Najlepsza robotyka medyczna uwzględnia informacje od dostawców usług medycznych

Szerokie zainteresowanie robotyką (i jej wprowadzenie w przemyśle) przyspieszyło od czasu pandemii COVID-19 i wszystkich ujawnionych przez nią niedoborów wykwalifikowanej siły roboczej. Obecnie roboty są szczególnie przydatne we wszelkiego rodzaju zastosowaniach medycznych. Rozwiązania, które służą tym celom, przyjmują formę profesjonalnych, autonomicznych pojazdów naziemnych (AGV), zautomatyzowanych stacji testowych i systemów podparcia pacjenta. Stanowią one uzupełnienie dla zaawansowanej robotyki chirurgicznej w szpitalach i innych placówkach medycznych. Projekty robotów spełniające wymagania zastosowań medycznych przyjmują również formę urządzeń domowych zaprojektowanych w celu poprawy jakości życia tych, którzy chcą zachować mobilność i niezależność dzięki podejściu „starzenie się u siebie” pomimo problemów ze zdrowiem.

Ilustracja 1: roboty medyczne przybierają różne formy. Część z nich po prostu automatyzuje zadania, które mogą być żmudne lub podatne na ryzyko błędu ludzkiego. (Źródło ilustracji: Getty Images)

Mimo że wykracza to poza temat niniejszego artykułu, warto zaznaczyć, że niektóre projekty robotyki przynoszą znaczne postępy technologiczne w obszarze bezpieczeństwa domowego (w tym systemów wideo) oraz monitorowania energii w systemach klimatyzacji i wentylacji (HVAC) w kontekście robotyki wspierającej zdrowie, która obejmuje Internet rzeczy (IoT), automatykę domową i interoperacyjność systemów. Na przykład obecnie wykorzystuje się pewne podstawowe technologie Internetu rzeczy (IoT), aby wspomagać osoby starsze w przestrzeganiu (czasem skomplikowanych) harmonogramów przyjmowania leków.

Egzoszkielety, inny rozwijający się rodzaj robotyki medycznej, stanowią połączenie protetyki, ortetyki i urządzeń ubieralnych. Mają one na celu wspomaganie osób starszych oraz pracowników magazynów i innych zakładów, aby zapobiegać obrażeniom podczas wykonywania wymagających zadań manualnych.{/ph1}{/ph1} Wiele z tych technologii czerpie z innowacji wprowadzonych po raz pierwszy w zastosowaniach wojskowych. Prawie wszystkie zawierają łączność z Internetem rzeczy (IoT) i układ czujników do przesyłania informacji zwrotnych.

Ilustracja 2: jednostrefowe rezystory mierzące siłę serii FSR 400 to wytrzymałe grubowarstwowe urządzenia polimerowe, które wykazują spadek rezystancji wraz ze wzrostem przyłożonej siły. Ich czułość jest odpowiednia do stosowania w interfejsach człowiek-maszyna, systemach medycznych i robotyce. (Źródło ilustracji: Interlink Electronics)

Dynamiczny rynek gotowy na wzrost

W szpitalach i innych placówkach medycznych robotyka:

• Poprawia powtarzalność wrażliwych procedur, takich jak minimalnie inwazyjne procedury chirurgiczne (MIS) i inne operacje wspomagane przez robota
• Wykonuje żmudne zadania przez okres dłuższy niż akceptowalny dla personelu medycznego, na przykład w pojazdach AGV, które przewożą pościel i inne pranie w rozległych obiektach
• Pomaga w pracach, które są niebezpieczne dla opiekunów, na przykład przy podnośnikach pacjentów i zrobotyzowanych łóżkach, aby przenosić osoby unieruchomione z łóżka na fotel i odwrotnie
• Uzupełnia zautomatyzowane systemy wykorzystujące śledzenie danych. Obejrzyj prezentację wideo online Wykorzystanie identyfikacji radiowej (RFID) do zwiększenia bezpieczeństwa pacjentów i zabezpieczenia przychodów, aby dowiedzieć się więcej na ten temat
• Niezależnie pobiera i dostarcza leki oraz próbki laboratoryjne (wykorzystując zabezpieczone dane pacjentów)

Takie postępy pozwalają poszerzyć możliwości pielęgniarek, lekarzy i pracowników utrzymania czystości i konserwacji szpitali. Stwarzają one również możliwości wstępnego zaprogramowania przewidywalnych i powtarzalnych zadań, a także wykorzystania informacji z różnych systemów szpitalnych w celu ciągłego doskonalenia opieki nad pacjentem i wspierania wysiłków w zakresie badań medycznych.

Ilustracja 3: elektronicznie komutowane lub bezszczotkowe silniki prądu stałego (BLDC) są stosowane w niektórych robotach medycznych, aby pomóc w ponownym wyćwiczeniu i uwarunkowaniu ruchów ramion i dłoni u pacjentów z zaburzeniami ruchowymi. Dzieje się tak dlatego, że wspomniane silniki są szczególnie małe i sprawne. (Ilustracja: Portescap)

Robotyka chirurgiczna nadal jest pionierem w rozwijającej się automatyzacji w dziedzinie medycyny, wspomagając chirurgów, podobnie jak w przeszłości, jednak coraz szerzej korzystając z zalet, jakie niesie ze sobą sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe. Raport opublikowany przez Fortune Business Insights prognozuje, że rynek robotów chirurgicznych osiągnie wartość blisko 6,8 miliarda dolarów do 2026 roku. To nic dziwnego, ponieważ systemy wspomagania komputerowego od dawna są wykorzystywane w poprawie stanu pacjentów przez wspieranie chirurgów za pomocą powiększonych obrazów i precyzyjnych ruchów efektora końcowego, które nie są narażone na zmęczenie, drżenie ani rozproszenie uwagi.

Ilustracja 4: seria produktów ND poszerza zakres temperatur roboczych od -20°C do +85°C, a czujniki ciśnienia charakteryzują się szerokim zakresem dynamicznym, zastępując kilka czujników o tradycyjnej konstrukcji. Mówiąc dokładniej, komponenty te obejmują zintegrowaną elektronikę, zaawansowane elementy piezorezystywne, przetworniki analogowo-cyfrowe (ADC), cyfrowe procesory sygnałowe (DSP) i interfejsy cyfrowe do śledzenia ciśnień od 0,25 cala słupa H₂O do 5psi do użytku w różnych projektach, w tym w zautomatyzowanych urządzeniach do chirurgii oka i w pojazdach autonomicznych. Ilustracja: Superior Sensor Technology Inc.)

Inne kwestie związane z projektowaniem robotów medycznych

Najlepsze projekty robotów medycznych czerpią z wiedzy doświadczonych lekarzy, a także innych specjalistów medycznych i opiekunów. Ten wkład i dogłębne zrozumienie anatomii człowieka może wspomóc projektantów robotów w tworzeniu projektów o wystarczającej dokładności i zwrotności, czy to do transportu towarów, opieki, dostarczania leków, czy chirurgii. Tam, gdzie roboty medyczne korzystają z systemów danych Internetu rzeczy (IoT), by uzyskiwać informacje w czasie rzeczywistym, kluczowa jest ich kompatybilność z istniejącymi sieciami szpitalnymi.

Ilustracja 5: komponenty, takie jak ogniwa obciążnikowe, zapewniają prawidłowe działanie podnośników pacjenta zgodnie ze specyfikacjami projektowymi. Ilustracja: Loadstar Sensors)

Wymagania stawiane dostawcom robotów medycznych

Inżynierowie robotyki medycznej, deweloperzy oprogramowania i dostawcy muszą posiadać rozległą wiedzę na temat najlepszych praktyk związanych z leczeniem lub zabiegiem, który jest mechanizowany lub automatyzowany. Wymagane jest również dogłębne zrozumienie podstawowych wymagań biznesowych i realnych metod monetyzacji w branży.

Wszelkie systemy związane z przechowywaniem informacji o pacjencie wymagają bezpiecznego zarządzania danymi. Dotyczy to zarówno danych ustrukturyzowanych (przechowywanych w bazach danych), jak i danych nieustrukturyzowanych w systemach przechowywania tekstu. Doskonała integracja sieci i możliwości analityczne mają kluczowe znaczenie dla uzasadnienia dodatkowych wysiłków projektowych związanych z zarządzaniem danymi za pomocą predykcyjnego i adaptacyjnego zachowania systemu.

Zagadnienia dotyczące danych i robotów medycznych

Przed pełnoskalowym wdrożeniem robotyki medycznej należy ją ocenić pod kątem wpływu na bezpieczeństwo pacjentów, komfort leczenia i wyniki. Należy przeanalizować wyniki poprzednich wdrożeń w celu ilościowego określenia poprawy w zakresie powrotu pacjenta do zdrowia i redukcji kosztów. Programy robotyki medycznej powinny być również oceniane pod kątem tego, w jaki sposób uwalniają personel szpitalny, aby mógł bardziej koncentrować się na opiece nad pacjentem, czy to osobiście, czy zdalnie. Tam, gdzie robotyka udowadnia wsparcie dla podstawowych misji systemów szpitalnych związanych z jakością opieki, zadowoleniem pacjentów i sprawnością działania, dyrektorzy szpitali powinni aktywnie informować personel oraz lokalną społeczność o tych korzyściach.

Szkolenie personelu w zakresie funkcji robotów medycznych

Placówki opieki zdrowotnej wdrażające robotykę medyczną powinny zapewnić, że technologie są dobrze dostosowane do wiedzy opiekunów. Dla wszystkich pracowników szpitala, którzy będą mieli styczność z nową robotyką, należy wdrożyć wstępne i regularne programy szkoleniowe. W tym przypadku może brakować standardów szkoleniowych, dlatego organizacje powinny poszukiwać partnerów, którzy są w stanie przedstawić zalecenia i tworzyć moduły szkoleniowe odpowiednio do potrzeb. Poza szkoleniem z zakresu bezpiecznej obsługi i konserwacji robotyki (w stosownych przypadkach), instruktaż powinien również obejmować procedury dotyczące dokumentacji ubezpieczeniowej i rozliczeń. Powinien być uzupełniony łatwo dostępnymi podręcznikami oraz cyfrowymi modułami odświeżającymi dla personelu szpitala.

Dane wspierające działanie w sieci

Dzięki widoczności danych i wykorzystaniu sztucznej inteligencji (AI), możliwe jest zoptymalizowanie kontroli nad urządzeniami z jednoczesnym zapewnieniem dokładnego wglądu w różnorodne procedury zrobotyzowane. Łączność między urządzeniami w sieciach może pozwolić szpitalom na analizowanie danych w celu oceny skuteczności programów robotów ... Jest to szczególnie przydatne tam, gdzie systemy szpitalne mają na celu skalowanie danego programu robotyki.

Ilustracja 6: produkty do łączenia portów USB i sieciowych z szeregowymi mogą zapewniać interfejsy między robotyką medyczną a urządzeniami, które pierwotnie nie zostały zaprojektowane do łączności sieciowej. Rozwiązania w zakresie łączności danych mogą również monitorować środowiska, które muszą być ściśle kontrolowane oraz zapewniać bezpieczną i niezawodną łączność robotyki mobilnej. Ilustracja: Digi)

Dane wymagane do spełnienia wymogów regulacyjnych

Spójne systemy zarządzania danymi mogą pomagać sieciom szpitali wieloplacówkowych, a także samodzielnym szpitalom, klinikom i ośrodkom chirurgicznym w skuteczniejszym weryfikowaniu zgodności z przepisami państwowymi i branżowymi. Ośrodki wykorzystujące robotykę medyczną częściej posiadają ujednolicone sieci lub przynajmniej standardowe podejścia do łączenia oddzielnych systemów. Wprowadzenie urządzeń zrobotyzowanych przeznaczonych do zadań krytycznych opiera się również na tym, że większość placówek opieki zdrowotnej dysponuje już szybkimi systemami rezerwowego zasilania i tworzenia kopii zapasowych danych.

Ilustracja 7: transformatory izolacyjne klasy medycznej wspierają bezproblemową pracę robotyki i innych urządzeń dzięki ciągłemu filtrowaniu zakłóceń i 100% izolacji od wejściowego prądu zmiennego. Zgodność z normą UL 60601-1 klasy medycznej wraz z gniazdami i wtyczkami klasy szpitalnej sprawia, że wspomniane transformatory są odpowiednie do ochrony sprzętu elektronicznego w miejscach opieki nad pacjentami. (Ilustracja: Tripp Lite)

Oczywiście robotyka medyczna wymaga rygorystycznych zabezpieczeń fizycznych i cyberbezpieczeństwa. Często wymaga to ściśle ograniczonego i monitorowanego dostępu do zrobotyzowanych aktuatorów, kontrolerów, sieci i składowania danych. Przestrzeganie przepisów branżowych, dostawców i rządowych musi być ściśle zapewnione i udokumentowane.

Podsumowanie

W Stanach Zjednoczonych wprowadzanie robotyki przez branżę medyczną trwało nieprzerwanie przez ostatnią dekadę. Wspomniane inwestycje prawdopodobnie będą kontynuowane, ponieważ starzejąca się populacja w większym stopniu jest zależna od tej branży, nawet jeśli budżety szpitali w całym kraju stoją przed poważnymi wyzwaniami. Robotyka może zaoferować długoterminowe oszczędności operacyjne w wielu typowych funkcjach opieki zdrowotnej, nie wspominając już o najbardziej zaawansowanych opcjach operacji i innych zabiegów, które są maksymalnie precyzyjne i minimalnie inwazyjne.

Zastrzeżenia są takie, że wprowadzenie robotyki wymaga jasnego odwzorowania potrzeb szpitalnych i odpowiednich rozwiązań w zakresie robotyki, spełnienia wyjątkowo rygorystycznych wymogów regulacyjnych oraz zaopatrywania się u dostawców medycznych zdolnych do długoterminowego wsparcia oferowanych rozwiązań. Przynajmniej w przypadku większości dużych systemów szpitalnych, programy robotyki wymagają również wyspecjalizowanych powiązań z ekspertami w dziedzinie automatyzacji w celu koordynowania wysiłków na rzecz ciągłego doskonalenia.

Ostatecznie ofertę robotów medycznych należy również dokładnie ocenić pod kątem bezpieczeństwa i komfortu pacjenta, a także sprawności i skuteczności zabiegu lub leczenia.