с гораздо большими вычислительными возможностями, чем ENIAC, можно увидеть в любом магазине, где продаются электронные товары, причем некоторые из этих компьютеров могут свободно разместиться на ладони человека. Помимо значительного
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
3 1 2
Л А П А Р О С К О П И Ч Е С К А Я Х И Р У Р Г И Я
вклада в развитие программного обеспечения для создания роботов, современные компьютеры имеют очень большие возможности в работе по созданию искусственного разума, компьютерной речи и распознавания голоса.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ
Началом эры использования промышленных роботов можно считать изобретение сложных фабричных станков во время промышленной революции. Одним из самых значительных событий в этой области было создание автоматического жаккардового ткацкого станка, работающего па перфокартах. Этот станок был предложен Жозефом Мари Жаккардом (Joseph Marie Jacquard) в 1804 г. Создание этого станка считается началом автоматизации промышленности, а Жозефа Жаккарда сегодня заслуженно называют дедушкой современных промышленных роботов. Отцом же промышленных роботов считается Ж озсф Эн* гельбергер (Joseph F. Engclberger), который явился основателем фирмы Unimation (слово, образованное из двух слов — «univcrsal automation)), что означает «универсальные автоматы»), первым производителем промышленных роботов. Первые так называемые апимэйты ("Unimates"), произведенные в 1961 г., представляли собой механические приспособления с ограниченной обратной связью и могли быть запрограммированы на выполнение только какой*либо одной конкретной программы. Внешний вид их не имел ничего общего с роботами, описываемыми в научно*фантастической литературе, и отдаленно они напоминали руки, оборудованные различными инструментами. Эти первые роботы были относительно простыми механизмами, и использовали их в основном в тех ситуациях, когда было необходимо выполнять какую*либо одну простую повторяющуюся и нередко опасную операцию . Чащ е всего эти первые машины применяли для выполнения литья под давлением, крайне неприятной, да и небезопасной для людей работы. В 70*е годы промышленные роботы усовершенствовались, их начали использовать для обучения и выполнения механических функций, которые упрощали выполнение сложной задачи. Роботы 80*х годов отличались уже способностью использовать в своей деятельности различные формы чувствительности. Разработки в этой области берут свое начало с середины 60*х годов, они проводились в научно*исследовательском институте в Стендфорде (SR1) и институте промышленных технологий в Массачусетсе (М1Т). SRl*роботы, которые носили название «Шейки)) (Shakey), явились попыткой объединить специальные разрешающие алгоритмы и распознающие различные рисунки программы, что позволяло идентифицировать различные объекты по их профилям в телевизионном изображении [3].
Определение и классификация
Ассоциация промышленных роботов (RIA) в СШ А определила робот как «реп* рограммирусмый многофункциональный манипулятор, сконструированный таким образом, чтобы перемещать различные материалы, предметы, инструменты или специализированные приспособления посредством специальных программ для выполнения различных задач» [5]. Согласно этому определению, такие механизмы, как телеоператоры и манипуляторы, не могут называться роботами (до тех пор, пока они не станут «репрограммироваипыми»).
Р О Б О Т Ы В Х И Р У Р Г И И
313
тогда как лифты могут. Возможно, необходимо какое*то более общее определение роботов, в которое бы входила категория «автоматических механизмов». Достаточно удобная и изящная схема классификации роботов была предложена Vucobratovid [7]. Ниже приведена эта схема в некоторой модификации.
1.Автоматические (включая хирургические системы*роботы, такие как Robodoc):
• с фиксируемыми программами;
•рспрограммируемыс;
•адаптивные;
•обладающие разумом.
2.Роботы с дистанционным управлением (включая большое число манипуляторов*роботов, используемых в телсоператорских системах):
•непосредственно управляемые человеком;
•работающие в режиме master*slave (копирующие действия человека);
•полуавтоматические;
•роботы*надзиратели (контролеры, или наблюдатели);
•роботы, работающие в режиме диалога.
3.Роботы с ручным управлением или с голосовой активацией (включая роботов — ассистентов хирурга):
•сбалансированные;
•экзоскелетные.
B.Мобильные системы*роботы (например, микророботы*эндоскопы).
C.Информационные и управляющие системы*роботы (например, роботы*тренажеры в эндоскопии или лапароскопической хирургии).
Роботы в хирургии
Одной из главных проблем, возникающих при использовании аналогов промышленных роботов в хирургии, является тот факт, что эти две области (хирургия и промышленность) значительно отличаются друг от друга. Во*первых, в промышленности роботы обычно выполняют свои манипуляции па неживых объектах, тогда как в хирургии роботы должны манипулировать на живом человеке. Во*вторых, промышленные роботы могут осуществлять несколько попыток для того, чтобы добиться правильного выполнения поставленной задачи. Излишне говорить, что это совершенно неприемлемо во время выполнения хирургических операций. В*третьих, промышленные роботы в основном осуществляют свои манипуляции па неподвижных и неменяющихся объектах, выполняя одни и те же повторяющиеся движения вновь и вновь. В хирургии вес происходит совершенно иначе, поскольку параметры работы роботов фиксированы значительно менее жестко и все пациенты отличаются друг от друга.
ТРАВМАТОЛОГИЯ И ОРТОПЕДИЯ
Травматология и ортопедия представляет собой, вероятно, те области хирургии, где роботы можно использовать наиболее полно. Одним из самых изве*
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
3 1 4
Л А П А Р О С К О П И Ч Е С К А Я Х И Р У Р Г И Я
стиых таких примеров является система Рободок (Robodoc) [8]. Эта система, которая в значительной степени помогает хирургу в работе, недавно вновь была представлена на международном форуме, посвященном современным достижениям в технологии и использовании роботов, проходившем в Токио. Система Robodoc продемонстрировала, что наиболее эффективно роботы могут сотрудничать с хирургом, нежели заменять его полностью . В травматологии и ортопедии роль робота состоит в механическом создании полости необходимых размеров и формы для установки протеза тазобедренного сустава при полном протезировании бедра (THR). Перед операцией первым этапом работы системы Robodoc является создание трехмерной модели бедра и тазобедренного сустава пациента на основании данных компьютерной томографии (КГ). После этого хирург выбирает необходимую модель протеза из тех, которые загружены в базу данных компьютерной системы. Далее Robodoc использует эти данные для формирования полости, необходимой для установки протеза. Формирование полости происходит при помощи наложения специальных точек, создаваемых в компьютере, на соответствующие точки в области тазобедренного сустава человека. Этот процесс осуществляется с помощью трех крошечных титановых локаторов (в виде булавок), имплантированных в область тазобедренного сустава пациента перед выполнением компьютерной томографии. Далее ногу пациента фиксируют в определенном положении при помощи специального бедренного фиксатора, который также оборудован чувствительным датчиком для обнаружения лю бы х движений . Преимущества использования такой компьютерной системы в хирургии тазобедренного сустава состоят в том, что получающаяся при этом полость с очень большой точностью соответствует поверхности головки протеза. Это в значительной степени улучшает исходы операций с использованием бесцемеитпых протезов, поскольку, как показали специальные исследования, рост костной ткани ис может происходить через относительно широкую щель, которая, как правило, получается при применении ручной обработки кости. Кроме того, риск возникновения интраоперационных переломов бедра, которые нередки при использовании молотка и долота, снижается до минимума. Во время дополнительных исследований, выполненных с помощью специальных компьютерных программ в научно*исследовательском центре Уотсона (W atson), был также разработан алгоритм, при помощи которого, рассчитывая соответствующую траекторию введения протеза, можно было установить, насколько успешно выполнена его имплантация [9].
К другим оперативным вмешательствам в травматологии и ортопедии, в которых принимают участие роботы, относится полное протезирование коленного сустава (TKR). Традиционные методы выполнения этой операции оставляли желать лучшего, поскольку при этом очень часто допускались ошибки при установлении правильного угла и положения различных компонентов протеза сустава. Одним из слабых мест традиционной операции является то, что во время операции выделяются только самые края костей, что значительно усложняет принятие правильного решения и затрудняет выравнивание протеза. Различные фиксирующие приспособления и шаблоны также могут быть источником ошибок, поскольку разные фирмы*производители имеют различные стандарты, которые зависят от их собственных алгоритмов установки подобных протезов. Эти системы также предполагают, что у всех пациентов должна быть структура костей, приблизительно соответствующая определенной усредненной модели, на которой и базируется данная система. При выполнении полного протезирования коленного сустава при помощи роботов опера*
Р О Б О Т Ы В Х И Р У Р Г И И
315
ЦНЯ состоит из трех этапов — формирования образа сустава и создания его трехмерной модели: интерактивного планирования, выбора протеза и выполнения расчетов; и наконец, подгонки поверхностей костей к поверхности протеза.
Группа специалистов, возглавляемая Kicnzle [9], работающая в Медицинском колледже Северо*западного университета, использовала промышленный робот под названием Пума 560 (Puma 560) и модифицировала его для своих целей. Тот же путь работы с роботами был предложен группой ученых из Болоньи [12]. Помимо повышения точности в выравнивании и подгонке протеза, при проведении полного протезирования коленного сустава с использованием роботов также уменьшалось время операции, снижался риск развития послеоперационных гнойных осложнений. Кроме того, при использовании таких роботов появится возможность выполнения малоипвазивных (артроско* пических) операций па коленном суставе с введением микроимплаитатов через небольшие разрезы кожи.
НЕЙРОХИРУРГИЯ И РАДИОХИРУРГИЯ
Становится практически неизбежным, что роботы, наряду с развитием компьютеров и компьютерных изображений, будут играть значительную роль в развитии нейрохирургии, поскольку очень высокая потенциальная точность новых технологий особенно важна во время выполнения хирургических операций на головном мозге, а также являются следующим шагом в логическом развитии существующих в настоящее время стереотаксических систем. Кроме того, манипуляции инструментами во время операций на головном мозге относительно просты, а операционное поле, как правило, надежно обездвижено. Развитие роботов и компьютерных технологий в последнее время продвинулось от компьютерных систем — помощников хирурга, до таких роботов, чья цель состоит в «выполнении операций на головном мозге без всякого вмешательства руки человека». Примером таких роботов служит искусственная рука, сконструированная группой ученых в Институте неврологии в Италии. Эта механическая рука может манипулировать различными инструментами и приборами, такими как эндоскопы, ультразвуковые зонды*датчики или CCD* камеры1 [13]. Эта механическая рука, которая заполнена электромагнитными тормозами и датчиками, может осуществлять слияние интраоперациониого образа с трехмерным анатомическим образом, полученным до операции по данным компьютерной томографии, магнитно*ядерной томографии или дан* пых DSA. Специальные фиксаторы с датчиками используются в качестве общей справочной системы для воссоздания образа и для калибровки «хирургической» руки. В этом примере робот используется в основном только в качестве поставщика информации. С другой стороны, система МИНЕРВА (MINERVA), впервые представленная в 1991 г. па международной конференции, посвященной современным достижениям в области роботов, сконструирована таким образом, чтобы максимально уменьшить роль человека в управлении движениями и действиями роботов [14]. Этот робот (MINERVA) был сконструирован с целью использования его вместе с компьютерным томографом, с КОТО]
1 В отечественной литературе Принят термин «ПЗС» — приборы зарядовой связи,— П р и м е ч . пер .
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
3 1 6
Л А П А Р О С К О П И Ч Е С К А Я Х И Р У Р Г И Я
рым
робот
связан при помощи
стереотаксической рамки
Брауна
Робсрт*
са — Уэлса
(Brown — R o b erts —
Wells), фиксированной к
голове пациента, с
тем чтобы сформировать особую справочно*копсультативпую систему между роботом и образами, получаемыми при компьютерной томографии. Робот сам по себе может быть представлен в виде механизма, который держит инструменты. Он обладает семью степенями свободы и может манипулировать самыми разными инструментами, например скальпелями, электродрелями, сверлами, иглами, биопсийными зондами, электродами для элсктрокоагуляции и т.д. 11еред создателями этого робота стояла цель достигнуть точности движений до 0,1 мм. Когда хирург принимает решение, в какой точке головного мозга необходимо выполнять манипуляцию, он вводит эти данные в поддерживающие программы, и на основании этих данных компьютер предлагает локализацию поверхности черепа, откуда лучше всего при помощи инструментов можно достичь искомой точки внутри головного мозга. Эту систему можно также использовать для введения радиоактивной капсулы в необходимую точку внутри головного мозга человека. Роботы также используются в относительно новой области — уменьшения степени поражения пациента во время рентгенотерапии. Это было продемонстрировано группой ученых, работающих под руководством Schweikard [15], которые доказали, что если выполнять облучение опухоли на основе расчетов компьютера, то доза облучения всего организма пациента в значительной степени снижается. Вероятно, что эту систему можно связать с роботом, который осуществляет рентгенохирургические операции с использованием специального оборудования.
ОФТАЛЬМОЛОГИЯ
Операции в офтальмологии представляют собой другую область, где с большой пользой могут быть использованы роботы и компьютерные технологии, поскольку все движения инструментами во время выполнения некоторых операций должны быть выверены до микрона. Неоценимую помощь во время таких операций (например, при оперативном лечении тромбоза вен сетчатки) оказывают так называемые микроманипуляторы, обладающие шестью степенями свободы [16] и работающие под контролем компьютеров. Хирургу при помощи только руки и глаза без компьютерной поддержки выполнить такие операции практически невозможно.
Такие операции, как удаление хрусталика или радиальная кератотомия, которые в настоящее время выполняются «вручную», также можно проводить при помощи роботов и компьютерных технологий [17]. Группа ученых из Японии разработала так называемую лазерную сканирующую систему для лечения астигматизма и выполнения радиальной кератотомии, а также для поверхностной аблации для изменения угла преломления светового луча и коррекции зрения [18]. В этой системе гелий*неоновый лазер измеряет форму и кривизну роговицы, тогда как ультразвуковой пульсирующий лазер выполняет разрезы тканей. Коллимация обоих лучей выполнена по одной и той же оси, а сканирование в двухмерной плоскости осуществляется гальванометром.
УРОЛОГИЯ
В Королевском колледже в Лондоне группа ученых в течение длительного времени работала над проектом создания нескольких роботов, которые оказы*
Р О Б О Т Ы В Х И Р У Р Г И И
317
вали бы помощь при выполнении хирургических операций [12]. Одним из наиболее удачных проектов оказался робот для выполнения трапсурстралыюй резекции предстательной железы. Было показано, что робот может полностью выполнить эту операцию в течение 5 мин; время операции, таким образом, значительно уменьшается. Авторы этого проекта начали работать с моделью шестиоссвого стандартного робота ПУМА 560 (PUMA 560), по для того, чтобы до минимума свести риск осложнений и максимально повысить безопасность оперативного вмешательства, они были вынуждены разработать свою собственную модель. Эти ученые также начали применять пассивную мапипу* ляционпую систему, с тем чтобы облегчить введение иглы при выполнении чрескожной нефролптотомпи.
ХИРУРГИЯ ПЕЧЕНИ
Для оперативного лечения рака печени была разработана компьютерная хирургическая система, выполняющая резекцию и сферическую лазерную коагуляцию печени. При этом по данным компьютерной томографии воссоздается трехмерная модель печени, оценивается объем опухолевой ткани, после чего эта модель проецируется на модель организма пациента. Затем при помощи пассивного манипулятора под контролем компьютерной системы в ткань опухоли вводится специальная игла для получения дополнительной информации.
Роботы в о б щ е й хирургии
Малоинвазивные оперативные вмешательства совершили в общей хирургии настоящую революцию. С 1985 г., когда была выполнена первая лапароскопическая холецистэктомия, интерес хирургов к малоинвазивным операциям неизмеримо возрос и почти каждую операцию на органах брюшной и грудной полостей они пытались выполнить с помощью эндоскопической техники. В настоящее время современные хирургические инструменты создаются именно для выполнения лапароскопических и торакоскопических операций. Однако для многих новых эндоскопических операций требуется очень серьезное техническое оснащение, и с точки зрения эргономики они не всегда бывают эффективными. Интеграция развития компьютерных технологий и роботов в создании эргономичных хирургических инструментов для эндоскопических операций в ближайшем будущем принесет новую волну в эту революцию в общей хирургии.
Поскольку лапароскопические и торакоскопичеекпе операции достаточно сложны, большая часть разработок и достижений в этой области была сфокусирована на манипуляциях, выполняемых роботами. Роботами, выполняющими эндоскопические манипуляции, руководят операторы в режиме master*slave (режим копирования движений). Такая методика позволяет хирургу проникать в полости человеческого организма через небольшие отверстия портов и выполнять различные манипуляции внутри этих полостей, используя лапароскопическую камеру, со значительно большей скоростью, чем в традиционной хирургии. В настоящее время в этой области имеются три основные работающие системы. Наиболее давней и эффективной является «Зеленая телекоммуникационная хирургическая система» (Green Telepresence Surgery System, GTSS), совместный проект Вооруженных Сил США и частной лаборатории в Пало*
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
3 1 8 Л А П А Р О С К О П И Ч Е С К А Я Х И Р У Р Г И Я
Альто (Palo Alio) в Калифорнии. Эта система позволяет хирургу проводить операцию, находясь на определенном расстоянии от пациента, а также выполнять практически любую операцию на органах брюшной полости с достаточно высокой сенсорной обратной связью. При этом создается почти полная иллюзия того, что руки и инструменты хирурга находятся в брюшной полости пациента. Эта система ( G T S S ) снабжена стереоскопической видеокамерой, стереофоническими микрофонами и высокоточными и очень быстрыми роботами*манипуляторами, размеры которых настолько малы, что они свободно проникают через порты стандартных троакаров. Хирург при этом находится на своем рабочем месте, расположенном на определенном удалении от пациента. Рабочее место оснащено монитором с трехмерным изображением, стереофоническим воспроизведением звука и пультом управления с высокой эргоно* мичностыо, обеспечивающим эффект сенсорной обратной связи и тактильную чувствительность. У хирурга возникает чувство, что вскрытая брюшная полость находится непосредственно перед ним, и он выполняет операцию . Управлять роботом*манипулятором очень легко, и хирург в состоянии выполнять любые задачи, включая продевание нити в иголку, разрезание и ушивание тканей.
В настоящее время не существует никаких причин, которые не позволяли бы увеличивать расстояние между пациентом и местом расположения хирурга. Идея выполнения операции «на расстоянии» была недавно проанализирована и отработана группой ученых из медицинский школы Ла Саписпса (La Sapienza) в Риме, возглавляемой профессором Licino Angelini [20]. Они использовали робот IBM SCARA, работающий в режиме master*slave (копирования движений), и специальное программное обеспечение. Первый эксперимент представлял собой выполнение операции «на расстоянии», когда и хирург, и операционное поле (экспериментальное животное) находились в Милане. Второй эксперимент был выполнен в сотрудничестве со специальной лабораторией NASA. При этом выполнение операции распределилось между Римом
иПасаденой (штат Калифорния, СШ А). Для осуществления связи был задействован космический спутник NASA. Хирург, находящийся в Пасадене, посредством двойной связи через этот спутник ввел в брю ш ную полость два троакара и под контролем ультразвукового сканирования выполнил пункцию
иаспирацию кисты печени у специально сконструированного в М илане манекена. Одной из проблем, выявленных во время такой уникальной операции, выполненной па огромном расстоянии, было довольно значительное запаздывание по времени между действиями хирурга и робота.
Необходимо обратить внимание на великолепную работу, выполненную в Тюбиигеме (Германия) доктором Mclzcr, профессором G e r h a r d ! B u e ss и их коллегами. Проект, над которым они работали, назывался ISIS (intelligent steerablc instrum ent system , что дословно звучит как «умная» управляемая инструментальная система) [21]. Эта система также работает по принципу m aster*slave (копирования движений). Отличительным очень важным признаком этой системы является гибкий наконечник, который может изгибаться на 120° и вращаться на 360°, обеспечивая тем самым великолепную маневренность. Все движения передаются па активный конец инструмента при помощи специального ручного пульта с использованием питпноловых проволочных нитей. Эта система прошла испытания на тренажерах и экспериментальных животных. Конечной целью этой группы ученых является развитие своей системы ISIS в телсоперациоиную систему, которая носит название M1SOS (m in im a lly invasive surgical o p e ra tin g system , что переводится как малоипвазивиая хирургическая
Р О Б О Т Ы В Х И Р У Р Г И И
319
Рис. 2 0 . 1 . А к т и в и р у е м ы й голосом робот# оператор видеокамеры, сконструированный в Сингапуре .
операционная система). Эта система будет иметь дистанционный модуль управления, который обеспечит визуальную и тактильную обратную связь, аналогичную таковой в системе GTSS, однако в качестве базовой модели при этом будет использоваться 1SIS. Другие группы ученых, работающие в Германии, особенно в Центре ядерных исследовании в Карлсиухе, также разрабатывают различные манипуляторы и усовершенствованных современных роботов для малоинвазивной хирургии.
В настоящее время появилась и уже в значительной степени близка к практической реализации относительно простая идея создания активируемых голосом роботов*ассистентов для выполнения лапароскопических хирургических вмешательств. Эти роботы работают как ассистент с видеокамерой. Подобно ассистенту*человеку, такие роботы воспринимаю] команды, подаваемые голосом, и перемещают лапароскоп по направлению к месту выполнения операции по требованию хирурга. Этот проект начал разрабатываться Peter Goh в сотрудничестве с докторами Т. J. Lei, К. С. Kwok и В. К К. Soon па кафедре электронной инженерии Национального университета в Сингапуре. Эта группа специалистов запрограммировала промышленный робот Unimatc PUMA 260 (рис. 20.1), используя звуковую карту для восприятия речи и перевода ее в цифровые сигналы, а такта систему IBM PC для обеспечения рутинных движений. Этот робот может быть запрограммирован для восприятия только голоса оператора для того, чтобы избежать наслоения случайных слов, произнесенных кем*нибудь из членов хирургической бригады. Робот распознает простые команды, такие как «влево», «вправо», «выше», «ниже», «внутрь», «наружу», «по часовой стрелке», «против часовой стрелки». Эта система очень хорошо зарекомендовала себя при работе па специальных лапароскопических
Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/
