Cele mai bune sisteme robotice medicale reflectă opiniile furnizorilor de servicii pentru îngrijire medicală

Interesul popular pentru robotică (și adoptarea industrială a acesteia) s-a accelerat de la pandemia de COVID-19, precum și ca urmare a lipsurilor de forță de muncă calificată pe care aceasta le-a scos la iveală. În prezent, roboții sunt deosebit de viabili pentru aplicații medicale de toate tipurile. Proiectele care satisfac aceste utilizări iau forma unor vehicule terestre autonome (AGV) de calitate profesională, a unor stații de testare automatizate și a unor sisteme de asistență pentru pacienți, care completează cele mai sofisticate sisteme robotice de chirurgie din spitale și alte medii de tratament medical. Proiectele de robotică destinate să satisfacă aplicațiile medicale iau, de asemenea, forma unor aparate de uz casnic concepute pentru a îmbunătăți calitatea vieții celor care doresc să își păstreze mobilitatea și independența și care aleg să „îmbătrânească acasă”, în ciuda problemelor medicale.

Figura 1: Roboții medicali au diverse forme. Unii pur și simplu automatizează sarcini care ar putea fi plictisitoare sau care pot crește riscul de eroare umană. (Sursa imaginii: Getty Images)

Deși nu face obiectul acestui articol, merită menționat faptul că unele proiecte de robotică adaptează multe dintre progresele tehnologice în domeniul securității casnice (inclusiv sistemele video) și al monitorizării energiei HVAC pentru uz casnic pentru robotica de asistență medicală care extinde Internetul lucrurilor (IoT), automatizarea casei și interoperabilitatea sistemelor. De exemplu, unele tehnologii IoT care stau la baza acestor tehnologii sunt utilizate în prezent pentru a-i ajuta pe cei care îmbătrânesc la domiciliu să respecte programele de medicație (uneori complicate).

Un alt tip de robotică medicală în plină expansiune – cea a exoscheletelor – a ajuns să reprezinte convergența dintre proteze, orteze și dispozitive purtabile pentru a ajuta persoanele în vârstă, precum și personalul din depozite și alte uzine care doresc să evite leziunile în timpul sarcinilor manuale obositoare. Multe dintre tehnologiile prezentate aici sunt împrumutate din inovații folosite inițial pentru aplicații militare. Aproape toate includ conectivitate IoT și rețele de senzori pentru feedback.

Figura 2: Rezistoarele de detectare a forței cu o singură zonă din seria FSR 400 sunt dispozitive robuste cu peliculă groasă din polimer care prezintă o scădere a rezistenței odată cu creșterea forței aplicate. Sensibilitatea este potrivită pentru utilizarea în interfețele om-mașină, sistemele medicale și robotică. (Sursa imaginii: Interlink Electronics)

O piață dinamică pregătită pentru creștere

În spitale și în alte unități medicale, robotica ajută cu următoarele:

• Îmbunătățirea repetabilității procedurilor delicate – cum ar fi procedurile chirurgicale minim invazive (MIS) și alte intervenții chirurgicale asistate de roboți
• Executarea unor sarcini banale pentru perioade mai lungi decât cele acceptabile pentru personalul medical – ca în cazul AGV-urilor care transportă lenjeria de pat și alte rufe în unitățile întinse
• Asistență pentru sarcini care nu sunt sigure pentru îngrijitori – cum ar fi cele legate de dispozitivele de ridicare a pacienților și paturile robotizate pentru a ajuta persoanele imobilizate să se deplaseze de pe pat pe scaun sau invers
• Completează sistemele automatizate care utilizează urmărirea datelor. Urmăriți prezentarea video online Cum să utilizați RFID pentru a crește siguranța pacienților și a proteja veniturile pentru mai multe informații despre acest subiect
• Colectarea și livrarea independentă a medicamentelor, precum și a probelor de laborator (valorificând datele securizate ale pacienților)

Astfel de progrese pot extinde capacitățile asistenților medicali, ale medicilor și ale personalului de curățenie din spitale, precum și ale personalului de întreținere. De asemenea, acestea prezintă oportunități de a pre-programa sarcini previzibile și repetabile, precum și de a valorifica informațiile din diverse sisteme spitalicești – pentru a îmbunătăți continuu îngrijirea pacienților și a susține eforturile de cercetare medicală.

Figura 3: Motoarele c.c. fără perii (BLDC) sau cu comutare electronică se utilizează în unii roboți medicali pentru a ajuta la reinstruirea și condiționarea mișcărilor brațelor și mâinilor la pacienții cu deficiențe de mobilitate a brațelor. Acest lucru se datorează faptului că astfel de motoare sunt deosebit de compacte și eficiente. (Imagine: Portescap)

Robotica chirurgicală continuă să conducă automatizarea sporită a domeniului medical – pentru a-i asista pe chirurgi ca în trecut și pentru a valorifica tot mai mult beneficiile inteligenței artificiale și ale învățării automate. Un raport realizat de Fortune Business Insights prevede că piața roboților chirurgicali va ajunge la aproape 6,8 miliarde de dolari până în 2026; nu este de mirare, deoarece există dovezi concrete că sistemele asistate de computere îi ajută pe chirurgi să îmbunătățească rezultatele pacienților cu imagini mărite și mișcări precise ale efectorilor finali care nu obosesc, nu tremură și nu sunt distrași.

Figura 4: Familia din seria ND extinde temperatura de funcționare de la -20 °C la +85 °C, în timp ce senzorii de presiune prezintă o dinamică amplă pentru a îndeplini funcția a șase senzori cu un design mai tradițional. Mai exact, aceste componente includ piese electronice integrate, elemente piezorezistive avansate, un ADC, un DSP și o interfață digitală pentru a urmări presiuni de la 0,25 in. H₂O la 5 psi pentru utilizare în diverse proiecte – inclusiv echipamente automatizate de chirurgie oculară și vehicule autonome. (Imagine: Superior Sensor Technology Inc.)

Alte considerente legate de proiectarea roboților medicali

Cele mai bune proiecte de robotică medicală sunt elaborate de personalul experimentat al spitalelor, precum și de alți profesioniști din domeniul medical și de îngrijitori. Aceste informații și o înțelegere aprofundată a anatomiei umane îi pot ajuta pe proiectanții de roboți să realizeze modele cu precizie și manevrabilitate suficiente, fie că este vorba de transportul de bunuri, îngrijirea, administrarea de medicamente sau intervenții chirurgicale. În cazul în care roboții medicali se bazează pe sistemele de date IoT pentru informații în timp real, compatibilitatea acestora cu rețelele existente în spitale este esențială.

Figura 5: Componentele, cum ar fi celulele de sarcină de tensiune, asigură funcționarea corectă a dispozitivelor de ridicare pentru pacienți și respectarea specificațiilor de proiectare. (Imagine: Loadstar Sensors)

Cerințe pentru furnizorii de roboți medicali

Inginerii de robotică medicală, dezvoltatorii de software și furnizorii trebuie să aibă cunoștințe extinse despre cele mai bune practici asociate cu tratamentul sau procedura care este motorizată sau automatizată. De asemenea, este nevoie de o înțelegere profundă a cerințelor de afaceri și a abordărilor viabile de monetizare pentru industrie.

Orice sistem asociat cu păstrarea informațiilor despre pacienți necesită o gestionare sigură a datelor. Acest lucru este valabil atât pentru datele structurate (așa cum sunt păstrate în bazele de date), cât și pentru datele nestructurate din sistemele de păstrare a textului. O integrare excelentă a rețelei și capacitățile de analiză sunt esențiale pentru a justifica eforturile suplimentare de proiectare a gestionării datelor cu un comportament predictiv și adaptiv al sistemului.

Considerente privind datele roboților din aplicațiile medicale

Înainte de adoptarea la scară largă, robotica medicală ar trebui să fie evaluată pentru a vedea în ce mod afectează siguranța pacienților, confortul tratamentului și rezultatele. Rezultatele implementărilor anterioare ar trebui studiate pentru a cuantifica îmbunătățirile în ceea ce privește recuperarea pacienților și reducerea costurilor. Programele de robotică medicală ar trebui, de asemenea, să fie evaluate în funcție de modul în care acestea permit personalului spitalicesc existent să se concentreze mai mult pe îngrijirea pacienților, fie că este vorba de îngrijire în persoană sau la distanță. Dacă se dovedește că robotica susține misiunile de bază ale sistemelor spitalicești legate de calitatea îngrijirii, satisfacția pacienților și eficiență, directorii de spitale ar trebui să se implice în comunicarea acestor beneficii către personal și comunitatea locală.

Formarea personalului cu privire la funcțiile roboților medicali

Organizațiile din domeniul sănătății care adoptă robotica medicală trebuie să se asigure că tehnologiile sunt bine aliniate cu expertiza îngrijitorilor; pentru tot personalul spitalului care va interacționa cu noua robotică trebuie implementate programe de formare inițială și continuă. În acest caz, standardele obișnuite de formare pot fi insuficiente – astfel încât organizațiile ar trebui să caute parteneri care să recomande și să elaboreze module de formare în funcție de necesități. Pe lângă instruirea privind modul de operare și întreținere în siguranță a roboților (dacă este cazul), această instruire ar trebui să includă și proceduri pentru documentația de asigurare și facturare – completate de manuale ușor accesibile și module digitale de perfecționare pentru personalul spitalului.

Date pentru susținerea operațiunilor conectate

Vizibilitatea datelor și inteligența artificială pot optimiza controlul asupra echipamentelor chiar și în timp ce oferă o perspectivă profundă asupra diferitelor proceduri robotizate. Apoi, conectivitatea echipamentelor între rețele poate permite spitalelor să analizeze datele pentru a evalua eficiența programelor de robotică... ceea ce este deosebit de util în cazul în care sistemele spitalicești urmăresc să extindă un anumit program de robotică.

Figura 6: Produsele USB-la-serie și rețea-la-serie pot asigura interfețele între robotica medicală și echipamentele care nu au fost inițial concepute pentru conectivitate. De asemenea, soluțiile de conectivitate a datelor pot monitoriza mediile care trebuie să fie strict controlate – și pot menține roboții mobili conectați în siguranță și în mod fiabil. (Imagine: Digi)

Date pentru satisfacerea cerințelor de reglementare

Sistemele coerente de gestionare a datelor pot ajuta rețelele de spitale cu mai multe locații, precum și spitalele, clinicile și centrele chirurgicale independente să verifice mai eficient respectarea reglementărilor guvernamentale și industriale. Unitățile care utilizează robotică medicală au mai multe șanse să dispună de rețele unificate sau cel puțin de abordări standard pentru a conecta sisteme separate. Adăugarea de echipamente robotizate pentru sarcini critice beneficiază, de asemenea, de modul în care majoritatea unităților sanitare dispun deja de sisteme de alimentare cu energie electrică și de sisteme de rezervă pentru date, care reacționează rapid.

Figura 7: Transformatoarele de izolare de grad medical sprijină funcționarea fără probleme a sistemelor robotice și a altor echipamente cu filtrare continuă a zgomotului și izolare de 100% față de curentul alternativ de intrare. Includerea pe lista dispozitivelor de grad medical UL 60601-1 cu fișe și prize de calitate spitalicească face ca transformatoarele să fie potrivite pentru protejarea echipamentelor electronice în zonele de îngrijire a pacienților. (Imagine: Tripp Lite)

Bineînțeles, robotica medicală necesită o securitate fizică și cibernetică riguroasă. Acest lucru necesită deseori un acces strict restricționat și monitorizat la actuatoarele robotice, la controlere, la rețele și la stocarea datelor. Respectarea reglementărilor industriale, ale furnizorilor și guvernamentale trebuie să fie strict menținută și documentată.

Concluzie

În ultimul deceniu, industria medicală din Statele Unite a adoptat fără încetare sistemele robotice. Aceste investiții vor continua, probabil, pe măsură ce o populație îmbătrânită se bazează tot mai mult pe această industrie – chiar dacă bugetele spitalelor din întreaga țară se confruntă cu provocări serioase. La urma urmei, robotica poate oferi economii operaționale pe termen lung pentru multe funcții de rutină în domeniul sănătății... ca să nu mai vorbim de cele mai avansate opțiuni pentru operații și alte tratamente care sunt extrem de precise și minim invazive.

Atenționările de aici se referă la faptul că adoptarea roboticii necesită o cartografiere clară a nevoilor spitalului și a soluțiilor robotice adecvate; satisfacerea unor cerințe de reglementare extrem de stricte; și aprovizionarea de la furnizori medicali capabili să ofere asistență pe termen lung pentru proiectare. Cel puțin în cazul celor mai multe sisteme spitalicești mari, programele de robotică necesită și legături dedicate cu experiență în domeniul automatizării pentru a coordona eforturile de îmbunătățire continuă.

În cele din urmă, ofertele de roboți medicali ar trebui, de asemenea, să fie evaluate cu atenție prin prisma siguranței și confortului pacientului, precum și a eficienței și eficacității procedurii sau tratamentului.