Roboty w medycynie są coraz popularniejsze

Roboty w medycynie. Jak są wykorzystywane dzisiaj, a jak będą jutro?

Roboty w medycynie pojawiają się coraz częściej, a w kolejnych latach trend ten będzie jeszcze bardziej widoczny. Jak zaawansowana jest to ingerencja i czy możliwe by roboty całkowicie zastąpiły lekarzy?

Niewątpliwie jesteśmy u progu robotycznej rewolucji. Wzrost automatyzacji to naturalna kolej rzeczy – jeżeli część pracowników (np. w fabryce) można zastąpić maszynami, to dlaczego tego nie robić? Do tej pory uważano, że osoby o wysokich kwalifikacjach, jak lekarze, są niezagrożeni rozwojem maszyn. Przyszłość może okazać się inna.

Mimo iż w najbliższym czasie nie czeka nas roboapokalipsa, to w kolejnych dekadach automatyzacja będzie odgrywać coraz większe znaczenie w medycynie. I to nie tylko w kontekście cyborgizacji, ale przede wszystkim diagnostyki i mniej inwazyjnej chirurgii. Oto kilka przykładów, jak roboty są wykorzystywane w medycynie.

Roboty chirurgiczne

Najbardziej oczywisty sposób wykorzystania robotów w medycynie to ten, gdy pomagają lekarzom w operacjach. Roboty chirurgiczne nie zrewolucjonizowały medycyny, jak przewidywano (ze względu na cenę), nie znajdziemy ich we wszystkich szpitalach na świecie, ale niewątpliwie są używane. I stale się je usprawnia.

Nazwa „robot chirurgiczny” może być nieco myląca – nie jest to humanoidalna maszyna, a narzędzie, które stanowi przedłużenie rąk lekarza. Trzeba bowiem pamiętać, że każdym robotem steruje człowiek i przez długi czas (nigdy?) to się jeszcze nie zmieni. Roboty chirurgiczne są wykorzystywane w szpitalach na całym świecie, także w Polsce, do różnego rodzaju zabiegów.

Najpopularniejszy i najbardziej zaawansowany robot chirurgiczny to system daVinci, który pozwala na przeprowadzanie minimalnie inwazyjnych zabiegów. Korzyści dla pacjentów są oczywiste – mniejsze ryzyko powikłań, infekcji, szybsze gojenie ran i wypis ze szpitala. Robot daVinci jest już pełnoletni, ale stale jest rozwijany – także o algorytmy sztucznej inteligencji. Mamy także polskiego robota chirurgicznego – Robin Heart – stworzonego głównie z myślą o operacjach serca w Instytucie Protez Serca w Zabrzu.

Zaawansowane protezy

W ciągu ostatniej dekady dziedzina protetyki rozwinęła się tak bardzo, że dzisiaj już nie ma sensu zadawać pytania „czy potrafimy stworzyć funkcjonalny zamiennik kończyny?”, ale „czy możemy zrobić coś lepszego niż Matka Natura?” Wbrew pozorom, nie jest to pytanie bezzasadne.

Przykładów zaawansowanych robotycznych kończyn jest bardzo dużo. Np. naukowcy z MIT stworzyli żyroskopowo aktywowane protezy, które są w stanie śledzić własne położenie w przestrzeni trójwymiarowej i regulować stawy nawet 750 razy na sekundę.

Stworzono też bioniczną skórę i systemy implantów neuronowych, które połączone z układem nerwowym, pozwalają użytkownikowi odbieranie informacji zwrotnych z protezy i sterowanie nią tak, jak w przypadku prawdziwej kończyny. To ogromny krok naprzód w zespoleniu człowieka z maszyną, który może oznaczać ratunek dla ponad 2 mln osób po amputacjach w samych tylko Stanach Zjednoczonych.

Bot do endoskopii

Endoskopia to ogólna nazwa zabiegów diagnostyczno-leczniczych, polegających na wprowadzeniu do organizmu aparatów, zwanych endoskopami (sondami), które umożliwiają dotarcie do wnętrza przewodu pokarmowego, oddechowego oraz jam ciała, np. jama otrzewnej, jama opłucnej. Nawet najnowsze sondy stosowane w endoskopii mają postać giętkich przewodów, które są sterowane przez lekarza. Ale w przyszłości tego typu badanie może wyglądać w inny sposób.

Firmy takie, jak Medineering pracują nad stworzeniej smukłych, elastycznych robotów, które mogą być wprowadzane do organizmu (np. pod postacią zwykłej kapsułki) i zdalnie sterowane. Takie rozwiązanie pozwala nie tylko na szybsze i bezpieczniejsze dotarcie do różnych części ciała, ale eliminuje także potencjalne błędy człowieka, a także dyskomfort pacjenta wynikający z drżenia rąk lekarza.

Endoskopia kapsułkowa prawdopodobnie będzie się rozwijać w kolejnych latach wraz z rozwojem nanotechnologii. Im więcej rzeczy będzie dało się zamknąć na jak najmniejszej powierzchni, tym możliwości diagnostyczne będą większe. Można sobie wyobrazić w ten sposób precyzyjne pomiary tkanek nowotworowych lub przerzutów wynikających z metastazy. To wszystko wciąż jednak melodia przyszłości.

Egzoszkielety

O egzoszkieletach można by z kolei napisać cały artykuł. To prawdopodobnie najszybciej rozwijająca się dziedzina robotyki w medycynie, choć egzoszkielety są także wykorzystywane w wojsku czy na halach produkcyjnych. Zasada działania egzoszkieletów mówi, że mają one odciążać ciało człowieka w pewnych sytuacjach. W przypadku osób sparaliżowanych, nie tyle odciążać, co wspomagać.

Egzoszkielety mogą być przydatne do korygowania wad rozwojowych, a także rehabilitacji osób po urazie mózgu lub rdzenia kręgowego, zapewniając wsparcie mięśniom, które jest niezbędne do wykonywania ruchów. Większość współczesnych egzoszkieletów działa poprzez wykonywanie odgórnie zaprogramowanych ruchów, ale wraz z postępem w dziedzinie interfejsów neuronalnych, kwestią czasu jest scalenie egzoszkieletów z ciałem (jak w filmie „Elizjum” Neilla Blomkampa).

Nanoboty do dostarczania leków

Niewykluczone, że w przyszłości to mikro- lub nanoboty będą dostarczać leki – dokładnie tam, gdzie są one potrzebne, omijając układ pokarmowy i ograniczając ryzyko powikłań zdrowotnych. W marcu ciekawego przełomu dokonali naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego. Przekształcili białe krwinki zwane neutrofilami w sterowane magnetycznie, przemycające leki „neutroboty”, które przenikają przez barierę krew-mózg. Mogą one okazać się przydatne zwłaszcza w leczeniu guzów mózgu, do których trudno dotrzeć z tradycyjnymi lekami.

Z kolei inżynierowie z ETH Zurich opracowali maleńkie mikroroboty wykonane w technologii druku 3D, które są zdolne do przenikanie naczyń krwionośnych i gromadzenie się w konkretnych regionach organizmu. Także one są kontrolowane za pomocą zewnętrznego pola magnetycznego. Naukowcy z Uniwersytetu w Oksfordzie wykorzystali technikę inspirowaną origami do wytworzenia mikrobotów z możliwością zmiany kształtu.

Być może w przyszłości będzie to jedyny, właściwy sposób dystrybucji leków w naszym organizmie. Raczej nie powinniśmy wypatrywać przyszłości małych ludzików rodem z „Było sobie życie”, ale coraz bardziej zaawansowane formy enkapsulacji (zamykania w kapsułkach) substancji aktywnych biologicznie pozwolą na bezpieczniejsze stosowanie leków.

Roboty pielęgniarze

O tym, jak ważny jest rozwój robotyki w medycynie, można było się przekonać podczas najtrudniejszych momentów pandemii COVID-19. Personel szpitala nie jest z gumy, a jeżeli pacjentów jest za dużo, to nawet najlepiej zorganizowany zespół pielęgniarek się nie rozdwoi. Być może w przyszłości chociaż część obowiązków zdejmą z nich roboty. W jaki sposób? Łatwo można sobie wyobrazić maszyny, które rozwożą konkretne dawki leków do konkretnych pacjentów lub dostarczają posiłki. Już te błahe i niewymagające ponadprzeciętnych umiejętności czynności mogą znacznie odciążyć personel pielęgniarek.

To nie wszystko – roboty mogą przejąć od pielęgniarzy i pielęgniarek także część prostszych zadań diagnostycznych, np. wykonywać pomiary temperatury ciała, saturacji, a w przyszłości nawet pobierać krew do badań laboratoryjnych. Takie rozwiązania mogą być szczególnie cenne podczas kolejnych fal COVID-19 lub następnych pandemii. Nie trzeba będzie obawiać się zarażenia robota patogenem, a po wizycie u chorego pacjenta wystarczy jego szybka dezynfekcja. Niektórym może się wydawać to przesadą, ale roboty zastępujące personel opieki nad chorym, mogą być największą rewolucją w medycynie najbliższych lat.

Roboty towarzyszące

Wraz z rozwojem robotyki i sztucznej inteligencji zaczęły pojawiać się społeczne roboty towarzyszące – są one w stanie wykonywać różne zadania i wchodzić w interakcje z ludźmi i ich otoczeniem. Jibo, Pepper, Paro, Zora i Buddy to istniejące przykłady opiekuńczych, społecznych robotów towarzyszących. Niektóre z nich posiadają nawet czujniki dotyku, kamery i mikrofony, dzięki czemu ich właściciele mogą wdawać się z nimi w dyskusje, prosić je o polecenie komedii na wieczór lub po prostu przypominać im o ich lekach.

Roboty szkoleniowe

Nie można zapominać także o całej armii fantomów szkoleniowych, dzięki którym przyszli lekarze uczą się anatomii. Ale skąd chirurg ma wiedzieć, jak usunąć guza mózgu albo choćby wyrostek robaczkowy? To kwestia lat nauki, obserwacji i praktyki. Oczywiście, operacje szkoleniowe na zwłokach dają sporo cennej wiedzy, ale nie da się na nich wiernie odwzorować mikrośrodowiska żywego organizmu.

Można sobie wyobrazić, że w przyszłości powstaną zaawansowane humanoidalne roboty pod wszelkimi względami przypominające człowieka. Są już takie fantomy, które płaczą i krwawią, ale to wciąż za mało. Niewykluczone, że w przyszłości studenci medycyny będą uczyć się na prawdziwych cyborgach – maszynach pokrytych warstwą komórek skóry wyhodowanych w laboratorium. Przerażająca przyszłość? Niekoniecznie, zwłaszcza, jeżeli dzięki niej będziemy mieli lepszych lekarzy.