Česká zemědělská univerzita v Praze Technická fakulta
Využití robotů v lékařství Bakalářská práce
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Helena Nováková Student: David Švarc PRAHA 2009
Prohlášení
Prohlašuji, že bakalářskou práci na téma: Využití robotů v lékařství jsem napsal sám pod vedením ing. Heleny Novákové a v přiloženém seznamu jsem uvedl všechny použité zdroje literatury. Veškeré citace jsem v textu řádně vyznačil.
V Praze, dne 20. 4. 2009
David Švarc
Poděkování
Na tomto místě bych rád poděkoval všem, kdo mi pomohl při vypracování bakalářské práce. Zvláště bych pak chtěl poděkovat paní ing. Heleně Novákové za vedení, garanci a poskytnutí cenných rad při vypracovávání.
Abstrakt Cílem této bakalářské práce je přiblíţit čtenáři problematiku pouţívání robotů v lékařství a zdravotnictví, a to nejen v chirurgické oblasti, ale i v odvětvích jiných. V úvodní části práce jsou popsány části robotů, rozdělení robotů dle různých kritérií a navigace robotů v prostředí. V další části jsou shrnuty obory vhodné pro roboty. Tato část je rozdělena na invazivní zákroky, tedy chirurgii, neinvazivní práce a manipulace. Dále, v hlavní části práce, je popsán současný stav robotů ve zdravotnictví se zaměřením na chirurgický robotický
systém
daVinci,
který
je
momentálně
v této
oblasti
nejdiskutovanější. V závěru práce je pak popsán pohled lékařů na budoucí uplatnění robotů ve zdravotnictví. Klíčová slova robot, robotizace, lékařství, daVinci, robotizovaná chirurgie
Abstract Purpose of this work is to bring readers the issue of use robots in medicine, not only in the surgical field, but also in other sectors. In the introductory part of the work are described parts of robots, distribution according to various criteria and the navigation of robots in the environment. The next section summarizes the subjects suitable for robots. This section is divided into invasive interventions, i.e. surgery, and non-invasive labor and manipulation. Furthermore, in the main part of the work, is described the current state of robotics in medicine care focusing on the daVinci surgical robotic system, which is currently in this area most discussed. In conclusion, the work is described the view to the future by medical experts to robotics in health care. Keywords robot, robotic systems, daVinci surgical system, intuitive surgical, robotic surgery
1
ÚVOD ............................................................................................... 7
2
ROBOT A JEHO DEFINICE ................................................................ 8 2.1
ENCYKLOPEDICKÝ VÝKLAD1 ..................................................................... 8
2.2
STACIONÁRNÍ ROBOTY .......................................................................... 8
2.3
MOBILNÍ ROBOTY2 ............................................................................... 8
2.3.1 2.4
3
4
ZPŮSOBY NAVIGACE MOBILNÍCH ROBOTŮ ....................................................10
2.4.1
Robot sledující stopu ................................................................10
2.4.2
Navigace za pomoci GPS ...........................................................12
2.4.3
Navigace operátorem ................................................................12
ROBOTY VHODNÉ PRO LÉKAŘSTVÍ A JEJICH KONSTRUKCE ........... 13 3.1
POHYBY ROBOTA A ZJEV .......................................................................13
3.2
MOBILITA ........................................................................................14
3.3
PŘESNOST .......................................................................................18
3.4
ORIENTACE V PROSTŘEDÍ A UČENÍ ...........................................................18
3.5
BIONIKA .........................................................................................19
3.6
INVAZIVNÍ SONDY ..............................................................................19
OBORY VHODNÉ PRO ROBOTY ....................................................... 20 4.1
INVAZIVNÍ OPERACE ............................................................................20
4.1.1
Popis invazivní operace .............................................................20
4.1.2
Historie laparoskopie ................................................................20
4.2
VÝVOJ MINIINVAZIVNÍ ROBOTIKY1 ............................................................21
4.3
NEINVAZIVNÍ PRÁCE ............................................................................21
4.3.1
Rehabilitační roboty ..................................................................21
4.3.2
Pomocníci................................................................................23
4.4
5
Podvozky mobilních robotů ......................................................... 9
MANIPULACE ....................................................................................23
4.4.1
Rentgeny ................................................................................23
4.4.2
Laboratoře ..............................................................................24
SOUČASNÁ SITUACE ...................................................................... 25 5.1
CHIRURGIE A ROBOTIKA1 ......................................................................25
5.1.1
Nástin chirurgie .......................................................................25
5.1.2
Systém daVinci ........................................................................25
5.1.3
Cévní robotická chirurgie ...........................................................29
5.1.4
Výhody a nevýhody systému daVinci ..........................................29
5.1.5
Intuitivní chirurgie daVinci .........................................................30
5.1.6
daVinci v Čechách a ve světě .....................................................30
5.1.7 5.2
6
Původní záměr vývoje systému daVinci .......................................31
POMOCNÉ ROBOTY ..............................................................................32
5.2.1
Robot ve stomatologii ...............................................................32
5.2.2
Systémy měření tlaků taktilními senzory ve zdravotnictví ..............33
5.2.3
Robotizovaný oblek ..................................................................34
5.2.4
Asistence při stravování ............................................................34
5.2.5
Pojízdné křeslo se systémem GPS1 .............................................35
BUDOUCÍ UPLATNĚNÍ .................................................................... 37 6.1
NÁZORY ODBORNÍKŮ ...........................................................................37
6.1.1
MUDr. Stanislav Czudek, CSc. ....................................................37
6.1.2
Prof. MUDr. Ivan Čapov, CSc. ....................................................37
6.1.3
Prof. MUDr. Miroslav Pacík, CSc. ................................................38
6.1.4
Marek Šetina, CSc. ...................................................................38
6.2
OVLÁDÁNÍ ROBOTŮ MYSLÍ .....................................................................39
7
ZÁVĚR ........................................................................................... 40
8
ZDROJE ......................................................................................... 41
9
SEZNAM OBRÁZKŮ ......................................................................... 43
10
OBRÁZKOVÁ PŘÍLOHA ................................................................... 44
10.1
ROBOT BEAR .................................................................................44
10.2
ROBOT DAVINCI .............................................................................46
10.2.1 Robot daVinci v nemocnici Na Homolce .......................................49
1 Úvod Robotika a zdravotnictví jsou obory, které se mohou vzájemně velmi dobře doplňovat. Roboty pomáhají stejně dobře chirurgům s náročnými operacemi jako starým, pohybově omezeným, lidem se nasnídat s co nejmenšími problémy a bolestmi. Bez jejich asistence si uţ dnes spousta lidí nedovede ţivot ani představit. Některé práce by vůbec nebyly bez jejich pomoci moţné. V současné době se také vyvíjí umělá inteligence, která dokáţe zpracovávat signály a na základě jejich vyhodnocení vybrat nejlepší moţné řešení, také je schopna se uţit z vlastních chyb a omylů. Stále se vedou spory o tom, je-li to výhoda či nevýhoda. Odpůrci umělé inteligence prosazují ideologii člověka na prvním místě, jenţ je ohroţen nadvládou robotů. Okamţikem, kdy robot začne myslet, skončila pozice člověka coby pána tvorstva. Zastánci umělé inteligence proti tomu vystupují s tvrzením, ţe pokud bude umělá inteligence na úrovni samostatné existence, nebude třeba se obávat, protoţe bude příliš inteligentní, neţ aby nám ubliţovala nebo nás omezovala. Ke
stvoření
robotů
slouţících
ve
zdravotnictví
vedl
člověka
jeho
nejzákladnější pud – přeţít a ţít co nejdéle. I kdyţ se můţe zdát, ţe lékařská robotika je dnes vrcholem moderní techniky, pravdou je spíše opak. Z pohledu lékařství roste kvalita a moţnosti opravdu exponenciálně a roboty tak dělají dojem dosaţení maxima ve světě lékařů a nemocnic a to zejména pro pacienty. Avšak z pohledu lidí tyto roboty vytvářejících se jedná o kolébku a moţnosti uplatnění robotů v této oblasti ještě zdaleka nejsou vyčerpány. Stále se jedná o počátky rozvoje např. ve srovnání s pouţíváním robotů v armádě, automobilovém průmyslu a ostatních. Roboty se vyvinuly z manipulátorů tak, ţe je lidé naučili pracovat bez nutnosti je ovládat a řešit problémy, které mohou při jejich práci nastat. Také mohou dohlíţet a vypomáhat při práci člověka a chránit ho tak. Ať uţ před vlivy z okolí nebo před ním samým.
7
2 Robot a jeho definice 2.1 Encyklopedický výklad1 Robot je samostatně pracující stroj, vykonávající určené úkoly1. Slovo „robota“ bylo známo jiţ v 17. století ve významu otrocká práce podaných. Mírně pozměněné jej poprvé ve významu „stroj“ pouţil český spisovatel Karel Čapek v divadelní hře R.U.R. Slovo mu poradil jeho bratr Josef Čapek, kdyţ se ho Karel ptal, jak umělou bytost pojmenovat.
2.2 Stacionární roboty2 Stacionární roboty jsou roboty bez schopnosti se samovolně přemísťovat. Jde zejména o průmyslové manipulátory, které lze v dnešní době aplikovat do většiny výrobních procesů. Pro pohyb svého těla využívají většinou 6 ale i více os. Sedmá osa může být např. použita pro sevření kleští při bodovém sváření nebo pro pohyb po koleji, kdy robot popojíždí vedle výrobku, synchronizován s dopravníkem a po vykonání úlohy se vrací zpět. Programování takovýchto robotů je většinou přímé:
vedením ramene robota, kdy si robot „zapamatuje“ vedenou trasu a následně ji opakuje několikrát dle potřeby
spojitá trasa (continuous path)
trasa bod po bodu (point-to-point path)
zadáním povelů z programovacího panelu
přímé plánování on-line: ovládáním pomocí programu, který je schopen rozpoznávat události na základě připojených senzorů a reagovat tak na potřebnou situaci (podobně jako automatická myčka automobilů)
V případě nepřímého programování jsou zadány křivky z výkresů, plánů či jiných podkladů a robot provede daný úkon bez ohledu na okolní vlivy.
2.3 Mobilní roboty2 Roboty se schopností přemisťovat se:
1 2
dálkově ovládané
Zdroj: Wikipedie:Robot, < http://cs.wikipedia.org/Robot > Šolc F., Ţalud L.: Robotika. VUT Brno, 2002
8
o
pohyb je nezávislý na zdroji napájení; tzn., ţe jejich pohyb je omezen tak, aby nedošlo k přerušení napájení, případně je zdroj napájení umístěn přímo na robotu a není omezen kolejnicemi (v případě např. jednonohých skákajících robotů)
o
pohyb je závislý na pokynech operátora a robot většinou vysílá zpětnou vazbu (např. ve formě přenosu videa nebo virtuální reality, případně nákresu vzdáleností do nejbliţších překáţek)
autonomní o
vyuţívají často umělou inteligenci
o
pohybují se zcela nezávisle na základě nějaké instrukce
o
sami mapují prostředí a překonávají překáţky na základě algoritmů, které si mohou i samostatně vytvářet a měnit
2.3.1 Podvozky mobilních robotů Dělení podvozků robotů je různé. Z hlediska uspořádání systému, jakým se robot pohybuje, dělíme na tyto systémy:
kolové systémy
pásové systémy
biomechanické systémy
kráčející
skákající
plazivé
šplhající
plavající
létající
Z hlediska řízení podvozku a závislosti jednotlivých segmentů pak dělení vypadá následovně:
Diferenční podvozek
Synchronní podvozek
Trojkolový podvozek s řízeným předním kolem
Ackermanův podvozek
Trojúhelníkový podvozek
Všesměrová kola
Kráčející podvozky
Pásové podvozky 9
Jednotlivé principy systémů řízení budou zmíněny dále na konkrétních příkladech pro lepší ilustraci.
2.4 Způsoby navigace mobilních robotů 2.4.1 Robot sledující stopu1 Uvaţujme robota na diferenčním podvozku, blíţe popsaného v kapitole 2.2. Je doplněn o senzor sledování čáry, která představuje danou trajektorii pro pohyb robota. Musíme vzít v úvahu, ţe se na trase vyskytují překáţky, na které musí robot reagovat a eliminovat tak riziko střetu. Řídicí systémy takovýchto robotů jsou řešeny jako dvouúrovňové. Jednu úroveň představuje modul připojený k počítači a druhou modul na robotu. Komunikace mezi nimi je bezdrátová. Robot je vybaven dvěma kamerami pro snímání okolí a případné manuální řešení problému, který není schopna vyřešit řídící jednotka,
sadou
ultrazvukových
čidel
(podobný
princip
jako
parkovací
asistent), 2D laserovým senzorem pro sledování trajektorie a elektronickým kompasem pro určení aktuální polohy. Schéma popisu je zobrazeno na obrázku 1. Polohové řízení je v reţii modulárního řídicího systému. Vycházelo se z předpokladů, ţe robot bude jak schopen dálkového ovládání operátorem, tak i autonomního chování. Samotný řídící systém je tedy záleţitostí algoritmů v počítači, který předává data modulu robota. Ten data přijme, vyhodnotí a porovná s údaji, které získal z ultrazvukových sonarů. Řídící jednotka modulu robota pak buď povolí pohyb na základě přijatých dat, nebo jej zamítne s navrácením dat počítači. Ta obsahují odůvodnění pro zamítnutí pohybu – zpravidla informace o poloze překáţky. Celý proces probíhá dynamicky v závislosti na rychlosti pojezdu robota. V úvahu jsou brány i další aspekty, jako je náhlý výskyt překáţky v cestě robota nebo zachování ţivotních funkcí – zdroji elektrické energie, apod. Při ztrátě signálu, nebo poruše řídicího systému (PC), a tudíţ ztrátě informací o cestě přebírá celou funkci řídicí modul robota, který, při reţimu autonomního chování, zohledňuje poslední zadaný příkaz a při reţimu ručního ovládání dle 1
SKAŘUPA, J., MOSTÝN, V.: Teória priemyslových robotov. 1. vydanie. Edícia vedeckej a odbornej literatúry, Strojnícka fakulta TU v Košiciach, Vienala Košice, 2001, 150 s. ISBN 80-88922-35-6 KÁRNÍK, L., KNOFLÍČEK, R., MARCINČIN, J., N.: Mobilní roboty, Opava: MÁRFY SLEZSKO, 2000. 210 s. ISBN 80-902746-2-5.
10
kompasu určí poslední známou polohu se signálem a vrátí se. Zohledněním zadaného úkolu pro autonomní chování je míněna jízda v určitém směru, sledování trajektorie v podobě čáry na zemi, pohyb podél zdi apod. Na následujícím obrázku je znázorněno schéma zapojení všech aktivních členů zapojujících se do procesu pohybu a komunikace s počítačem. Více o tomto tématu naleznete v literatuře [13] a [14]. Obrázek 1: Schéma zapojení aktivních členů pro pohyb robota
Zdroj: http://atpjournal.sk/casopisy/atp_03/pdf/atp-2003-2-70.pdf
11
2.4.2 Navigace za pomoci GPS GPS je zkratka pro Global Positioning System, čili světový systém určování polohy. Je provozován ministerstvem obrany USA. S jeho pomocí je moţné kdykoliv určit (velice přesně) polohu na zemi, přesný čas a mnoho dalších údajů, jako je počasí, nadmořská výška apod. Část toto systému je volně přístupná i civilním uţivatelům. Systém pracuje na principu druţic obíhajících okolo Země. Dnes je vyuţíváno 32 druţic pro získání přesných údajů. Pro roboty pohybující se v budově je tento systém zcela nevhodný, protoţe jeho tolerance pro civilní moţnosti je aţ deset metrů. Pro pohyby v externím
prostředí,
v kombinaci s dalšími prvky
ochrany
proti střetu
s překáţkou, je buď ideální, pokud jde o terén, nebo dostačující, pokud jde pro pohyb například v městském prostředí. Tento typ navigace je pouţíván např. na
robotu
(kolečkovém
křesle),
schopného
rozeznat
signály
semaforů
a bezpečně tak dopravit pacienta na adresu, zadanou do navigačního modulu (více v kapitole 4.2.5). 2.4.3 Navigace operátorem Navigace robota operátorem, přesněji příkazy, které operátor vydává, patří také mezi způsoby navigace. Tyto roboty jsou označovány jako roboty na dálkové ovládání, kam patří téţ RC roboty (Radio-Controlled). Operátor můţe zadávat příkazy do uţivatelsky přívětivého rozhraní v počítači a tvořit jednoduché
programy.
Za
pouţití
základních
pokynů,
pro
robota
srozumitelných, vytvoří program, který je schopen s robotem pohybovat dle potřeb včetně vlastního rozhodování. Celé ovládání robota, rozloţené na elementární části, je podobné programovacímu jazyku Karel, ještě nedávno slouţícímu na výuku programování. Pomocí jednoduchých příkazů se robotu na obrazovce zadávaly různé úkoly. Původní robot Karel znal pouze 5 příkazů. I tak byly vytvořeny rozmanité programy, ve kterých se robot pohyboval, kreslil pomocí značek, hledal cesty z bludiště apod. Více o programovacím jazyce Karel naleznete např. na [15].
12
3 Roboty vhodné pro lékařství a jejich konstrukce 3.1 Pohyby robota a zjev Konstrukce robota určeného pro zdravotnictví rozhodně není jednotná. I ve zdravotnictví musíme brát v úvahu, ţe robot vykonává určité úkoly. Můţe jít například o statického rehabilitačního robota, umístěného v jedné místnosti určené pro rehabilitace. Jeho pohyblivost je minimální, nutná prakticky jen pro servisní účely. Robot, vyvinutý pro invazivní operace, je taktéţ statický, mnohdy nainstalovaný téměř jako součást místnosti, při zohlednění přívodů některých důleţitých látek jako jsou voda, kyslík a různé další plyny potřebné pro operace, přívod napájení se záloţním zdrojem, který je pro takovéto roboty nezbytný a v neposlední řadě spojení s pracovištěm, z něhoţ je robot ovládán. Naopak roboty, které jsou malé, rychlé a přesné a slouţí např. k podávání nástrojů chirurgovi, musí být velice pohyblivé. Nejde ani tak o mobilitu jako spíše o schopnost umístit předmět uchycený v čelistech na kterékoli místo v dosahu chapadla tak, aby robot nebyl limitován např. krokem motoru nebo neschopností pokrýt celý svůj záběr z důvodu špatně navrţených otočných ramen apod. K mobilitě robotů se dnes pouţívá spousta konstrukcí. Od jednoduchých koleček přes pásy a jejich soustavy, aţ po všesměrová kola či kráčející roboty. Ve zdravotnictví je tato otázka řešena zejména v souvislosti s podpůrnými roboty pro lidi těţce zdravotně postiţené a také pro mechanizované asistenty. „Chování“ těchto robotů je zvláštní tím, že roboty se pohybují plynulým návazným pohybem a nikoli klasickým trhaným a nemotorným pohybem, jak tomu bylo doposud1. Chůze nepatří mezi silné stránky robotů, zejména jde-li o chůzi lidskou, tedy po dvou nohách. Tuto problematiku jako první vyřešila firma Honda, kdy se robot začal vůbec poprvé pohybovat na dvou nohách a úspěšně ji následoval robot Asimo, který je schopen chodit po schodech dle slovních pokynů člověka1. U tohoto typu robotů se ještě pozastavíme. Humanoidy jsou napodobeniny člověka jako vrcholu přírodního vývoje. Existuje řada důvodů, proč člověk konstruuje roboty „k obrazu svému“. Jedním z nich je, že stroj
1
Zdroj: Věda.cz < http://www.veda.cz/article.do?articleId=11349 >
13
„s lidskou tváří“ je prostě přijatelnější, zvláště má-li sloužit jako pomocník v domácnosti, při ošetřování starých lidí nebo jednoduše pro zábavu v rodině1. Stále se však klade otázka, je-li zjev robotů podobajících se člověku ţádoucí či nikoli, zvláště ve zdravotnictví. Na jednu stranu to některé lidi uklidňuje, ale některé naopak děsí.
3.2 Mobilita Lékařství a zdravotnictví je tak široký obor, ţe se v něm najde uplatnění pro většinu výše zmíněných systémů, zajišťujících pohyb mobilním robotům. Z kolových podvozků je pro zdravotnictví v současné době nejzajímavější diferenční podvozek, kde řízení robota obstarávají dvě hnací kola, která zajišťují směr robota změnou rychlosti otáčení levého nebo pravého kola. Rovnováhu zajišťuje třetí, otočné nepoháněné směrové kolo. Tento způsob umoţňuje robotu otočit se prakticky na místě, kolem svislé osy, umístěné v polovině rozchodu kol. Robot tak můţe manévrovat v malých prostorách, koutech místnosti, apod.
Obrázek 2: Diferenciální podvozek
Zdroj: KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 62
1
Zdroj: Automatizace < http://www.automatizace.cz/article.php?a=667 >
14
Dalším, ve zdravotnictví jiţ hojně vyuţívaným, typem podvozku je Ackermanův.
Čtyřkolový
robot
poháněná
případně
řiditelná.
a
i
s Ackermanovým Nejen
řízením
řiditelná
kola
má jsou
dvě
kola
vybavena
diferenciálem (elektrickým nebo mechanickým), ale i poháněná. Při potřebě směrovat robota pod určitým úhlem se tyto úhly vypočítávají z Ackermanovy rovnice. Kolo na vnitřní části opisuje kruţnici o menším průměru neţ kolo na vnější části stroje. Pokud je robot vybaven také gyroskopem pro vyrovnávání vodorovné nerovnosti terénu, je tento způsob velice přesný. Ve zdravotnictví slouţí momentálně nejvíce jako invalidní vozík.
Obrázek 3: Kolečkové křeslo s Ackermanovým podvozkem
KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 72 Ve zdravotnictví musí být počítáno také s pohybem v těsných prostorách. Od pohybu je vyţadována nejvyšší přesnost, maximální flexibilita a také spolehlivost. Všesměrová kola nám dovolují jízdu v libovolném směru bez nutností otáčet stroj kolem jakékoli jeho svislé osy. Jinými slovy jde o zatáčení 15
na nulovém poloměru. Samotné všesměrové kolo se skládá z náboje, který je na obvodu opatřen valivými elementy ve tvaru válečku nebo soudečku. Náboj je pevně spojen s hřídelí a je jedinou poháněnou částí kola. Valivé elementy jsou volné1. Obrázek 4: Všesměrová kola
KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 80 Ve zdravotnictví se také pouţívá tento typ podvozku rovněţ jako zdravotnický vozík. Jeho název zní „Freedom Doder“. Má velice dobré manévrovací schopnosti v malých prostorách, jako je např. otáčení ve výtahu, jízda do stran ve stísněných obytných prostorách (kuchyně, koupelna), apod. Je ovládán pouze pomocí joysticku.
1
KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008 (ISBN 80–248-0626–6)
16
Obrázek 5: Průzkumný robot na všesměrových kolech
KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 88 Z pásových
podvozků
pouţívaných
v praxi
je
třeba
zmínit
robota
známého, podle svého „medvědího“ výrazu, pod jménem Bear, který je na tomto typu podvozku postaven. Jméno si však nezaslouţil podle vzhledu, spíše naopak. Bear je totiž zkratka Battlefield Extraction-Assist Robot. Jak již název napovídá, slouží pro odnášení padlých a raněných vojáků z bitevního pole1, avšak dnes výborně slouţí k přenášení a zvedání pacientů v nemocnici. Původně měl tento robot podvozek kombinovaný – pásy s koly – ale později se ukázalo, ţe kombinace dvou pásů pro kaţdou „nohu“ je přijatelnější při zvedání raněných. Robot se můţe snáze dostat mechanickými paţemi na zem a zvednout se aţ do plné výšky 180cm, aniţ by se příliš předkláněl a měnil tak těţiště. To je výhodné při přenášení vojáků, kteří jsou v šoku a znesnadňují tak robotu práci. Obrázky robota Bear jsou umístěny v příloze.
1
Zdroj: Věda.cz < http://www.veda.cz/article.do?articleId=14517 >
17
3.3 Přesnost Přesností robota není rozuměna pouze přesnost délková či přesnost prostorová – umístit předmět na místo s přesností mikrometru dnes není pro roboty příliš velkým problémem. Přesnost zahrnuje také otázku relativní přesnosti. Například působit určitým tlakem na dané místo na základě vstupů ze senzoru. Na tomto principu pracují jisté druhy rehabilitačních robotů. Jde o zařízení, které slouží k rehabilitaci ochablých svalů. Dříve tuto práci zastávaly sestry, ale postupem času se přišlo na to, že robot pracuje levněji, neunaví se, takže je schopen pracovat déle. Co je hlavní, je schopen díky speciálním senzorům rozpoznat dříve, kdy je sval natolik unaven, že by další vykonávání rehabilitace již uškodilo. Sval totiž při vyčerpání začne uvolňovat kyselinu mléčnou a tvrdnout. Další práce svalu pak vede k jeho přetažení a případně poškození, které je nepříjemné a bolestivé. Robot vykonává potřebné pohyby k procvičení svalu. Zároveň vyhodnocuje signály ze snímače, na základě kterých se „rozhoduje“, zda v rehabilitaci pokračovat a s jakou intenzitou sval natahovat1. Tyto snímače tlaku se pouţívají i při jiných funkcích robotů, jako jsou např. zjišťování tělesné hmotnosti i s určením těţiště a následným vyhodnocením drţení těla, případným problémem v oblasti páteře.
Toto
vyšetření
se
skládá
z velkého
mnoţství
dat,
následně
porovnávaných příslušným softwarem.
3.4 Orientace v prostředí a učení Pokud se chceme podívat do budoucnosti, kdy by bylo moţné určovat diagnózy zcela bez přítomnosti lékaře, kde kvalifikovaným pracovníkem v tomto oboru by byl robot, nesmíme opomenout schopnost robota učit se v neznámém prostředí. A to nejen učit se kudy se má pohybovat, aby se nedostával do střetu s překáţkami – mapování prostředí, ale také schopnost reagovat na vstupy od pacienta popř. dalších lidí. Je jednoduché vymyslet program sestávající z posloupnosti příkazů tak, aby nebylo nic opomenuto, ale nějaký nahodilý jev či shoda událostí můţe vyţadovat úplnou změnu těchto postupů – např. reakce robota vyslaného za pacientem na vlivy prostředí jako je písek v ovzduší, protoţe pacient bydlí poblíţ cementárny apod.
1
Konzultace s prof. Volfem, ČVUT
18
Získání informací od jednoho pacienta také můţe být uţitečné při léčbě pacienta dalšího. Robot by si měl nejen „pamatovat“ příznaky jednoho pacienta a přiřadit souvislost s nimi i u jiného, ale budeme-li mít více takto propojených robotů, dostaneme vţdy jednoho nejzkušenějšího lékaře.
3.5 Bionika1 Mnoho konstrukčních prvků, způsobů vnímání, reagování a odvozeného chování lze převzít od přírody. Nejde o pouhé kopírování (které je dosud nemoţné), nýbrţ o vyuţití dlouhou evolucí vzniklých principů, převedených na technické metody. Toto je důleţité právě u robotů, které se mají pohybovat v reálném světě. Bionika je vědecká disciplína, zabývající se technickou realizací konstrukčních, postupových a vývojových principů biologických systémů. Okolní příroda dodává nevyčerpatelné mnoţství nápadů, avšak ţádný návod na stavbu. To je úkolem konstruktérů a programátorů. Výsledkem bionické robotiky jsou servisní roboty, pohybující se na šesti nohách jako hmyz nebo plazící se jako hadi nebo ještěrky, coţ je v reálné přírodě efektivnější neţ pohyb na kolech nebo pásech, kdy jsou vyuţívány zvláštní způsoby přidrţování na ploše, jako je suchá adheze, kterou vyuţívá např. Grecko Wall Climbing Robot americké firmy iRobot. Využití těchto robotů je možné například pro opravy boků lodí2.
3.6 Invazivní sondy Invazivní sondy jsou roboty, které vnikají přímo do lidského těla. Jejich úkolem je vysílat informace o vnitřním stavu ať uţ ve formě obrázků nasnímaných
při
průchodu
např.
trávicím
traktem,
tak
i
například
ultrazvukovými vlnami. Roboty pro tento účel musí být konstruovány s ohledem na průchod celým trávicím traktem. Od začátku, při polykání, se nesmí zachytit a působit problémy. Materiál, ze kterého jsou vyrobeny, tedy musí být na povrchu dostatečně hladký, ale také dostatečně silný na to, aby odolal ţaludečním kyselinám.
1
Zdroj: Automatizace, < http://www.automatizace.cz/article.php?a=667 > NOVÁK-MARCINČIN, Jozef – SMRČEK, Juraj, Biorobotika – teória, princípy a aplikácia v technickej praxi, Košice, 1998. 2
19
4 Obory vhodné pro roboty 4.1 Invazivní operace 4.1.1 Popis invazivní operace Invazivní operace jsou, jak sám název napovídá, operace při kterých se chirurg nějakým nástrojem dostane do těla pacienta a provádí jím nějaký zákrok. Do tohoto celku spadají i sondáţe a průzkumné operace, při kterých se samotný stav pacienta nijak nezmění. Mají za cíl přiblíţit lékaři současný stav nemocného a napomoci mu k určování diagnózy. Invazivní operace se většinou neobejdou bez celkové anestezie nebo alespoň lokálního anestetika, které místo zákroku znecitliví. Celková anestézie se pouţívá v případech, kdy by pacient při zákroku upadl do šoku vyvolaného převáţně bolestí a instinktem sebezáchovy. V podstatě by jinak ani celková anestezie nebyla nutná, ale při šoku by tělo přestalo zásobovat orgány kyslíkem natolik, ţe by měl smrtelné následky – multiorgánové selhání. Operace invazivního typu jsou tedy řízeným fyzickým zásahem do těla. Nutně tak po operaci musí tělo regenerovat jak tkáně vnitřních orgánů poškozené při zákroku, kvůli kterému byla operace prováděna, tak pooperační zranění doprovodná, jako je oddělá kůţe, poškozená svalovina apod. Z tohoto důvodu se lékař snaţí vţdy o minimalizaci rozsahu zákroku. Postupem času se dospělo k laparoskopickým operacím. 4.1.2 Historie laparoskopie Operace, které byly prováděny laparoskopicky (z řeckého lapará – část dutiny břišní, skopein – pozorovat), tj. řezem v břišní stěně dovolujícím pohled na operační pole, avšak s minimálním rozsahem, se u nás začaly pouţívat v roce 1991. První taková operace však byla provedena už v roce 1901 gynekologem D. Ottem v Petrohradě. V roce 1938 doktor Veress zavedl do břišní dutiny jehlu s bezpečnostním hrotem, která se, s menšími modifikacemi, používá dodnes1. K problematice laparoskopie se dále vztahuje kapitola 4.1, kde jsou popsána ramena operačního robota, která na tomto principu fungují.
1
Zdroj: MM Spektrum < http://www.mmspektrum.com/clanek/robotika-vezdravotnictvi-dalsi-pokrok-chirurgie >
20
4.2 Vývoj miniinvazivní robotiky1 Vývoj robotických systémů začal zhruba od poloviny 80. let. Tehdy šlo o projekty amerického úřadu pro vesmír a kosmonautiku (NASA), který přišel s konceptem telechirurgie. Cílem bylo zajištění řešení urgentních stavů kosmonautů
při
meziplanetárních
letech,
a
to
právě
pomocí
dálkově
ovládaných robotických systémů. Přibliţně ve stejné době měla americká armáda podobnou představu o léčebných zásazích na vojácích zraněných v průběhu válečných a bojových operací. Na konci devadesátých let jsou vyvíjené systémy postupně uvolňovány do civilního sektoru, a tak vzniká nový obor robotické chirurgie, který bude mít v budoucnu velký význam v léčbě pomocí miniinvazivních metod. Minimálně invazivní robotika spojuje odbornou práci chirurga s moderními technologiemi, jako jsou mikromechanika, trojrozměrná vizualizace a počítačové řízení. Jde o obor, který v současnosti nachází uplatnění zejména v urologii, gynekologii a hrudní chirurgii, rozšiřuje se i pouţití v oborech kardiochirurgie, cévní chirurgie a na obzoru se objevují i neurochirurgické aplikace.
4.3 Neinvazivní práce 4.3.1 Rehabilitační roboty Rehabilitační roboty tvoří poměrně velkou část celé robotické sloţky zdravotnictví. Jak jiţ bylo
zmíněno, rehabilitaci ochablých
svalů dříve
vykonávaly rehabilitační sestry. Práce robota je efektivnější z toho důvodu, ţe má celý průběh rehabilitace lépe pod kontrolou a můţe tak přizpůsobovat různé operace dle potřeby situace a prostředí. Jako příklad vezmeme rehabilitaci poškozeného svalu na ruce. Pacient je napojen na robota pomocí několika senzorů. Některé mohou monitorovat jeho srdeční aktivitu, na základě které robot dokáţe rozpoznat, jak se pacient cítí. V souvislosti s tím upravuje rehabilitační program. Nejdůležitější snímač se nachází přímo na svalu, který je předmětem nápravného cvičení. Tímto snímačem robot zajišťuje pacientovu bezpečnost v průběhu celého cvičení. Jde o velmi
důležitou
funkci.
Zejména
pokud
se
jednalo
o nápravu
svalu
chirurgickou operací. Snímačem je taktilní senzor, sleduje stupeň napětí
21
svalové tkáně a předává údaje počítači1. Senzor je zapojen na zdroj napětí a při změně tlaku, změní svůj vnitřní odpor. To počítač rozezná a upraví daný program – například odlehčí zátěţ (protitlak), případně celou rehabilitaci ukončí. Taktilní senzor, sledující stav svalu, je senzor, kterým se sledují informace, které nelze získat jinou cestou. Taktilní snímač je pak nejčastěji maticové, či jiné, uspořádání taktilních senzorů. Taktilní senzor je tvořen vodivým elastomerem, měnícím svůj elektrický odpor v závislosti na působící síle. Tento elastomer je v podstatě pryţ sycená grafitem nebo ţelezným prachem. Se stlačováním a relaxací se mění výsledný odpor senzoru. To umoţňuje spojitě měřit změny tlaku. Sval po určitém překročení fyzické námahy začne produkovat kyselinu mléčnou, která způsobí jeho postupné tuhnutí. Stupeň námahy je individuální a nelze tedy určit jednoznačný časový interval, kdy je sval natolik unaven, ţe by jeho další procvičování vedlo k velkým bolestem a následně i k moţnému poškození svalu. Tyto změny tuhosti jsou rozpoznány právě taktilním senzorem připevněným na svalu. Obrázek 6: Tenzometrický senzor s elastomery
Časopis: The IMAPS International Journal of Microcircuits & Electronic Packaging, Volume 20, No. 1, 1997, (anglicky), str. 41 1
Source: International Journal of Microcircuits & Electronic Packaging, Volume 20, No. 1, 1997
22
Zde byla zmíněna rehabilitace svalu poškozeného, avšak tento systém je pouţíván i například sportovci, kteří se rozcvičují, nebo také vzpěrači, kteří potřebují posilovat aţ na hranicích svých svalových moţností bez poškození svaloviny. Za zmínku také stojí, ţe toto zařízení bylo navrţeno ve spolupráci českých a slovenských odborníků. Na Slovensku to byli Dr. Jozef Ţivčák, Dr. Dušan Šimšík, Ph.D. a RNDr. Dušan Knezo, Ph.D., Technická univerzita Košice, a v Čechách, prof. Jaromír Volf, Ph.D., který tehdy působil na ČVUT a dnes působí na ČZU. 4.3.2 Pomocníci Trend robotů pomocníků se rozmohl zejména v Japonsku. To se projevilo i v automobilovém průmyslu. Zde dochází k vývoji vozidel, do kterých se snadno nastupuje i lidem upoutaným na vozík, atd. Objevilo se i lůţko na dálkové
ovládání.
Japonci
kaţdoročně
pořádají
veletrh
domácí
péče
a rehabilitace, o kterém je dále zmínka (kapitola 5.2.4) u robota, který pomáhá lidem se stravováním. O pomocných robotech více v kapitole 5.2.
4.4 Manipulace Rozdíl mezi robotem a manipulátorem je ten, ţe robot je schopen pracovat
autonomně,
případně
sledovat
nebo
nějakým
způsobem
vyhodnocovat činnost, kterou provádí ten, kdo robota ovládá. Jde tedy o týmovou práci dvou účastníků: člověka a programového softwaru, který reaguje na vstupy a řídí (koriguje) některé kroky činnosti. Oproti tomu manipulátor je stroj na dálkové ovládání. Například můţeme uvaţovat i o jeřábu jako o velmi jednoduchém manipulátoru. 4.4.1 Rentgeny Roboty jsou schopny být manipulátory. V současné době se nikde nepouţívá asistence robota u rentgenových zařízení. Existují přístroje, kde jsou rentgenové paprsky promítané na desku, kde je snímají čipy a dosahuje se tím dynamického rentgenu, který má proti statickému tu výhodu, ţe lze monitorovat tu část těla, kterou právě potřebujeme. Nevýhoda ovšem je, ţe tento přístroj neustále vysílá rentgenové paprsky, kdeţto při jednorázovém rentgenovém snímku je pacient (případně i obsluha rentgenu) vystaven záření pouze po dobu nezbytně nutnou k pořízení snímku. 23
V případě, ţe by tuto činnost zastával robot či manipulátor, můţe ji vykonávat bez přímé přítomnosti lékaře. Pacient je sice vystaven záření i nadále, ale u něho jej zcela vyloučit nemůţeme. Avšak lékař můţe být za bezpečnou stěnou a na základě vizuální informace, se můţe rozhodnout pro pokračování snímání další části těla pacienta dle potřeby. Stejně tak lze regulovat intenzitu rentgenových paprsků pronikajících do pacientova těla. Vyloučí se tak nebezpečí, ţe by pacient musel jít na opakované rentgenové vyšetření z důvodu podexponování či přeexponování snímku. Vyšetření se tak zkrátí, protoţe pokud lékař ze snímku usoudí, ţe potřebuje vidět ještě jinou část, pošle pacienta na rentgen znovu. Robotu záření nevadí. 4.4.2 Laboratoře V laboratořích se roboty i manipulátory jiţ běţně pouţívají, zejména k chemickým analýzám. Jedno zařízení dokáţe analyzovat vloţenou látku na základě spektrografie, reakcí na různé chemikálie, dokonce i přímo v plynovém chromatogramu. Do zásobníkového kola jsou postupně vloţeny kyvety, ve kterých je zkoumaná látka a také zásobníky s chemickými látkami, se kterými se bude vzorek testovat. Robot sám odebere poţadované mnoţství chemikálie a udělá zkoušku. Dochází tedy k minimalizaci nákladů hlavě tím, ţe je menší zbytkový odpad, neţ kdyby se zkouška dělala ručně. Robot je také vybaven laserovým zařízením s proměnlivou vlnovou délkou světla a několika filtry pro přesné spektrografické zkoušky.
24
5 Současná situace 5.1 Chirurgie a robotika1 5.1.1 Nástin chirurgie V současnosti je chirurgie asi největší spojnicí mezi roboty a lékařstvím. Využívá se zejména pro operace urologické a to především pro operace nádorů prostaty. Dále pak také v gynekologii a břišní chirurgii1. Hlavní výhody operace robotem jsou menší potřebné vstupy do pacienta, které jsou uzavřené. Do pacienta proniká rameno robota podobně, jako je tomu u laparoskopické operace (viz kapitola 3). Na rozdíl od klasické rány se vpichy lépe hojí, nezůstávají po nich jizvy a pacient nemusí pobývat v nemocnici tak dlouho, jako při klasické operaci, kdy dochází např. k otevření dutiny břišní. Z toho plyne také další výrazné pozitivum, a to sníţení moţnosti vzniku infekce a následných pooperačních komplikací. Také rehabilitace je pro pacienta daleko snazší. 5.1.2 Systém daVinci Systém daVinci je
nejznámějším robotickým systém pro
lékařské
operace. Zákroky prováděné pomocí tohoto systému výrazně usnadňují laparoskopické operace v mnoha směrech. Jednou z výhod je například manipulace. Oproti klasické laparoskopii, kdy je nástroj poměrně jednoduchý, dlouhý okolo 33cm, s ještě jednodušším „nůţkovým“ ovládáním, má rameno robota vlastní zápěstí. Tím je docíleno dalších stupňů volnosti v pohybu nástroje uvnitř těla pacienta a lékař se tak můţe nástrojem velkým jen 5 nebo 8mm, dostat i do míst, kam by se, pomocí běţné laparoskopie, nedostal a zároveň nedochází k poškozování tkání. Dalším vylepšením je synchronizace. Při klasické laparoskopii drţí nástroj přímo ruka chirurga. Pokud nástrojem pohne dolu, v těle pacienta se nástroj přes páku pohybuje nahoru. Stejně tak je tomu při stranovém pohybu. Tím je narušena koordinace očí s pohybem rukou. Lékař tak nástroji manipuluje poměrně neobratně. U robotického systému tomu tak není. Přesný pohyb ruky je přenášen na stejný pohyb
1
Zdroj: MM Spektrum < http://www.mmspektrum.com/clanek/robotika-vezdravotnictvi-dalsi-pokrok-chirurgie >
25
nástroje v operačním poli, a proto i zácvik na robotickém systému trvá kratší dobu, než si vyžaduje klasická laparoskopie1. Nejedná se tedy o autonomního robota v uţším slova smyslu, který by mohl celou operaci vykonávat sám, ale jen o násobič chirurgových dovedností. Robotem, nikoli manipulátorem, je však nazýván oprávněně, neboť zasahuje do činností chirurga, případně je i mění podle toho, je-li pohyb chirurga vyhodnocen jako oprávněný a tedy chtěný nebo náhodný či chybný. Základem
systému
je
mechanismus
řízený
počítačem
a
ovládaný
chirurgem. Ten v průběhu celé operace sedí u konzole, umístěné poblíţ pacienta a také robota, ze které celou operaci řídí. Součástí konzole je také optický systém umoţňující trojrozměrný obraz. Chirurg má tak dojem, ţe se dívá přímo do pacienta. Celý optický systém pracuje ve vysokém rozlišení, aby nedocházelo ke zkreslení a chybám v důsledku nekvalitního obrazu. Zároveň umoţňuje
aţ
patnáctinásobné
zvětšení,
coţ
bylo
v případě
obyčejné
laparoskopie nemyslitelné a v případě normální operace nemoţné. Někdo by mohl namítnout, ţe takové zvětšení je jiţ zbytečné v tak malém prostoru, ale toto zvětšení zde není jen pro detail obrazu. Slouţí rovněţ pro moţnosti práce mikroskopického rozsahu vzhledem k naprosté eliminaci třesu rukou. Tím, ţe systém umoţňuje 3D pohled do dutiny břišní, má chirurg lepší představu o poloze nástroje a orgánů. Při běţné laparoskopii, kdy byl průběh sledován na 2D monitoru, doháněl chirurg hloubku ponoření nástroje pouze odhadem a svými zkušenostmi. Systémem není dovolen ani náhodný svalový záškub lékaře. Jakýkoliv prudký pohyb (nad hranici nastavitelné tolerance) je systémem zastaven. Lékař pak musí provést pohyb znovu, pomaleji, nebo nastavit vyšší toleranci rychlých pohybů. Pokud robot vyhodnotí pohyb ovládání jako nesprávný (v rozporu s bezpečnostními protokoly), nepřenese jej na ramena, dokud tento pohyb není opětovně chirurgem potvrzen. Stejně tak nechtěné pohyby při ohlédnutí z okuláru jsou vyloučeny. Lékař potřebuje v průběhu operace např. konzultovat další postup s přítomnými odborníky. Pokud tedy přestane hledět do konzole, ramena robotu jsou okamţitě vypnuta a
zůstávají
v poslední
poloze.
Celý
průběh
operace
je
samozřejmě
zaznamenáván, následně vyhodnocován dalšími experty a poučují se z něho nejen lékaři, ale i robot, kterému se upravuje konfigurace pro jednotlivé 1
Zdroj: MM Spektrum < http://www.mmspektrum.com/clanek/robotika-vezdravotnictvi-dalsi-pokrok-chirurgie >
26
operace tak, aby bylo dosaţeno maximálních výsledků. Jiné nastavení je potřebné pro apendektomii (odebrání přívěsku slepého střeva) a jiné pro neurochirurgii. Dalším aspektem, který by neměl být opomenut je únava lékaře. Pokud lékař operuje šest hodin s běţnými laparoskopickými nástroji, kdy u pacienta stojí, zákonitě musí být unavený a vyčerpaný. Oproti tomu při operaci s asistencí robota operatér sedí a má opřené ruce, coţ vede k výrazně niţší únavě. Celý robotický systém včetně ovládací konzole je na obrázku 7. Obrázek 7: Systém daVinci
http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2006042109
Operačními přístupy jsou malé řezy (do 10mm). Těmi jsou zavedeny do těla pacienta troakáry, coţ jsou trubice, na které je napojen optický systém a ramena
robota.
Nástroje
jsou
pomocí
převodů
a
pohonů
připojeny
k mechanismu robota. Ten je zapojen do výše zmíněné ovládací a zobrazovací konzole. Pohyby chirurga se přenáší z konzole přes robotické rameno přímo na nástroj v operačním poli. Tímto lze docílit nejjemnější manipulace nástroji, neboť velikost poměru pohybu ovládacího prvku k velikosti skutečného pohybu nástroje lze upravit nastavením. Všechny pohyby chirurga jsou zaznamenány, vyhodnoceny a interpretovány počítačem. Teprve pak následně přeneseny na ramena a nástroje. Vše se děje v reálném čase, ale pohyb, který do spojité 27
trajektorie nezapadá, je eliminován. Tím dochází k odstranění nebo alespoň minimalizaci, jakéhosi „pohybového šumu“. Nástroje uvnitř těla pacienta mají také dokonalou flexibilitu a schopnost otáčet se kolem další osy, která nebyla při operacích „ruční“ laparoskopií moţná z důvodu přítomnosti lékaře, jehoţ ruce, ve kterých drţel nástroje, se otočit nemohly. Také se mohou otočit o 360°
kolem
své
vlastní
osy
za
ramenem.
Samotné
nástroje
jsou
konstruovány tak, ţe mají sedm stupňů volnosti. Celý mikromechanický operační počítačový systém se tedy skládá z chirurgické ovládací konzole, která má integrovanou obrazovku zajišťující 3D obraz. Zařízení u pacienta se skládá z lehátka, těla robota a čtyř robotických ramen, z nichţ jedno slouţí pro zavedení zobrazovacího zařízení a tři pro zavedení nástrojů. Volitelně lze připevnit ještě čtvrtou nástrojovou paţi např. pro vyjímání částí tkání z těla pacienta za pomoci sáčků, do kterých jsou části tkáně umístěny a následně dutým ramenem vytaţeny ven. Zobrazovací rameno
je
vybaveno
stereoskopický
pohled
dvěma na
tříčipovými
operační
kamerami,
prostor.
Další
které ramena
vytvářejí nesou
mikrochirurgické operační nástroje. Na konci těchto ramen jsou pohyblivé klouby, tzv. endoskopická zápěstí. Nástroje umoţňují širokou škálu úkonů, jako jsou stříhání, řezání, stavění krvácení, šití a další. Protoţe i tyto nástroje podléhají opotřebení, mají deklarovanou ţivotnost na přesný počet operací. Nástroje mají i vlastní paměť, takţe při dosaţení určitého počtu zákroků se automaticky pomocí čipu zablokují. Samotné ovládání nemá podobu „joysticků“, ale spíše antropomorfních rukou, které jsou osázeny mnoha senzory, snímači a také ovládáním. Chirurg tak ovládá nástroje i ramena pomocí pohybu prstů i zápěstí. Na přepínání mezi rameny a optickým systémem mu slouţí noţní pedály. Robotická ramena jsou s ovládací konzolí propojena pomocí digitálního spojení o několika stovkách kanálů. Silný propojovací kabel ovšem není nutnou podmínkou. V praxi jiţ bylo ověřeno, ţe místo něj lze vyuţít satelitního spojení. Při první transatlantické operaci v roce 2001 (USA – Francie) asistovalo téměř 80 lidí a vyšla na několik milionů dolarů. Proto se s tímto řešením v civilním lékařství zatím moc nepočítá a vyuţívá se spíše pro prezentační účely. Přesný
pohyb
nástrojů
je
zajištěn
pohony
s
krokovými
motory
a lankovým převodem. Díky mechanickému "zápěstí" mají nástroje vysokou 28
pohyblivost, kterou lze srovnat s lidskou rukou. Pořizovací cena celého zařízení dosahuje 50 mil. korun, coţ není příliš mnoho, přirovnáme-li to k faktu, ţe zachraňuje lidské ţivoty, avšak dost na to, pokud počítáme s rozpočty nemocnic. 5.1.3 Cévní robotická chirurgie Do cévní chirurgie pronikala robotika pomaleji neţ do jiných odvětví. Hlavním důvodem je obtížnost šití cévního propojení (anastomózy) a přístup k aortě a pánevním tepnám, které jsou uloženy hluboko u páteře1. Robotický systém tak významným způsobem zjednodušuje a ulehčuje našití cévní anastomózy a tím odstraňuje jeden z hlavních problémů laparoskopické cévní chirurgie. Na druhé straně je nutno říci, ţe takzvaná roboticky asistovaná cévní rekonstrukce probíhá kombinovaným způsobem. První fáze operace, která je vlastně určitou „bojovou“ přípravou tepny, se provádí laparoskopicky. Druhá část pak pokračuje roboticky. Rychlost, s jakou robot našije cévní anastomózu tak zkrátí čas zákroku o třetinu aţ polovinu.
5.1.4 Výhody a nevýhody systému daVinci Výhody pouţití robotického systému daVinci jsou na straně pacienta i chirurga. Lékař nemusí vykonávat často velmi časově náročný výkon fyzicky sám a je osvobozen od negativních jevů, jako je stres, třes rukou a únava. Na druhé straně pacientům zákrok způsobí menší trauma organismu, menší ztrátu krve, menší jizvy, minimální riziko infekce a v neposlední řadě i zkrácení hospitalizace, rychlejší uzdravení a návrat do běţného ţivota. Operace je sice draţší neţ klasický výkon, avšak výsledný efekt je nevyčíslitelný.
Zkrácení doby
hospitalizace
(aţ
o
2/3)
a minimalizace
komplikací pak přináší i významný pozitivní ekonomický efekt. Robotickými systémy lze jiţ v současnosti provádět více neţ 60 druhů operací. Patří mezi ně i takové výkony, jako je koronární bypass. Ve Francii se jimi provádějí operace u dětí s vrozenými srdečními vadami, kdy tento robotický systém umoţňuje provedení zákroku jen ze tří přístupů velkých asi 5 mm. Klasicky je operační rána dlouhá 10 aţ 15 cm. V Kanadě se stejnými
1
Zdroj: 21. století < http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2006042109 >
29
přístroji operují bypassy na bijícím srdci, kdy se pacient vrací domů jiţ druhý den po operaci. Zavedení robotické technologie je přelomem v chirurgických technikách. V současné době se navíc stále vyvíjejí nové chirurgické nástroje, které se miniaturizují, a zvyšuje se jejich pohyblivost. V blízké budoucnosti lze očekávat i jejich propojení s navigačními systémy. To znamená, ţe operační nástroje budou automaticky navigovány na místa, kde jich je zapotřebí. Tyto systémy jsou schopny nahradit přímý kontakt rukou chirurga s orgány pacienta. Nikdy však nenahradí jeho oči a mozek. Paradoxem ovšem je, ţe tyto roboty vyrábí americká společnost, která je vyváţí do téměř celého světa, a zároveň sídlí v jednom ze Spojených států, kde se samotný robot pro operace stále ještě nepouţívá – v Kalifornii. 5.1.5 Intuitivní chirurgie daVinci Celý projekt daVinci vyvinula firma Intuitive Surgical, coţ znamená intuitivní operace. Není tím naznačeno, ţe by kaţdý, kdo se naučí ovládat robota, se mohl stát chirurgem, ale naopak, kaţdý chirurg se snadno naučí ovládat robota. Jak mají popsáno na svých webových stránkách1, ovládání robota je pro chirurga velmi snadné a navíc celé optické zařízení je elektronické, takţe trénink můţe probíhat v podobě simulačních programů. Robot nasimuluje operaci dle zadaných parametrů a do zobrazovacího zařízení ovládací konzole promítne obraz odpovídající pohledu do těla pacienta, včetně nástrojů a virtuální operace můţe začít. Stejně tak se dá simulovat jakákoli jiná naprogramovaná činnost, kterou má dotyčný „v zaškolení“ provést. Celý tento tréninkový program by se pak dal přirovnat k počítačové hře „na chirurgy“. Robot sleduje fyziologické funkce pacienta, dají se vytvářet uţivatelem definované operace a simulovat aktuálně vzniklé komplikace. 5.1.6 daVinci v Čechách a ve světě V České republice máme k dispozici zatím tři robotické systémy daVinci: na pracovišti v Ústřední Vojenské nemocnici a v nemocnici Na Homolce v Praze a ve Fakultní nemocnici U Svaté Anny v Brně, kde se provádějí výhradně urologické zákroky.
1
Zdroj: < http://www.intuitivesurgical.com/ >
30
V nemocnici Na Homolce v Praze bylo robotické centrum otevřeno na konci roku 2005. V současné době se na oddělení cévní chirurgie praţské Nemocnice na Homolce roboticky provádějí některé cévní rekonstrukce pánevních tepen a břišní aorty. Nemocnice a s ní i naši cévní chirurgové se tak zařadili mezi několik málo světových pracovišť, kde jsou roboticky asistované cévní rekonstrukce prováděny. Ta se dají spočítat na prstech jedné ruky. Do budoucna zdejší lékaři plánují rozšíření „sortimentu“ takových zákroků i na další typy cévních rekonstrukcí. Jinak se pracoviště Na Homolce věnuje převáţně všeobecné chirurgii, urologii a gynekologii, občasně kardiochirurgii a neurochirurgii. Prvním vedoucím lékařem týmu pro robotickou chirurgii byl v nemocnici Na Homolce MUDr. Petr Štádler, který v roce 2005 provedl v České Republice první roboticky asistovanou cévní rekonstrukci a spolu s kolegy MUDr. Petrem Vitáskem
a MUDr.
Pavlem
Matoušem
stále
provádějí
robotické
cévní
rekonstrukce pánevních tepen a aorty. Další oddělení pracující s robotem jsou Všeobecná chirurgie (vedoucí MUDr. Michal Toběrný), Gynekologie (vedoucí MUDr.
Daniel
Struppl),
Urologie
(vedoucí
MUDr.
Ivan
Kolombo)
a Kardiochirurgie (vedoucí prim. MUDr. Štěpán Černý). Zkušenosti těchto lékařů s robotickým systémem jsou publikovány na stránkách Nemocnice Na Homolce (viz [17]). V současné době operuje ve světě cca 400 robotů, přičemţ zhruba 200 jich je v USA, a více neţ 100 v Evropě. První z nich byl nainstalován v roce 1998 v Lipsku1. Nejvíce jsou systémy daVinci rozšířeny v Itálii, kde jich je 23, dále devět v Německu a sedm ve Francii. Zbytek Evropské disponibility robotů je pak rozmístěn do Velké Británie, Belgie, Holandska, Švýcarska, Dánska, Norska, Švédska, Španělska, Turecka i Rumunska a samozřejmě do České republiky. 5.1.7 Původní záměr vývoje systému daVinci Systém daVinci byl původně navrţen pro práci na letadlových lodích americké armády, kde by bylo příliš neekonomické, aby kaţdá letadlová loď měla vlastního vyškoleného chirurga. Tento specialista byl však na různých lodích potřeba tak často, ţe namísto náročných dlouhých leteckých přesunů
1
Zdroj: NNH, < http://www.homolka.cz/cz/centrum_roboticke_chirurgie/?p=3371 >
31
chirurga na příslušnou loď, kde byl potřeba, byl spuštěn tento projekt, se záměrem vykonávat operaci z pozemní základny za pomoci satelitu (viz kapitola 5.1.2). Civilní verze robota je k dispozici od roku 2000.
5.2 Pomocné roboty 5.2.1 Robot ve stomatologii Robot CEREC je u nás celkem běţně pouţívaným robotem, pomáhajícím ve zdravotnictví, konkrétně ve stomatologii. Robot dokáţe během jedné návštěvy pacienta navrhnout a vyrobit celo-keramickou plombu, korunku i faset. Celý jeho produkt pak stomatolog pouze nasadí a přilepí pacientovi. Ti vidí výhodu hlavně v tom, ţe se výrazně zkrátí doba pobytu u lékaře a následky po zákrocích jsou daleko mírnější neţ při zásahu dentisty. Primární úkol robota je usnadnit výrobu keramických zubních korunek a zrychlit tím ošetření pacienta. Název CEREC je zkratkou slov Chairsdie Economical Restoration of Esthetic Ceramics1. Standardní lékařský postup je při takovém zákroku zhotovení otisku defektu pacienta a jeho následné zaslání do laboratoře, kde za několik dní lékaři zhotovili výplň. Ta byla pacientovi umístěna do úst a jeho lékař zhodnotil, zda je provedena správně. Namísto toho si robot zhotoví snímky očištěného defektu, tyto následně zpracuje a na jejich základě vytvoří model náhrady a navrhne řešení. Lékař návrh můţe opravit dle potřeb a anamnézy pacienta (např. změnit barvu, aby byla v souladu s chrupem pacienta). Poté stomatolog odešle data do obráběcího modulu robota (viz obrázek 8), kde dochází k vytváření konkrétní náhrady dle zadaných
údajů.
Náhrada
se
vytváří
z keramických
polotovarů
a
její
vyhotovení trvá jen několik minut. Dentista zhotovenou náhradu umístí na místo určení, kde ji připevní speciálním lepidlem. Pokud je lékař i pacient spokojen, nechá se lepidlo pod UV lampou ztvrdnout a zákrok je hotov. Jednou
z předních
výhod
je
vysoká
hygiena
oproti
standardním
postupům, kdy náhrada projde rukama několika lidí. Keramické polotovary jsou velmi kvalitní, ale hlavně vţdy stejně kvalitní – záruka na výrobek od robota CEREC je aţ 10 let, včetně biokompatibility s tkání pacienta.
1
Zdroj: Lekari-online.cz < http://www.lekarionline.cz/stomatologie/zakroky/cerex >
32
Vysoká pořizovací cena robota (cca 3 milióny) je zatím důvodem toho, ţe na naší republice je zatím pouze 16 stomatologických pracovišť pouţívajících tyto roboty. Obrázek 8: Robot CEREC a jeho pracovní komora
http://www.fishersfamilydentistry.com/cerec.htm http://www.lasergumdentist.com/CAD_CAM_CEREC.html 5.2.2 Systémy měření tlaků taktilními senzory ve zdravotnictví1 Jiţ zde byly zmíněny taktilní senzory coby snímače tlaku pro namáhané svaly. Tyto senzory mají ve zdravotnictví ještě další vyuţití. Jedním z nich je měřící
systém
pro
měření
statických
a dynamických
tlaků
s uţitím
v biomechanice. Měření rozloţení tlaků při styku lidského těla s okolím je jednou z nejdůleţitějších diagnostických neinvazivních metod, především v oblasti ortopedie. Slouţí k určení rozloţení váhy na ploskách chodidel, zaznamenání dynamického průběhu rozloţení tlaků při lidském kroku, či ke zjišťování vhodné polohy při sezení člověka. Konstrukce snímače je podobná jako v případě měření rehabilitovaného svalu. Zařízení se skládá z podloţky osazené taktilními senzory – elastomery. Ty mění svůj elektrický odpor na základě působícího tlaku. Vyhodnocení rozložení tlaku na ploše snímače je umožněno maticovou úpravou snímače, tj. rozdělením plochy snímače na elementární čidla. Snímač je moţné s vlastní řídící jednotkou připojit přímo
1
JMO, Jemná mechanika a optika, 5/2004, ČVUT
33
k PC. Zařízení je schopné pořídit v reţimu přímého zobrazení aţ 10 snímků za vteřinu, v reţimu přímého zápisu na disk aţ 100 snímků za vteřinu. Tohoto reţimu se vyuţívá zejména při sledování dynamických tlaků. Na 1GB lze zaznamenat asi hodinu pozorování. Data se analyzují v PC dodatečně. V reţimu krátkodobého měření s vysokou záznamovou rychlostí pak lze zaznamenat aţ 300 snímků za vteřinu. Délka záznamu se pak můţe pohybovat od jedné do deseti vteřin. Pomocí tohoto zařízení mohou být okamţitě rozpoznány diagnózy jako ploché nohy, skolióza, či nesprávné drţení těla. Takto je snadnější předcházet trvalým
následkům
nebo
jinak
nenadálým
situacím
(např.
vyhřeznutí
ploténky). Bude-li v budoucnu robot určovat diagnózu pacientů – minimálně robot ortoped – měl by být vybaven tímto zařízením. Spojením techniky měření tlaků taktilními senzory a rehabilitací pak robot můţe usnadňovat rehabilitační kurzy pro pacienty s protézami. Dokonce robotická protéza vybavená těmito senzory můţe mnohem více usnadnit ţivot postiţenému. Pomocí taktilních senzorů protéza sama rozpozná jakým tlakem ještě působit proti skořápce vajíčka a jakým tlakem ještě je třeba působit při zvedání cihly. 5.2.3 Robotizovaný oblek Tlakových senzorů vyuţívá také robotizovaný oblek vyvinutý v Japonsku, určený pro ty, kdo o pacienty pečují, přemísťují a zvedají. Jde o systém 22 vzduchových pump, který si pečovatel doslova oblékne. Jeho svaly jsou pak v přímém kontaktu se senzory, a pokud se zatnou, senzory vyšlou signál pumpám, které se rozeběhnou. Proces zvedání těţkých předmětů je tak mnohem snazší a i pacienti zaznamenají jistě příjemnější pocity, neţ kdyţ je zvedá samotný robot. Pečovatel sice vypadá jako Robocop, ale i tak dle výzkumu1 pacienti preferují takto oblečenou lidskou bytost namísto robotů samotných. 5.2.4 Asistence při stravování Roboty, určené pro pomoc stárnoucím a nemohoucím lidem, se objevily ve
velké
míře
na
veletrhu
„Home-Care
&
Rehabilitation
Exhibition”
v Japonském Tokiu, v roce 2007. Obrovský úspěch sklidil robot My Spoon od 1
Zdroj: < http://cestovani.doktorka.cz/starnouci-japonsko-se-obraci-knejmodernejsi-technologii/ >
34
firmy Secom Co. Tento robot, prodávaný v jak v Japonsku, tak i v Evropě1, pomáhá starým nebo nemocným lidem jíst pomocí speciální ruky, na které má upevněnu lţíci nebo vidličku. Tento robot získal také ocenění v kategorii servisních robotů v roce 2006. K ovládání tohoto robota můţe poslouţit joystick. V případě úplné neschopnosti pohybu pacienta, lze robota naprogramovat tak, aby se s jídlem zastavil v určité přednastavené pozici. Tyto dvě vlastnosti lze také kombinovat tak, ţe si pomocí joysticku strávník vybere, co mu má robot podat. Zbytek uţ stroj obstará sám. Obrázek 9:Robot MySpoon
http://www.ubergizmo.com/15/archives/2006/12/my_spoon_robot_feeds_humans.htm l
Zatím se vede mnoho diskusí, ale i studie o tom, jak takový krmící robot působí na psychiku lidí a to nejen starých či nemocných. Některé rodiny si dokonce robota pořídily za účelem krmení malých dětí, u kterých probíhá rozvoj osobnosti, a tím byl značně omezen velice důleţitý kontakt s lidmi. Zanedbávána je tímto péče o dítě, neboť existují i roboty, které bdí nad bezpečím dítěte2 a zatím neexistují ţádné směrnice upravující pouţívání asistenčních robotů. 5.2.5 Pojízdné křeslo se systémem GPS1 Japonské firmy Fujitsu Ltd. a Aisin Seiki Co. vyvinuly společně robotické kolečkové křeslo, schopné samo dojet namísto určení. K pohybu pouţívá systém
určování
polohy
GPS
a před
střetem
s překáţkou
ho
chrání
ultrazvukové senzory – sonary. Další bezpečnostní prvek je napojen na kamerový systém a za pomoci softwaru dokáţe rozpoznat červený signál na semaforu. Robot pak zastaví a další jízda pokračuje buď rozpoznáním zeleného
1
Source: < http://www.daylife.com/photo/0fb72bCeMc3hA > Zdroj: < http://www.tyden.cz/rubriky/veda-a-technika/technologie/prichaziera-robotu-lidstvo-na-ni-neni-pripraveno_96838.html > 2
35
signálu, nebo slovním povelem. Slovními povely lze řídit a upravovat směr jízdy během trasy a předejít tak situaci, kterou by musel řešit bezpečnostní systém.
36
6 Budoucí uplatnění 6.1 Názory odborníků1 6.1.1 MUDr. Stanislav Czudek, CSc. přednosta onkochirurgie, Mendel Oncological Center, Nový Jičín a lektor Evropského institutu pro telechirurgii ve Strasbourgu: Kdyţ poloţil Armstrong svoji stopu na Měsíci, nikdo netušil, co to bude pro lidstvo znamenat. Kdyţ byla provedena Lindberghrova operace (operace robotem na dálku přes Atlantik). Také nikdo netušil, co to bude pro lidstvo znamenat. Určitě hodně. Je mi velice líto, ţe se nám první operaci "na dálku" nepodařilo uskutečnit před Američany (z Francie do České republiky). Byli jsme velice blízko cíle, ale politici a ekonomika rozhodli jinak – taková světová priorita nemůţe přece jít směrem z Francie na východ (do České republiky), ale na západ (do USA). Tento druh chirurgie má v budoucnosti obrovské perspektivy. Osobně více cítím s programem Evropské Unie „Dr. Congo“ – operace na dálku do střední Afriky pomocí robotů, neţ s programem NASA – operace kosmonautů na dálku, např. na Marsu… V Evropě je několik center robotické chirurgie, která školí chirurgy z celého světa. Jedním z nich je EITS (European Institute for TeleSurgery) ve Strasbourgu. Jiţ celkem 10 let jsem lektorem v tomto Institutu, kde učíme široké
spektrum
operací
pomocí
robota
–
operace
ţlučníku,
jícnu,
fundoplikace2, operace ţaludku, střev, kýly, atd. Určitou nevýhodou těchto operací je jejich finanční a časová náročnost. Chce-li však česká chirurgie drţet krok se světovou, musí mít centrum robotické chirurgie. Nemocnice Homolka určitě kritéria takového centra splňuje. 6.1.2 Prof. MUDr. Ivan Čapov, CSc. přednosta I. chirurgické kliniky Fakultní nemocnice u sv. Anny, Brno:
1
Zdroj: NNH, < http://www.homolka.cz/cz/centrum_roboticke_chirurgie/?p=3376 >, doslovné citace 2 Jedná se o miniinvazivní operaci při gastroesofageálním refluxu (návrat ţaludečního obsahu do jícnu) u pacientů s brániční kýlou.
37
Jedině v těch zařízeních, kde je budována robotická chirurgie na základě mezioborové spolupráce, má smysl. Profituje z ní samozřejmě i břišní a hrudní chirurgie. V oblasti hrudní chirurgie se jiţ hovoří o tzv. "RATS – Robotic Assisted Thoracic Surgery" (analogické k VATS). Předpokládám, ţe RATS se bude týkat větších zákroků v pleurální dutině, tedy anatomických plicních resekcí, zákroků na bránici a zákroků v mezihrudí (jícnová chirurgie, chirurgie thymu, nádory mezihrudí). Bude se jednat tedy o operace sloţitější, kde bude vyuţito RCh. V oblasti břišní chirurgie pak oblast chirurgie GIT, bariatrické chirurgie, adrenalektomie apod. 6.1.3 Prof. MUDr. Miroslav Pacík, CSc. přednosta Urologické kliniky Fakultní nemocnice Brno: V urologii se nejedná jenom o budoucnost, ale i o současnost. Radikální retropubická prostatektomie (operace prováděná u muţe s počínajícím stadiem rakoviny prostaty s cílem toto onemocnění definitivně vyléčit) je ve světě jiţ nyní absolutně nejčastěji prováděnou roboticky asistovanou operací vůbec. Vzhledem k tomu, ţe rakovina prostaty je třetí nejčastější příčina úmrtí muţe na zhoubný nádor v ČR, význam potřeby této operace vysvítá poměrně jasně. V souvislosti s chystaným programem časné detekce karcinomu prostaty u informovaného pacienta v ČR lze doufat, ţe dostupnost této operace prováděné roboticky se i u nás rozšíří jako jinde ve světě. 6.1.4 Marek Šetina, CSc. Primář Kardiochirurgického oddělení Nemocnice České Budějovice, a.s.: Postavení
robotů
v
kardiochirurgii
je
sloţitější
neţ
v
ostatních
chirurgických oborech. Je to logické. I přesto, ţe existuje několik pracovišť, která se endoskopickými technikami intenzivně zabývají, ani endoskopie nedoznala v kardiochirurgii většího rozšíření. To je dáno určitými specifiky kardiochirurgie (mimotělní oběh, nutnost srdeční zástavy apod.). Vzhledem
k
technickým
limitům
současné
generace
robotů
i k nezanedbatelným finančním nákladům se nezdá pravděpodobné, ţe by v krátkodobém výhledu došlo v kardiochirurgii k jejich většímu uplatnění. Je ale nesporné, ţe význam nových technologií v medicíně se bude zvyšovat. Se zlepšenými technickými schopnostmi bude i uplatnění robotů narůstat. Vývoj dalších generací robotů bude ale náročný a nákladný.
38
Předpokládám, ţe zapojení robotů do široké, rutinní kardiochirurgické praxe je pravděpodobné, ale bude to v horizontu mnoha, pravděpodobně desítek, let.
6.2 Ovládání robotů myslí Zařízení NIA (Neural Impulse Actuator) od firmy OCZ Technology je schopno rozpoznat mozkové vlny na podobném principu jako EEG. Dnes je velice známá hra, kde pomocí mysli proti sobě na stole posunují kuličku dva protihráči. Princip spočívá v naprosté soustředěnosti. Zařízení bylo původně vyrobeno se záměrem pro pouţívání v lékařství, ale zatím se pouţívá jako herní ovladač – nahrazuje myš, joystick i klávesnici najednou. K uvedení na trh jako prostředek k ovládání her se firma rozhodla proto, aby své zařízení mohla otestovat a zdokonalovat. Jde o zajímavý marketingový tah, protoţe vášniví hráči jsou ochotni utratit neskutečné částky jen pro lepší poţitek ze hry a ovládání hry pouze pomocí mysli je opravdu lákavá nabídka. Pokud toto zařízené bude úspěšné, čemuţ zatím vše nasvědčuje, jeho moţnosti vyuţití budou velmi široké. Lidé nacházející se téměř ve vegetativním stavu, komunikující pouze pomocí očních víček by se mohli domluvit s okolím pomocí hlasového syntetizátoru (pouze by mysleli na to, co chtějí říct a počítač by myšlenku reprodukoval), stali by se nezávislými a jejich kvalita ţivota by se podstatně zlepšila. I kdyţ uţ po cca šestihodinovém tréninku lze bez problému ovládat libovolnou hru či simulátor aniţ by se hráč čehokoliv dotkl, je tento projekt zatím stále ve fázi vývoje a o napojení na roboty zatím mluvit nemůţeme. Pocity při ovládání jsou podobné, jako kdyţ se člověk soustředí na to, aby natáhl ruku.
39
7 Závěr Vývoj robotů neustále roste. V současné době se vynakládají prostředky na výzkum konativních robotů. Konativní roboty jsou roboty, jejichţ cílem je snaha (z lat. konatus = snaha, úsilí). Robot si sám klade cíle, kterých chce dosáhnout a následně řeší problematiku cest vedoucích k tomuto cíli. Pokud tuto hypotézu aplikujeme do zdravotnictví, měl by takový robot být schopen zastat práci všech lidí v nemocnici. Nalézt pacienta a při vyšetření najít problém,
např.
zanícený
přívěsek
slepého
střeva,
udělat
předoperační
vyšetření, lokalizovat přesně apendix a provést operaci. Stejně tak by měl vytřít chodbu, kdyţ uvidí, ţe není čistá. Samozřejmě se stanovením priorit cílů. Takové chování jiţ bude srovnatelné s jednáním lidí. Člověk si sám stanovuje cíle, aniţ by měl předem určeno co má nebo nemá dělat. Roboty budou (by byly) vzájemně propojeny, takţe nebude docházet k interakcím, ale naopak k dokonalým shodám. V lékařství je robotika zaváděna pro usnadnění práce a pohodlí. Nebude tak nikdy na prvním místě, protoţe jsou stále odvětví, kde bude robotů zapotřebí
více.
Jde
o
rizikový
faktor.
V oblasti
nukleárního
výzkumu,
podmořského a kosmického výzkumu, armádního průmyslu a dalších má robot vţdy přednost před lékařstvím. V těchto oblastech robot zabraňuje vzniku neštěstí, kdeţto ve zdravotnictví většinou pomáhá s operacemi chirurgů, rehabilitací svalů apod. To jsou aspekty, kde se řeší problém jiţ vzniklý a jde o zlepšení kvality ţivota nebo o zmírnění nutných nepříjemností. Jelikoţ nemoci i přirozená smrt patří k ţivotu, kapacita planety je omezená, nebude tento účel pro roboty nikdy na prvním místě.
40
8 Zdroje [1]
KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008 (ISBN 80–248-0626–6)
[2]
Internet: Wikipedie: Robot, < http://cs.wikipedia.org/Robot >
[3]
ŠOLC F., ŢALUD L.: Robotika. VUT Brno, 2002
[4]
Internet: Věda.cz < http://www.veda.cz/article.do?articleId=11349 >
[5]
Internet: Automatizace < http://www.automatizace.cz/article.php?a=667 >
[6]
Časopis: The IMAPS International Journal of Microcircuits & Electronic Packaging, Volume 20, No. 1, 1997, International Microelectronics and Packaging Society (anglicky)
[7]
Internet: Věda.cz < http://www.veda.cz/article.do?articleId=14517 >
[8]
Časopis: JMO, Jemná mechanika a optika, 5/2004, ČVUT
[9]
Internet: Lekari-online.cz < http://www.lekari-online.cz/stomatologie/zakroky/cerex >
[10]
Internet: Doktorka.cz < http://cestovani.doktorka.cz/starnouci-japonsko-seobraci-k-nejmodernejsi-technologii/ >
[11]
Internet: DayLife.com < http://www.daylife.com/photo/0fb72bCeMc3hA > (anglicky)
[12]
Internet: Týden.cz < http://www.tyden.cz/rubriky/veda-atechnika/technologie/prichazi-era-robotu-lidstvo-na-ni-nenipripraveno_96838.html >
[13]
KÁRNÍK, L., KNOFLÍČEK, R., MARCINČIN, J., N., Mobilní roboty, Opava: MÁRFY SLEZSKO, 2000 (ISBN 80-902746-2-5)
[14]
SKAŘUPA, J., MOSTÝN, V., Teória priemyslových robotov. 1. vydanie. Edícia vedeckej a odbornej literatúry, Strojnícka fakulta TU v Košiciach, Vienala Košice, 2001 (slovensky) (ISBN 80-88922-35-6)
[15]
Internet: Wikipedie: Karel (programovací jazyk) < http://cs.wikipedia.org/wiki/Karel_(programovací_jazyk) >
[16]
Internet: MM Spektrum < http://www.mmspektrum.com/clanek/robotika-vezdravotnictvi-dalsi-pokrok-chirurgie >
[17]
Internet: Nemocnice na Homolce < http://www.homolka.cz/cz/centrum_roboticke_chirurgie/?p=3355 >
[18]
Časopis/Internet: ATP Journal: < http://atpjournal.sk/casopisy/atp_03/pdf/atp2003-2-70.pdf > (slovensky)
[19]
NOVÁK-MARCINČIN, Jozef – SMRČEK, Juraj, Biorobotika – teória, princípy a aplikácia v technickej praxi, Košice, 1998. (slovensky)
41
[20]
Internet: 21.stotení < http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2006042109 >
[21]
Internet: The Intuitive Surgical < http://www.intuitivesurgical.com > (anglicky)
[22]
Zdroj: Nemocnice Na Homolce, < http://www.homolka.cz/cz/centrum_roboticke_chirurgie/?p=3371 >
[23]
Internet: Fishers Family Dentistry < http://www.fishersfamilydentistry.com/cerec.htm > (anglicky)
[24]
Internet: Laser Gum Dentist < http://www.lasergumdentist.com/CAD_CAM_CEREC.html >(anglicky)
[25]
Zdroj: Nemocnice Na Homolce, doslovné citace názorů lékařů < http://www.homolka.cz/cz/centrum_roboticke_chirurgie/?p=3376 >
[26]
Internet: OCZ, < http://www.ocztechnology.com/products/ocz_peripherals/nianeural_impulse_actuator > (anglicky)
[27]
LIN, Michael: < http://hothardware.com/Articles/OCZ_NIA_BrainComputer_Interface/ > (anglicky)
[28]
Časopis: BSMEE, ActaTechnicaBelcica, European Journal of Mechanical and Environmental Engineering, Vol. 41. No1, 1996, ISSN 0035-3612
42
9 Seznam obrázků Obrázek 1: Schéma zapojení aktivních členů pro pohyb robota. Zdroj: http://atpjournal.sk/casopisy/atp_03/pdf/atp-2003-2-70.pdf Obrázek 2: Diferenciální podvozek. Zdroj: KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 62 Obrázek 3: Kolečkové křeslo s Ackermanovým podvozkem. Zdroj: KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 72 Obrázek 4: Všesměrová kola. Zdroj: KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 80 Obrázek 5: Průzkumný robot na všesměrových kolech Zdroj: KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 88 Obrázek 6: Tenzometrický senzor s elastomery. Zdroj: Časopis: The IMAPS International Journal of Microcircuits & Electronic Packaging, Volume 20, No. 1, 1997, (anglicky), str. 41 Obrázek 7: Systém daVinci. Zdroj: http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2006042109 Obrázek 8: Robot CEREC a jeho pracovní komora. Zdroj: http://www.fishersfamilydentistry.com/cerec.htm a http://www.lasergumdentist.com/CAD_CAM_CEREC.html Obrázek 9: Robot MySpoon. Zdroj:http://www.ubergizmo.com/15/archives/2006/12/my_spoon_robot_feeds _humans.html
43
10 Obrázková příloha 10.1 Robot Bear1
1
Zdroj: http://staff.fcps.net, http://www.richardbanks.com, http://robocam.blogfa.com, http://www.lifeinthefastlane.ca, http://armytimes.com
10.2 Robot daVinci1
1
Zdroj: < http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2006042109 >
10.2.1
Robot daVinci v nemocnici Na Homolce
