Робот «да Винчи»

Робот-хирург «да Винчи»

Более пятисот лет назад Леонардо да Винчи досконально изучал анатомию и механику движений человека. Позже он применил эти сведения в своих удивительных изобретениях. Да Винчи первым стал изображать внутренние органы с нескольких ракурсов, чтобы помочь будущим медикам изучить строение тела.

Робот «да Винчи» — это робот-хирург, названый в честь художника и изобретателя Леонардо да Винчи.

Строение тела

Во время работы над своим механическим львом и роботом-рыцарем он стремился к тому, чтобы искусственные создания двигались так же, как живые. Инженеры воздали должное Леонардо за огромный вклад в развитие медицинской науки. В конце XX века появилась машина, которую назвали в честь великого флорентийца.

Механический лев да Винчи

Робот «да Винчи» помогает врачам проводить сложные хирургические операции с высокой степенью точности. Робототехники, которые разработали механического хирурга, научили робота совершать те же движения, что характерны для рук живого врача.

История создания

Еще в 1985 году американские врачи впервые использовали робота-манипулятора Puma-560 в нейрохирургии, чтобы провести биопсию. В 1987 году состоялась первая успешная малоинвазивная операция на органах брюшной полости. Этот манипулятор был продолжением разработок, которые велись в Стэнфордском университете.

Puma 560

Успешные операции привлекли внимание DARPA, подразделения американского Министерства обороны, которое занималось перспективными исследованиями в разных областях науки. Военных интересовала возможность оперировать раненых бойцов на расстоянии. Поэтому правительство стало финансировать проекты, которые занимались созданием роботов-хирургов.

Разработкой занялась исследовательская организация SRI International, которая появилась на базе Стэнфордского университета. В 1995 году основатели компании Intuitive Surgical Inc. приобрели наработки SRI International и нашли инвесторов. Компания принялась развивать и дорабатывать готовый прототип. Результатом этого стал аппарат, который знают как робота-хирурга «да Винчи».

Робот хирург да Винчи

В 1997 году появился новый прототип, который назвали «Ленни», в честь молодого Леонардо да Винчи. Каждая новая версия была более совершенной. Она получала прозвище, которое заставляло вспомнить о великом мастере:

  • Еще одной дали имя «Леонардо»;
  • Другой — «Мона».

Окончательный вариант официально называется робот-ассистированной хирургической системой «да Винчи», в 2000 году он получил одобрение FDA, агентства, которое следит за качеством продуктов и медикаментов. Робота «да Винчи» стали производить серийно, поставлять в американские и зарубежные клиники, обучать хирургов работать с новой системой. Вскоре начали оперировать первых пациентов.

Устройство и принцип работы

Робот весит полтонны. Он состоит из:

  • Консоли хирурга;
  • Стойки пациента;
  • Видеостойка.
Система робот хирург да Винчи

Все компоненты робота соединяются между собой волоконно-оптическими кабелями. Каждый компонент стоит рассмотреть отдельно.

Консоль хирурга

Во время операции врач сидит за пультом управления и смотрит в окуляры стереовидоискателя. Туда передается увеличенное изображение операционного поля, а параллельно выводятся сообщения и пиктограммы, которые говорят о состоянии системы. Голову хирурга поддерживает удобная опора. Поэтому шея врача не устает даже во время долгих, сложных и напряженных операций.

Консоль робот хирург да Винчи

Ниже располагаются джойстики, которые передают манипуляторам движения рук и пальцев оператора. На сенсорной панели, которая встроена в подлокотник, врач выбирает инструмент. Также на ней он настраивает опции, которые нужны для выполнения каких-либо действий.

Кнопочные панели управления позволяют врачу подстроить рабочее место под себя, а в случае непредвиденной ситуации отключить питание и остановить систему. Ножные педали используются для управления камерой, зажимания и смены манипулятора, а также для подачи электричества на некоторые инструменты.

Стойка пациента

Над больным располагаются четыре манипулятора, каждый из которых имеет семь степеней свободы и может изгибаться под углом до 90 градусов. Механические руки повторяют движения рук врача, но амплитуда их движений гораздо шире. Поэтому они легко орудуют там, куда сложно проникнуть рукам человека.

Стойка пациента робот хирург да Винчи

К двум манипуляторам крепятся инструменты, еще один используется для ассистирования. На четвертом находится камера высокого разрешения. Операции проводят с помощью инструментов EndoWrist, которые также разработала компания Intuitive Surgical. Это хирургические приборы для многоразового использования, каждый из них выпускается в трех вариантах — 5, 8, 12 миллиметров в диаметре.

На манипуляторе камеры установлена система обзора InSite, это трехмерный эндоскоп с оптоволоконной подсветкой. Три камеры с микрочипами передают видео высокой четкости, изображение дополнительно увеличивается, обрабатывается, удаляются помехи. Поэтому хирург получает идеальную трехмерную картину операционного поля.

Видеостойка

Изображение подается не только на консоль хирурга, но и на видеостойку, чтобы за ходом операции могли наблюдать другие специалисты. Сенсорный экран позволяет настроить качество видео и увеличить нужный фрагмент кадра. Со стойки можно управлять инструментами и регулировать освещение операционного поля.

Видеостойка робот хирург да Винчи

На трех ее полках размещается дополнительное оборудование, которое может потребоваться во время хирургического вмешательства. К стойке подведены кабели всех основных систем и дополнительных инструментов.

Как используют систему

Робота-хирурга «да Винчи» используют, чтобы проводить операции на позвоночнике, органах мочеполовой системы, брюшной полости, грудной клетки, головы, шеи. С его помощью удаляют доброкачественные и злокачественные опухоли, лечат ожирение, ампутируют органы, которые невозможно вылечить, устанавливают электронные стимуляторы сердца и восстанавливают его митральные клапаны.

Система может компенсировать недостаточно плавные и точные движения рук человека. Поскольку манипуляторы очень маневренные, разрезы в тканях тела делают длиной от одного до нескольких сантиметров, а при операциях на сердце врачам не приходится разрезать грудину. Соответственно, риск появления осложнений после такого хирургического вмешательства ниже, кровопотери гораздо меньше, а швы получаются небольшими.

После таких операций пациенты быстрее выздоравливают и возвращаются к привычной жизни, им не нужно долгое время ходить с катетерами, делать многочисленные перевязки. Так как врач не касается инструментов, снижается вероятность того, что в рану попадут болезнетворные микроорганизмы.

Операция робот хирург да Винчи

Некоторые пациенты пока не готовы доверить свою жизнь роботам. Но в этом случае машина не действует самостоятельно и не принимает решений, она лишь передает движения оператора-человека. В операционной также находится анестезиолог, медсестра и ассистент хирурга, они наблюдают за машиной и состоянием больного.

Вероятность того, что робот сломается во время операции, ничтожно мала, а если такое произойдет, хирург прооперирует пациента «вручную». Пока что робот не способен передавать врачу тактильные ощущения, но разработчики уже занимаются этим вопросом. Intuitive Surgical выпустили больше 3000 аппаратов, в нескольких крупных городах России установлено 25 роботов «да Винчи».

Компания продолжает работу над аппаратом, стремится сделать его легче, а манипуляторы с инструментами прикрепить к потолку над операционным столом.

Робот да Винчи

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Подробнее в Время новых технологий
Краб
Экзоскелет для человека

Для чего нужен экзоскелет Экзоскелет для человека начал разрабатываться достаточно давно для...

Закрыть