Nejlepší lékařská robotika odráží podněty poskytovatelů péče

Od pandemie COVID-19 a veškerého nedostatku kvalifikovaných pracovních sil, který odhalila, se zájem o robotiku (a její zavádění v oboru) urychlil. Nyní jsou roboty pro zdravotnické aplikace všech typů zvláště životaschopné. Návrhy splňující tato použití mají podobu profesionálních autonomních pozemních vozidel (AGV), automatizovaných testovacích stanic a systémů pro podporu pacientů, které doplňují nejsofistikovanější chirurgickou robotiku v nemocnicích a dalších zařízeních lékařské péče. Robotické návrhy, které uspokojí zdravotnické aplikace, mají také podobu domácích spotřebičů navržených tak, aby zlepšily kvalitu života těch, kteří si i přes zdravotní problémy chtějí zachovat mobilitu a nezávislost prostřednictvím přístupu „age-in-place“ (stárnout na místě).

Obrázek 1: Lékařské roboty mají různé podoby. Některé jednoduše automatizují úkoly, které by mohly být únavné nebo náchylné ke zvýšení rizika lidské chyby. (Zdroj obrázku: společnost Getty Images)

Ačkoli to přesahuje zaměření tohoto článku, stojí za zmínku, že některé návrhy robotiky přejímají mnoho technologických pokroků v zabezpečení domácností (včetně kamerových systémů) a monitorování energie v systémech vytápění, větrání a klimatizace pro domácí použití pro zdravotní asistenční robotiku, která rozšiřuje internet věcí („Internet of Things“, IoT), domácí automatizaci a interoperabilitu systémů. Například některé základní technologie internetu věcí se nyní používají, aby pomohly lidem stárnoucím v místě bydliště dodržovat (někdy komplikované) plány užívání léků.

Další bouřlivě se rozvíjející typ lékařské robotiky – exoskeletony – představuje konvergenci protetiky, ortopedie a nositelných zařízení, která pomáhá starším lidem stejně jako personálu skladů a dalším zaměstnancům závodů s cílem vyhnout se zranění při namáhavých manuálních úkonech. Mnohé z těchto technologií pocházejí z inovací, které byly původně vyvinuty pro vojenské aplikace. Téměř všechny zahrnují konektivitu IoT a pole senzorů pro zpětnou vazbu.

Obrázek 2: Jednozónové odporové senzory síly řady FSR 400 jsou robustní polymerová zařízení s technologií tlustých vrstev, která se zvýšením použité síly vykazují pokles odporu. Citlivost je vhodná pro použití v rozhraní člověk-stroj, ve zdravotnických systémech a v robotice. (Zdroj obrázku: společnost Interlink Electronics)

Dynamický trh připravený k růstu

V nemocnicích a dalších zdravotnických zařízeních robotika:

• Zlepšuje opakovatelnost jemných zákroků – jako u minimálně invazivních chirurgických („minimally invasive surgical“, MIS) postupů a dalších roboticky asistovaných operací.
• Provádí všední úkoly po dobu delší, než je pro zdravotnický personál přijatelné – jako v případě AGV, která přepravují lůžkoviny a další prádlo po rozlehlých zařízeních.
• Asistuje při pracích, které jsou pro ošetřovatele nebezpečné – jako jsou zvedáky pacientů a robotická lůžka, která pomáhají imobilním z lůžka na židli nebo naopak.
• Doplňuje automatizované systémy využívající sledování dat. Další informace o tomto tématu najdete v online videoprezentaci Jak používat RFID ke zvýšení bezpečnosti pacientů a ochraně příjmů.
• Nezávisle shromažďuje a dodává léky i laboratorní vzorky (s využitím zabezpečených údajů pacientů).

Taková vylepšení mohou rozšířit možnosti sester, lékařů a nemocničního úklidu nemocnic spolu s personálem údržby. Představují také příležitosti k předprogramování předvídatelných a opakovatelných úkolů a také k využití informací z různých nemocničních systémů – k neustálému zlepšování péče o pacienty a k podpoře úsilí v oblasti lékařského výzkumu.

Obrázek 3: Elektronicky komutované nebo bezkartáčové stejnosměrné („brushless direct current“, BLDC) motory se používají v některých lékařských robotech, aby pomohly znovu vytrénovat a udržovat stav pohybu paží a rukou u pacientů s poruchou pohyblivosti paží. To proto, že tyto motory jsou obzvláště kompaktní a účinné. (Obrázek: společnost Portescap)

Chirurgická robotika i nadále vede zvyšování automatizace lékařského oboru – při asistování chirurgům jako v minulosti a stále více využívající výhody umělé inteligence a strojového učení. Ve zprávě od společnosti Fortune Business Insights se předpovídá, že trh s chirurgickými roboty dosáhne do roku 2026 téměř 6,8 miliardy dolarů. Není divu, protože počítačové asistenční systémy se osvědčily při pomáhání chirurgům zlepšit výsledky pacientů díky zvětšeným snímkům a přesným pohybům koncového efektoru, které nepodléhají únavě, třesu ani rozptylování.

Obrázek 4: Řada ND má rozšířenou provozní teplotu od −20 °C do +85 °C, zatímco tlakové senzory se vyznačují širokou dynamikou, aby tak plnily úlohu půl tuctu senzorů s tradičnější konstrukcí. Konkrétněji tyto součástky zahrnují integrovanou elektroniku, pokročilé piezorezistivní prvky, ADC, DSP a digitální rozhraní pro sledování tlaku od 62,3 Pa (0,25 palce H₂O) až do 34 474 Pa (5 psi) pro použití v různých návrzích, včetně zařízení pro automatizovanou oční chirurgii a autonomních vozidel. (Obrázek: společnost Superior Sensor Technology Inc.)

Další aspekty týkající se konstrukce lékařských robotů

Nejlepší lékařsko-robotické návrhy jsou založeny na informacích zkušeného nemocničního personálu a dalších lékařských profesionálů a pečovatelů. Tyto podněty a důkladné porozumění lidské anatomii může pomoci konstruktérům robotů vytvářet návrhy s dostatečnou přesností a ovladatelností, ať už jde o přepravu zboží, péči, dodávku léků, nebo operace. Tam, kde lékařské roboty spoléhají kvůli informacím v reálném čase na datové systémy IoT, je klíčová jejich kompatibilita se stávajícími nemocničními sítěmi.

Obrázek 5: Součástky, jako jsou např. tahová vážní čidla, zajišťují, aby zvedáky pacientů fungovaly správně a v rámci své konstrukční specifikace. (Obrázek: společnost Loadstar Sensors)

Požadavky na dodavatele lékařských robotů

Technici lékařské robotiky, vývojáři softwaru a dodavatelé musí mít rozsáhlé znalosti o osvědčených postupech spojených s motorizovanou nebo automatizovanou léčbou nebo postupem. Nutné je také dobře rozumět základním obchodním požadavkům a životaschopným přístupům k monetizaci v tomto odvětví.

Jakékoli systémy spojené s uchováváním údajů pacientů vyžadují zabezpečenou správu dat. To platí jak pro strukturovaná data (uchovávaná v databázích), tak pro nestrukturovaná data v systémech uchovávajících text. Základem pro ospravedlnění dalšího úsilí při návrhu správy dat s prediktivním a adaptivním chováním systému jsou vynikající schopnosti síťové integrace a analýzy.

Aspekty týkající se dat lékařských robotů

Před zavedením v plném rozsahu by mělo být vyhodnoceno, jak lékařská robotika ovlivňuje bezpečnost pacienta, komfort léčby a výsledky. Měly by se prostudovat výsledky z předchozích implementací, aby bylo možné kvantifikovat zlepšení zotavování pacientů a snížení nákladů. Programy lékařské robotiky by měly být také posouzeny z hlediska toho, jak uvolňují ruce stávajícímu nemocničnímu personálu, aby se mohl více zaměřit na péči o pacienty – ať už osobní, nebo na dálku. Pokud se ukáže, že robotika podporuje základní poslání nemocničních systémů související s kvalitní péčí, spokojeností pacientů a efektivitou, mělo by se do informování personálu a místní komunity o těchto výhodách zapojit vedení nemocnic.

Školení personálu o funkcích lékařských robotů

Zdravotnické organizace zavádějící lékařskou robotiku by měly zajistit, aby byly technologie dobře sladěny s odbornými znalostmi pečovatelů. Pro veškerý nemocniční personál, který bude s novou robotikou ve styku, by měly být zavedeny programy školení jak předem, tak průběžně. Zde mohou chybět standardní školicí standardy – organizace by proto měly hledat partnery, kteří by podle potřeby doporučili a vytvořili školicí moduly. Kromě školení o tom, jak robotiku bezpečně obsluhovat a udržovat (pokud je to vhodné), by taková instruktáž měla zahrnovat také postupy pro dokumentaci pojištění a fakturaci, doplněné snadno dostupnými návody a digitálními obnovovacími moduly pro nemocniční personál.

Data pro podporu připojených operací

Kontrolu nad zařízením může optimalizovat viditelnost dat a umělá inteligence, i když poskytují hluboký vhled do různých robotizovaných postupů. Konektivita zařízení v rámci sítí pak může nemocnicím umožnit analýzu dat k posouzení efektivity programů robotiky, což je zvláště užitečné tam, kde se nemocniční systémy snaží daný program robotiky škálovat.

Obrázek 6: Produkty USB-sériové rozhraní a síť-sériové rozhraní mohou poskytovat rozhraní mezi lékařskou robotikou a zařízením, které ke konektivitě původně navrženo nebylo. Řešení datové konektivity mohou také monitorovat prostředí, která musí být přísně kontrolována, a udržovat mobilní robotiku bezpečně a spolehlivě připojenou. (Obrázek: společnost Digi)

Údaje pro splnění zákonných požadavků

Soudržné systémy správy dat mohou pomoci nemocničním sítím s více pracovišti i samostatným nemocnicím, klinikám a chirurgickým centrům efektivněji ověřovat dodržování státních a oborových předpisů. Pracoviště využívající lékařskou robotiku mají s větší pravděpodobností zavedeny jednotné sítě nebo alespoň standardní přístupy k propojení samostatných systémů. Přidání robotických zařízení pro kritické úkoly také těží ze způsobu, jakým již má většina zdravotnických zařízení zavedeny systémy napájení a zálohování dat s rychlou odezvou.

Obrázek 7: Oddělovací transformátory pro lékařské účely podporují bezproblémový provoz robotiky a dalších zařízení s nepřetržitým filtrováním šumu a 100% izolací od vstupního střídavého proudu. Díky zařazení do seznamu UL 60601-1 pro lékařské účely s nemocničními zástrčkami a zásuvkami jsou transformátory vhodné pro ochranu elektronických zařízení v prostorech péče o pacienty. (Obrázek: společnost Tripp Lite)

Lékařská robotika vyžaduje samozřejmě přísné fyzické zabezpečení a kybernetickou bezpečnost. To často vyžaduje přísně omezený a monitorovaný přístup k ovládačům robotů, řídicím jednotkám, sítím a datovým úložištím. Musí být přísně dodržováno a zdokumentováno plnění oborových, dodavatelských a státních předpisů.

Závěr

Ve Spojených státech amerických pokračuje v posledních deseti letech zavádění robotiky v lékařském oboru v nezmenšené míře. Tyto investice budou pravděpodobně pokračovat, protože stárnoucí obyvatelstvo bude na tomto oboru stále více závislé, i když rozpočty nemocnic čelí v celé této zemi vážným problémům. Robotika totiž může nabídnout dlouhodobé provozní úspory u mnoha běžných zdravotnických úkonů, nemluvě o nejmodernějších možnostech operací a dalších ošetření, které jsou maximálně přesné a minimálně invazivní.

Je zde třeba upozornit, že zavádění robotiky vyžaduje jasné zmapování potřeb nemocnice a vhodných robotických řešení, splnění mimořádně přísných zákonných požadavků a zajištění dodávek od lékařských dodavatelů, kteří jsou schopni dlouhodobé podpory návrhu. Přinejmenším u většiny větších nemocničních systémů vyžadují programy robotiky také specializované kontaktní osoby s odbornými znalostmi v oblasti automatizace, aby bylo možné úsilí o neustálé zlepšování koordinovat.

Nabídka lékařských robotů by měla být také důkladně vyhodnocena z hlediska bezpečnosti a pohodlí pacienta stejně jako účinnosti a efektivity postupů nebo léčby.