Rozwijająca się robotyka medyczna tworzy narzędzia bezpośredniego kontaktu via technologia telemedyczna z pacjentem czy personelem medycznym. Wprowadzenie robotów wyposażonych w systemy zdalnego sterowania i przekazywania informacji na znaczne odległości, przyniesie określone efekty ekonomiczne i umożliwi wykonanie zabiegów w sytuacjach trudnych takich wojna, epidemia, podróż kosmiczna, lub innych przypadkach, w których wystąpi brak fachowego personelu. Wobec starzenia się społeczeństwa w przyszłości roboty opiekuńcze to będzie najsilniej rozwijany kierunek robotyki. W 1986 roku OECD (Organization for Economic Cooperation and Development) znalazła aż 400 możliwych zastosowań robotów w medycynie i służbie zdrowia.

Od lat będąc partnerem znakomitych kardiochirurgów wiem, jak wiele, w szczególności podczas wykonywania zabiegów mniej inwazyjnych, zależy od narzędzi. Byśmy mogli operować pacjentów przez niewielkie otwory w powłokach ciała pacjenta, musimy oddalić dłoń chirurga od pola operacji i tworzyć narzędzia o nowych własnościach funkcjonalnych i ergonomicznych.

Polska rodzina robotów chirurgicznych o nazwie Robin Heart stanowi szansę na wprowadzenie do praktyki klinicznej nowoczesnych, sprawnych narzędzi chirurga. Dzięki nim będzie można w szerszym zakresie stosować technikę mniej inwazyjną operacji dla pacjenta, bezpiecznie dla pacjenta i ... lekarza. Planowany przez Fundację Rozwoju Kardiochirurgii do wdrożenia w najbliższym czasie Robin Heart Vision zastąpi asystenta trzymającego i sterującego położeniem toru wizyjnego i umożliwi wykonanie części operacji solo, przez jednego operującego. Jesteśmy gotowi do jego wdrożenia. W styczniu przeprowadzaliśmy z sukcesem pierwsze eksperymenty na zwierzętach naszymi robotami: operację usunięcia pęcherzyka żółciowego oraz naprawy zastawki serca. Opracowywane są nowe, półautomatyczne narzędzia - tzw. Robin Heart Uni System. Pierwsze prototypowe rozwiązania tych mechatronicznych narzędzi "do robota i do ręki" zdały egzamin podczas prób na zwierzętach.

Polska jest jednym z niewielu krajów posiadających własny, oryginalny system mechanicznego wspomagania serca. Opracowane w Zabrzu, pneumatycznie zasilane polskie komory POLVAD stosowane są z powodzeniem od 1993 r. Już dla około 200 pacjentów stanowiły szansę na wyleczenie serca lub doczekanie do transplantacji serca. Najdłużej działały u jednego pacjenta ponad 200 dni.Dzisiaj czas życia najdłużej żyjących pacjentów z amerykańskimi pompami wspomagającymi serce wynosi 6 lat. Problem w tym, że trzeba wymieniać komory wspomagania serca, gdyż stosowane materiały ulegają zniszczeniu. W przyszłości roboty będą zajmowały się serwisowaniem sztucznych narządów (zajmujemy się tym zagadnieniem w ramach projektu AORobAS - Artificial Organs Robotically Assisted Surgery). Nic dziwnego, że jako jeden z głównych wykonawców projektu sztucznego serca pierwszy na świecie uruchomiłem działania w kierunku zastosowania robotów do ich implantacji i serwisowania. To podejście zmienia zarówno sposób projektowania narzędzi wykonawczych robota, jak i samych implantów - tak, by nadawały się do takiej interwencji.

Współczesna medycyna wymaga od lekarzy sprawnego korzystania z coraz większej ilości informacji diagnostycznych. Nasza konsola robota o nazwie Robin Heart Shell wyposażona jest w program doradczy umożliwiająca w czasie operacji zapoznanie się z w wszystkimi informacjami diagnostycznymi pacjenta oraz elementami planowania operacji. Pod koniec lat 90-tych prowadziliśmy pionierskie prace w kraju stosując metody modelowania i fizycznego i komputerowego do symulacji (i optymalizacji) efektów operacji chirurgicznych.

Planowanie operacji oraz elementy przygotowania treningowego można wykonać korzystając z naszych stanowisk badawczych lub wirtualnej sali operacyjnej. Wirtualna sala operacyjna, pierwsza w kraju, stanowi duże osiągniecie dydaktyczne a także jest elementem strategii testowania nowych konstrukcji już w czasie tworzenia rysunków technicznych. Zakładamy okulary i wchodzimy w trójwymiarowy świat Sali operacyjnej, gdzie możemy ustawić roboty wobec pacjenta, sprawdzić czy umieszczenie otworów w danym miejscu pozwoli na wykonanie bez przeszkód operacji.

Wzrost możliwości obliczeniowych komputerów będzie miał wpływ na wszystkie dziedziny życia, ale przede wszystkim na rozwój bioniki i biocybernetyki. Powstałe roboty czy cyborgi będą posiadać zbliżoną do człowieka umiejętność orientacji i dostosowania się do otoczenia, więc będą mogły służyć człowiekowi jako elementy protezy narządu wzroku, słuchu czy ruchu. A być może również jako "wzmacniacze inteligencji i zmysłów".

Zmierzamy ku koncepcjom integracyjnym i systemowym. Głównym celem ujęcia systemowego jest opisanie i zrozumienie, w jaki sposób duża liczba różnych części oddziałuje i samoorganizuje się w całość (system), wykazującą właściwości, które nie mogą być zrozumiane w wyniku badania wyizolowanych składników. Ujęcie systemowe przekraczające poszczególne poziomy opisu wydaje się szczególnie istotne w badaniach biomedycznych. Badania systemowe pozwolą w niedalekiej przyszłości na ulepszanie ludzkich możliwości poprzez połączenie technologii z zakresu nanobiologii, biologii, informatyki i kognitywistyki (synteza wiedzy o umyśle: ang. Cognitive Science). W nurt tych badań doskonale wpisuje się projekt Organome, który zamierzamy realizować w ramach Sieci Centrów Doskonałości BioMedTech Silesia i w planowanym jako inwestycja strategiczna partnerów Centrum, projektu jest poznanie wszystkich interakcji sztucznych materiałów z organizmem żywym. Będzie to próba uzyskania odpowiedzi na szereg pytań o skutki stosowania nowych materiałów i technologii, o ich wpływ na reakcję organizmu od genomu do fizjomu.

Jesteśmy na pierwszej linii frontu prowadzonych badań w kilku dziedzinach nauki i praktyki. Technika medyczna jest dzisiaj niezbędnym elementem postępów leczenia pacjenta. Odkąd inżynierowie stali się partnerami lekarzy, jest jasne, że to urządzenia automatyczne, programy ekspertowe, coraz samodzielniejsze roboty będą stanowiły o jakości pomocy i upowszechnieniu wysokich standardów medycznych. Małymi krokami będziemy się uniezależniali od rygorów natury. Lecz podobnie jak postęp środków transportu morskiego - od łodzi żaglowych namierzających kurs na gwiazdy do sterowanych satelitarnie nowoczesnych okrętów z własnym napędem - nie zlikwidował stanowiska kapitana, tak i pozycja lekarza, chirurga, jest niezagrożona.

PS. Praca nad tak dużymi projektami jak robot Robin Heart jest oczywiście pracą zespołową multidyscyplinarnego zespołu. Wymienię tylko z szacunkiem moich mistrzów i kolegów poczynając od prof. Zbigniewa Religi (bez którego nie tylko tego projektu by nie było), prof. Leszka Podsędkowskiego i jego łódzki zespół, dra Krzysztofa Mianowskiego z Warszawy oraz mój zabrzański zespół Pracowni Biocybernetyki poczynając od niezbędnego dra Pawła Kostki (Zbigniew Małota, Wojciech Dybka, Kamil Rohr, Wojciech Sadowski, Piotr Wojtaszczyk, Mariusz Jakubowski, Adam Klisowski) oraz znakomitych medyków prof. Romualda Cichonia oraz dorastającą w naszym kole naukowym, a obecnie świetnego kardiochirurga - Joannę Śliwkę.

Dr Zbigniew Nawrat jest doktorem nauk medycznych, fizykiem z wykształcenia, następcą profesora Zbigniewa Religi na stanowisku dyrektora Instytutu Protez Serca Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu. Jest również adiunktem w Katedrze Kardiochirurgii i Transplantologii Śląskiego Uniwersytetu Medycznego, gdzie prowadzi jedyne w Polsce zajęcia z przedmiotu "Sztuczne narządy". Ojciec robota Robin Heart.

Osoby zainteresowane tematyką zapraszamy do stron internetowych www.frk.pl oraz www.robinheart.pl, gdzie są również do pobrania w formacie PDF trzy książki wydane ostatnio przez FRK.

------------

Zdjęcie u góry - autor artykułu między ramionami robota Robin Heart 1 i Robin Heart Vision.

Na dole od lewej:
Zdjęcie nr 1 - Model sali operacyjnej wyposażonej w roboty sterowane za pomocą uchwytów wzorowanych na narzędziach laparoskopowych (inż. Wojciech Sadowski; Pracownia Biocybernetyki FRK)
Zdjęcie nr 2 - Testy pomiaru ruchu "dłoń operatora - robot" za pomocą wideorejestracji
Zdjęcie nr 3 - Ramię robota Robin Heart Vision

Fotografie wykonał Mariusz Jakubowski, Pracownia Biocybernetyki FRK