robotika u medicini vh

Visoka tehnika kola u Bjelovaru Mehatronika

Seminarski rad iz kolegija:

Osnove robotike

Naslov rada:

Robotika u medicini

Ime i prezime studenta: Vanja Husein Broj indeksa: 00037

Bjelovar, prosinac 2010.

SEMINAR: ROBOTIKA U MEDICINI

KOLEGIJ: OSNOVE ROBOTIKE

SADRAJ1. UVOD ....................................................................................................................................... 2 2. PRVI ROBOTI U KIRURGIJI .......................................................................................................... 4 3. TELEKIRURGIJA ......................................................................................................................... 6 4. KIRURGIJA NAVOENA SLIKOM................................................................................................. 7 5. DA VINCI SURGICAL SYSTEM...................................................................................................... 9 6. PRIMJERI UPOTREBE ROBOTA U MEDICINI............................................................................... 11 7. NANOTEHNOLOGIJA ............................................................................................................... 14 8. PREDNOSTI I NEDOSTACI ......................................................................................................... 15 9. ZAKLJUAK BUDUNOST ROBO - MEDICINE .......................................................................... 16 10. LITERATURA .......................................................................................................................... 17

1



1. UVOD Mi smo roeni, ivimo nae ivote i na kraju umiremo. To je istina. Meutim, kvaliteta ivota esto se vee za kvaliteta naeg zdravlje. Openito, zdraviji smo i tada vie moemo postii tako moemo biti sretniji. Zato je zdravlje uvijek bio problem . Danas je medicina otila vrlo daleko u odnosu na vrijeme Hipokrata . Sada su ljudi u mogunosti napraviti vrlo komplicirane operacije, izmisliti lijekove za razne bolesti i tako dalje. Postavlja se pitanje moe li medicina ii dalje i na koji nain? Odgovor na prvi dio pitanja je definitivno. No odgovori na drugi dio mogu se razlikovati. Postoje mnoga znaajne polja koja bi mogla promijeniti tok povijesti medicine, na primjer matine stanice. Ipak, siguran sam da e bionika i biomehatronika igrati veliku ulogu u medicini u bliskoj budunosti.

Robotika u medicini, osobito u kirurgiji, omoguuje izvoenje veine operativnih zahvata uz manje rezove, manju traumu za pacijenta u bolnici, smanjenu opasnost od infekcija te bri oporavak. Tako se postie krae zadravanje pacijenata u bolnici i bri povratak svakodnevnom ivotu. Istodobno, primjenom robota mogue je nadoknaditi uvijek prisutan manjak razliitih specijalnosti potrebnih pri izvoenju kirurkih zahvata. Primjena robota u kirurgiji ima dvije razine: asistentsku, pri emu robot ne obavlja kirurki zahvat ve samo funkcije koje su povezane s operacijom te druga - samostalna razina, u kojoj robot izravno obavlja kirurki zahvat. irom svijeta uspjeno se obavljaju operacije koje planira kirurg, a zatim u samom izvravanju u pomo priskae robot Kirurki zahvati zahtijevaju preciznost koju ljudsko bie nekad nije u stanju postii. Zato se radi na sistemima koji udruuju kirurko znanje i raunalnu preciznost. Takoer, sve vie je u medicinskoj upotrebi i daljinsko upravljanje robotskim sistemima. Primjena robota pri

2



operacijama jedno je od najznaajnijih polja tehno medicine. Nove tehnologije omoguuju da se operacija vri stvaranjem veoma malog reza. Izbjegavanje otvaranja pacijenta znatno umanjuje rizike od infekcija, postoperativnih komplikacija, kao i faktor ljudske greke. Naravno i oporavak je samim tim znatno bri. Prednost robota je preciznost, kao i mogunost da dosegnu do najmanjih toaka i na njima vre intervencije kakve kirurzi nisu u mogunosti napraviti. Sve nove tehnologije usavravaju operacije s minimalnom invazijom na tijelo pacijenta, tj, bez njegovog otvaranja. Glavne prednosti primjene minimalno invazivne kirurgije jesu manji stres za pacijenta i vea pouzdanost operacije. Trajanje same procedure i rehabilitacija pacijenta znatno su smanjeni. Roboti danas mogu ui u tijelo kamerom, izvriti biopsiju i kirurzima daju potpuno novu sliku organizma pacijenta. Dok neki roboti slue kao pomagalo kirurzima, drugi su autonomni. Roboti su sve vie u upotrebi u operacijskim dvoranama i moda e jednog dana potpuno zamijeniti kirurge.

3



2. PRVI ROBOTI U KIRURGIJI Kako su roboti uli u medicinu? Povijest laparoskopije stara je vie od 200 godina, ali prva suvremena operacija (slijepoga crijeva) obavljena je 1980. godine. iri zamah doivjela je poslije prve laparoskopske operacije vaenja ui 1987., a na naim prostorima laparoskopske operacije s novom video tehnologijom poele su devedesetih godina prologa stoljea. U ginekologiji prva takva operacija - laparoskopska histerektomija - uslijedila je 1994. godine u Zaboku, samo pet godina nakon to je kirurg Harry Rich prvi takav zahvat uinio 1989. godine u SAD-u. Usporedo s razvojem komunikacijskih tehnologija napreduju telemedicina i telekirurgija za medicinsku dijagnostiku, lijeenje bolesnika i prijenos podataka: sada je mogue slati podatke o bolesnicima na velike udaljenosti. Tako strunjaci na drugom kraju svijeta pomau u rjeavanju odreenog problema, to je mnogo bre nego da bolesnik putuje. Telekirurgija kao dio telemedicine razvila se zahvaljujui laparoskopiji u kojoj kirurg ne gleda izravno u operacijsko polje, ve na TV-monitor. Tako se digitalna slika moe prenijeti u stvarnom vremenu na bilo koje mjesto u svijetu. Operater se moe konzultirati s drugim svjetski priznatim strunjacima koji nisu na mjestu operacije. Telemedicina i laparoskopija najavile su novi korak - robotsku kirurgiju koja se poela razvijati otkako znanstvenici pokuavaju pronai zamjenu za ljude u neprijateljskim i opasnim okruenjima, kao to je podmorje, svemir ili bojno polje. Godine 1985. robot PUMA 560 koristi se iglom za biopsiju mozga pomou CT smjernice. Tri godine kasnije PROBOT razvijen na Imperial Collegeu u Londonu koriten je u operaciji prostate. Integrirani kirurki sustav ROBODOC uveden je 1992. za operaciju kuka, a daljnji razvoj uslijedio je uvoenjem kirurkog robota Da Vinci, te kirurkih sustava AESOP i ZEUS. Od svih njih danas se primjenjuje samo Da Vinci. Minimalno invazivna kirurgija znatno je izmijenila sve kirurke grane u zadnja dva-tri desetljea, a robotska kirurgija u ginekologiji, urologiji i abdominalnoj kirurgiji jedno je od najbre rastuih podruja tog dijela medicine. Prednosti su robotske operacije u odnosu na klasine (na otvorenom trbuhu) preciznost (trodimenzionalna slika visoke rezolucije s mogunou velikog uveanja za tonije postavljanje granice izmeu zdravog i bolesnog tkiva), te minijaturizacija - manji rezovi trbune stjenke (estetska komponenta), smanjen gubitak krvi, manje boli i bri oporavak bolesnika. U odnosu na laparoskopsku operaciju prednost je u puno kraem vremenu potrebnom za edukaciju (learning curve je puno krai jer je laparoskopska slika operacijskog polja dvodimenzionalna). Robotika je specijalna grana4



kirurgije koja zahtijeva i posebnu izobrazbu, osim kirurga i za drugo osoblje u operacijskoj dvorani, od sestara i tehniara do anesteziologa. No, primarno je velika investicija u sofisticiranu tehnologiju koja - prvi put - omoguuje kirurgu da sjedi za vrijeme operacije. Konzola koja pokree robotske instrumente, specijalno je dizajnirana kako bi kirurg gledao trodimenzionalnu sliku i pomicao instrumente pomou - joysticka. esto je pitanje u kojoj mjeri robot moe zamijeniti kirurga, moe li robot sam operirati. Naravno, ne moe. Operaciju vodi kirurg, a robot pomae da se ona izvede kroz najmanji mogui rez, to je i najmanja trauma za bolesnika. Puno je lake robotski operirati jer ti instrumenti imaju posebnu karakteristiku - mogu vrlo precizno pratiti pokrete kirurgovih ruku pa je opseg pokreta robotske ruke mnogo vei nego kirurgove pri klasinoj operaciji. Osim toga, uobiajeni kirurki instrumenti relativno su nerafinirani - dizajnirani su prije stotinjak godina, a robotski silno precizno, minuciozno prate pokret kirurgove ruke. Godine 1985. robot Puma 560 upotrjebljen je da postavi iglu za biopsiju mozga koristei voenje kompjuterskom tomografijom. Puma 200 je robot koji pomae pri operaciji mozga, prvenstveno u otklanjanju tumora. Sistem NeuroMate u neurokirurgiji se koristi kao asistent za biopsiju i otklanjanju tumora. Umjesto predoperativnih slika, NeuroMate prikazuje realtime 3D slike koje kirurgu pokazuju preciznu lokaciju tumora. Robodoc, predstavljen 1992. godine, pomae u procedurama zamjene kuka. Robodoc za ortopedske svrhe koristi predoperativne slike i softver da bi osmislio procedure. Kirurg moe precizno utvrditi upljinu u kosti kuka, veliinu i poziciju za implantat prije same operacije. Sistem precizno utvruje oblik udubljenja i ukazuje na najbolje i najpreciznije ugraivanje implantata. Prvi robot u komercijalnoj upotrebi koji je 1994. godine asistirao Kirurzima bio je Aesop. Bio im je kao trea ruka koja je drala endoskopsku kameru. Zatim su uslijedili roboti koji sami imaju dvije,tri ili etiri ruke. Godine 1998. izvedena je prva ugradnja bajpasa u kojoj su roboti aktivno pomagali kirurzima. Broj ugradnji bajpasa uz pomo robota ubrzano raste, jednako kao i broj ostalih operacija srca sa minimalnom invazijom na tijelo pacijenta. Tokom ove operacije, pacijent se uobiajeno otvara na tri mjesta veliine olovke. Kroz jedan otvor ubacuje se mala, napredna kamera-endoskop kojom se upravlja glasom, a dri je robotska ruka. Druge dvije robotske ruke koje kontroliraju kirurku opremu ubacuju se kroz druge proreze. Kirurg upravlja kamerom i opremom preko dojstika. Nove tehnologije donose i nove metode u odepljenju arterija.5



3. TELEKIRURGIJA Postupak kojim kirurg operira na daljinu, koristei high-tech opremu i predoperativne, kao i slike pacijenata za vrijeme operacije, naziva se telekirurgija. Uz odreenu opremu i kontrolu robotskih sistema, kirurg moe raditi sa bilo koje udaljenosti. Tako je 2001. izvrena prva prekooceanska telekirurka intervencija. Tim kirurga se nalazio u New Yorku, dok je pacijent bio u Strasbourgu u Francuskoj. Iako udaljen od pacijenta nekoliko tisua kilometara, kirurg je mogao izvriti intervenciju precizno i pouzdano. Robotski sistem Zeus primao je komande od kirurkog tima i pretvarao ih u pokrete kirurkih alata koji su radili na pacijentu. Slike pacijenta, dobivene pomou digitalne kamere i endoskopa, slale su se medicinskom timu u New Yorku. Zeus sa tri ruke je nastavak Aesopovih ruku koje su kontrolirale kirurke instrumente. Dodatkom mikro zgloba, Zeusu je omogueno da dri 28 razliitih kirurkih instrumenata. Zeus sadri robotske ruke koje oponaaju standardnu kirurku opremu i monitor sa slikom operacijskog polja. Robot omoguuje kirurgu da operira pacijenta koristei neto poput dojstika, to prevodi pokrete ruku kirurga u precizne mikro pokrete unutar tijela pacijenta. Na primjer pokret kirurga od 1 cm je 1 mm pokreta ruke robota. Zeus, takoer, umanjuje drhtanje ruke, kao i drugi roboti, i znatno uveava okretnost ruku kirurga. Najzastupljeniji robot u kirurgiji danas je sistem da Vinci. etiri glavne komponente su : radna stanica kirurga, robot koji radi na tijelu pacijenta, vrhunski 3D sistem za prikaz slika i specijalni dodatak Endowrist. U sistemu da Vinci kirurg kontrolira robota rukama, a sistem za snimanje nogama. Ruke robota su te koje direktno dodiruju pacijenta. Robot sadri dvije ili tri ruke za instrumente i jednu za endoskop. Godine 2003. dodana je i etvrta ruka koja osigurava manipuliranje dodatnim instrumentima pri kompleksnim procedurama i otklanja potrebu za medicinskom sestrom. Endoskopska ruka osigurava unapreenje 3D slike. Uveane real time slike u visokoj rezoluciji, koje pokazuju unutranjost pacijenta, osiguravaju veliku prednost nad klasinim procedurama. Sistem prikazuje pozicije instrumenata u preko 1000 frejmova u sekundi i filtrira svaku sliku kroz video procesor koji eliminira pozadinski um. Endoskop je programiran da regulira temperaturu tako da se automatski izbjegava zamagljivanje tokom operacije. Takoer, omogueno je brzo smjenjivanje slika putem pedale. Poseban dio, Endowrist, je dodatak sa instrumentima koji omoguuje jo bolje simuliranje ljudskih pokreta. Svaki instrument ima svoju funkciju a prijelaz sa jednog na drugi izvodi se jednostavnim i brzim otputanjem ruke na svakoj od ruku robota. Ureaj memorira poloaj6



ruke robota prije nego to je instrument zamijenjen, tako da se druga, sa novim instrumentom, moe podesiti na tono istu poziciju kao prva. Instrumenti u rukama robota mogu se rotirati cijeli krug, a kirurg moe kontrolirati snagu pokreta. High-tech prijatelj kirurga je i Hermes, robotski sistem koji slui za povezivanje svih inteligentnih ureaja u operacijskoj dvorani. To je zapravo centralizirana mrena platforma kreirana da kontrolira brojne ureaje, kojom upravljaju kirurzi glasom.

4. KIRURGIJA NAVOENA SLIKOM Kirurgija navoena slikom predstavlja novi trend u kirurkim zahvatima. Cilj je da se kirurzima pomogne prilikom izvoenja operacija pomou razliitih slika koje se snimaju prije i tijekom samog zahvata. Glavna razlika izmeu kirurgije navoene slikama i telekirurgije je to u sistemu telekirurgije lijenik upravlja robotom koji vri operaciju. Kirurg pri tom moe biti u istoj prostoriji u kojoj se nalazi pacijent, ali i udaljen vie tisua kilometara. Robot koji se koristi u kirurgiji voenoj slikama kompatibilan je sa slikama magnetne rezonance i koristi spravu za mjerenje pokreta, to kirurgu omoguava preciznost od 0,01 mm (2 mm je preciznost neurokirurga sa viegodinjim iskustvom). NeuroArm moe izvesti tehniki najizazovnije procedure pomou dva manipulatora koja oponaaju ljudske ruke, a mogu biti zamijenjena mikrokirurkom opremom. Kirurg navodi robota koristei kontrolere ruku pri radnoj stanici. Radna stanica simulira, prizor, zvuk i senzacije pri zahvatu. Softver za simulaciju omoguuje kirurgu procjenu najoptimalnijeg dijela za prorez, plan putanje koji izbjegava kritine toke, a omoguava i probu kompleksne operacije. Operacije pomou raunala i robotske operacije su veoma sline u fazi pripreme. Kirurg moe simulirati operaciju koju e robot izvriti. Dok operacije koje vri robot se mogu osloniti na vei broj raunalskih pomagala, procedure to se obavljaju pomou raunala ne koriste robote, uz pomo raunala, kirurgija navoena slikama, kirurka navigacija ili 3D operacija su procedure koje koriste visoku tehnologiju. Robotska kirurgija, meutim, ukljuuje robota koji moe i ne mora imati direktnu ulogu kirurga tijekom procedure. Prije same procedure, robotska operacija zahtijeva osiguravanje kompjuteriziranih slika (2D ili 3D preko kompjuterske

7



tomografije ili slika uz pomo magnetne rezonance) za dijagnozu i planiranje zahvata. Potrebno je izvriti takozvano modeliranje pacijenta, to znai kreiranje cjelokupne slike pacijenta, ili barem dijela koji je znaajan za operaciju. Prvi korak je dobivanje svih neophodnih slika. Zatim se pomou ovih 2D slika pravi 3D model odreenog dijela tijela. Inteligentni sistemi za modeliranje pored slika daju i objanjenja. Planiranje procedure vri se paljivim promatranjem slika, uz koritenje modela dobivenog u prethodnoj fazi. Kirurg koristi informacije da bi utvrdio putanju operacije i metodologiju. Koristei planiranje i slike, kirurzi mogu runo navoditi instrumente kroz pacijenta (uz pomo raunala) ili ruke robota izvode operaciju koristei i podatke sa senzora. Odluka da li e se vriti robotska ili runa navigacija zavisi od cijene, sigurnosti, tekoe izvoenja Kirurg ima na raspolaganju simulatore koji oponaaju kirurke instrumente i njihovo djelovanje na ljudske organe. Sistem je zaduen da prui doivljaj to vjerniji realnoj situaciji. Poto se neki bitan detalj moe promijeniti tijekom procedure, vano je modelirati i dio tijela za vrijeme operacije. U nekim sluajevima, mogue je vriti planiranje i u toku same operacije, u zavisnosti od njenog toka. Obino se za upravljanje koriste neke vrste dojstika za obe ruke. Pored toga, tu su i elektronske rukavice koje prenose pokret ruku u raunalne signale. Optike kamere koje se najee koriste tokom operacije snimaju slike u realnom vremenu. Kamera snima signale sa kirurkih instrumenata koji su opremljeni svjetlosnim diodama (utvruje se njihova pozicija) i sa pacijenta i alje ih raunalu na daljnju obradu. Pomou informacija koje neprekidno pristiu, moe se procijeniti stanje pacijenta. Zavisno od nivoa interakcije kirurga tokom procedure, postoje i pod kategorije robotokirurgije. Ako robot sam izvrava operaciju na osnovu zadanog programa, onda je kirurg tu samo u ulozi supervizora. Robot se, naravno, programira za pojedinanu proceduru, to proces ini veoma skupim zbog prethodnog prikupljanja aktualnih slika pacijenta. Kirurgijom na daljinu kirurg mora upravljati rukama robota tokom same procedure. Koristei podatke dobivene u realnom vremenu, u vidu slika, kirurg moe izvoditi operaciju izdaleka, bilo da je u pitanju druga soba ili drava, koristei podatke senzora robota. Tehniki i dalje robot vri proceduru, mada nikako samostalno. Ovog tipa je i da Vinci, najzastupljeniji robot u medicini. Trea podgrupa je ona u kojoj je kirurg najzastupljeniji. Kirurg izvrava operaciju koristei robota koji osigurava manipulaciju instrumentima bez mrdanja koje ljudska ruka radi. Tako robot i kirurg zajedniki izvode proceduru.

8



5. DA VINCI SURGICAL SYSTEM

Velike operacije koje mogu trajati satima umaraju doktore i ine ih manje produktivnima, pa je razvijen Da Vinci Surgical System, koji omoguuje lijenicima da sjede udaljeni nekoliko metara od pacijenta i upravljaju robotikim rukama. Uz to, tu su i benefiti preciznijih rezova i manje opasnosti i krvarenja za pacijenta. U zadnjoj analizi operacija izvedenih uz pomo robota u odnosu na one tradicionalne, na sveuilitu u Michiganu zakljueno je kako se pacijenti operirani pomou robota bre oporavljaju i imaju manje oiljaka, dok je za komplicirane operacije potrebno svega pola sata vie vremena. Takoer, eliminacijom greaka u medicini spasit e se mnogi ivoti, pa su razvijeni i roboti koji e pacijentima davati lijekove i to u tono odreenoj dozi, te tako grijeiti manje nego lijenici prilikom doziranja lijekova. Robotika kombinirana s istraivanjima mozga dala je prve rezultate, pa je tako Miguel Nicolelis sa sveuilita Duke ugradio elektrode u mozak majmuna i raunalo nauio da povezuje odreene signale s pokretima ruku. S vremenom je majmun nauio pomicati robotsku ruku iako nije s njom bio povezan, bez pomicanja vlastitih miia. Znanstvenici se nadaju da je ovo temelj za budue neuro-prostetike udove.

9



Da Vinci je robot koji u svijetu postoji ve devet godina i uz kojeg kirurzi puno lake i bre obavljaju laparoskopske uroloke, ginekoloke, vaskularne i abdominalne operacijske zahvate. Koliko je ovaj robot, koji podrijetlo vue iz svemirske NASA-ine tehnologije, zaista udo tehnike, najbolje pokazuje podatak da je uz njegovu pomo mogue operirati pacijenta na drugom kontinentu. Naime, ulaskom laparoskopije i videosustava, kao i robotike, u operativnu medicinu, omogueno je da se telekomunikacijskim linkom i prijenosom slike u realnom vremenu, tijekom operacijskog zahvata, operater nalazi na jednom, a pacijent na drugom kontinentu. Danas je najmoderniji ovakav sustav u svijetu Da Vinci HD SI sistem. Prednost u odnosu na klasinu kirurgiju je u minimalnoj invazivnosti, to znai da nema klasinog operacijskog reza, nego se operacija izvodi robotskim rukama, koje se preko malih, 5 mm velikih uboda, uvode u tijelo, odnosno na mjesto operacije. Prednost je i bri oporavak pacijenta (od jedan do dva dana), dok je kod klasinih operacija oporavak najmanje sedam dana. U svijetu danas postoji 800 ovakvih robota. Jedan od njih je u Sloveniji, u Celju.

10



6. PRIMJERI UPOTREBE ROBOTA U MEDICINI Operacije

Medicinski robot koji moe obaviti operacija zvui predivno, zar ne? Sve postojee operacije do sada su zapravo radili manipulatori kontrolirani od nadlenog lijenika. Ima nekih

problema s nivoom umjetne inteligencije potrebne da se izvri operacija samostalno, ali se moe postii nekada. Danas, postoje dva podruja u kojima se kirurki roboti razvijaju i testiraju. Jedan od njih je telerobotika koja omoguuje lijeniku da napravi operaciju na daljinu. Drugom podruju je minimalno invazivna kirurgija kirurgija takozvanih malih rezova. Robot za kirurgiju da Vinci sistem je jedan odlian primjer robotike koja se koristi za operativne svrhe. Vie od tisuu jedinica se koristi irom svijeta.

11



Roboti u bolnicama

Bolnice su kao male tvornice. Postoje mnoge zadataka za robote. Na primjer nosi okolo stvari, uzorke koji se kreu od jednog ureaja do drugog, ienje itd.. Tu su i zadatci koji zahtijevaju neke snage. Na primjer podizanje nepokretnih pacijenata. Postoje mnogi poslovi koje mogu obaviti medicinski roboti. Isto tako postoje roboti namijenjeni za laboratorijske namjene.

Terapeutski roboti

Medicinski roboti koji se koriste u terapijama. Ideja iza ovog je sasvim slina sa terapijama sa ivotinjama samo roboti su predvidljiviji.

Bionic protetika

Ovo je robotika vezane za protetiku. Ishod zapravo ne moe se smatrati robotom, ali discipline ukljuene su vrlo sline AI, elektronike, mehanike i vie. Ovo polje nastoji razvijati robotika kao proteze za ljude. Veliki san je da e jednog dana bit bionic ruka i noga. Bionic je jednako dobar i funkcionalan (ili ak i bolje) kao nai prirodne udovi. Nedavni razvoj u ovoj oblasti je prilino zapanjujui. Nekoliko kompanija posluju na tom podruju Ossur, Otto Bock i Touch Bionics.

12



Nano-roboti

Moda e to biti mogue u budunosti. Ideja je da se razvije ureaj tako mali kao nekoliko nanometara, otuda i ime nano-robota. Ti mali ureaji tada se mogu koristiti u razliitim nevjerojatnim podrujima. Na primjer, mogu popraviti slomljenu kost ili isporuiti lijekove u tijelu ili unititi stanice raka. Mogunosti su ograniene samo matom. Do sada, nano-roboti su u fazi istraivanja i razvoja tako da je to zapravo mata.

13



7. NANOTEHNOLOGIJA

Nanomedicina je primjena nanotehnologije u medicinskim znanostima i dijagnostici. Nanotehnologija je znanost koja se bavi istraivanjem, razvojem i primjenom mikroskopski sitnih struktura i materijala. Osnovna mjerna jedinica za veliinu koja se koristi u nanotehnologiji zove se nanometar, a to je milijarditi dio metra. Crvena krvna stanica ima promjer od oko 2 500 nanometara. Bakterija je dugaka oko 1 000 nanometara, a virus oko 100 nanometara. Ljudski DNK ima u promjeru svega 2,5 nanometara.

Pobornici nanotehnologije vjeruju da e u bliskoj budunosti znanstvenici proizvoditi siune ureaje pomou kojih e se moi izvoditi medicinski zahvati u ljudskom tijelu. Ti mali roboti, koji se nazivaju nanoureaji ili nanostrojevi, imat e u sebi mikroskopski sitne kompjuterske ipove s uputama za izvravanje specifinih zadataka. Zanimljivo je da bi takvi sloeni ureaji trebali biti sastavljeni od elemenata veliine stotinjak nanometara. To je 25 puta manje od promjera crvene krvne stanice! Budui da su nanoureaji tako mali, predvia se da e jednog dana moi putovati sitnim kapilarama i dopremati kisik u anemina tkiva, uklanjati naslage koje dovode do zaepljenja krvnih ila, skidati plak s modanih stanica, pa ak i pronalaziti i unitavati viruse, bakterije te druge uzronike zaraznih bolesti. Nanostrojevi mogli bi se koristiti i za izravno dopremanje lijekova do odreenih stanica. Znanstvenici predviaju da e nanomedicina omoguiti znatan napredak u otkrivanju raka. Dr. Samuel Wickline, profesor medicine, fizike i biomedicinske tehnologije, rekao je:14



Lijenicima e se pruiti fantastina mogunost da ranije nego ikad prije otkrivaju vrlo sitne tumore i spreavaju njihov razvoj primjenom jakih lijekova koji e djelovati samo na maligne stanice, ime e se ublaiti i tetne nuspojave.

8. PREDNOSTI I NEDOSTACI Neke od glavnih prednosti robotske kirurgije su preciznost, minijaturizacija, manji rezovi, smanjen gubitak krvi, manje boli i bre vrijeme zacjeljivanja. Daljnje prednosti su artikulacije izvan normalne manipulacije i trodimenzionalno uveanje, to je rezultiralo poboljanom ergonomijom. Robotske tehnike su takoer povezane sa smanjenjem trajanja boravka u bolnici, gubitkom krvi, transfuzijama i koritenjem lijekova protiv bolova. Uz cijenu robota od 1,200.000 dolara, te potrebnih dodataka za pojedini postupak od 1.500 dolara, troak postupka je vei. Isto tako, potrebna je dodatna edukacija za kirurge kako bi mogli upravljati sustavom. Ankete koje su provedene meu pacijentima pokazuju da su izabrali postupak na temelju oekivanja u poboljanje ishoda, smanjeni gubitak krvi te manje boli. Zbog viih oekivanja nastao je vei postotak nezadovoljstva i aljenja nakon operacija. Glavna prednost ove tehnike je da su rezovi vrlo mali pa je zbog toga oporavak pacijenata bri. U tradicionalnoj otvorenoj operaciji srca kirurg radi rez dug 10-12 ina, a zatim pristupa srcu razbijanjem prsne kosti i irenjem prsnog koa. Pacijent je prikljuen na aparate i srce se za vrijeme operacije zaustavlja. Na ovaj nain mogue je da doe do bakterijskih infekcija, isto tako potrebno je due vrijeme da bi rana zacijelila. Budui da je oporavak pacijenta poslije operacije robotom bri, boravak u bolnici je krai. U prosjeku bolesnici naputaju 2-5 dana bolnicu ranije nego oni koji su ili na tradicionalnu operaciju. Smanjeno vrijeme oporavka nije bolje samo za pacijenta ve i za bolnicu, smanjeno je osoblje za vrijeme operacije, njegu potrebnu nakon operacije, dakle smanjeni su trokovi.

15



9. ZAKLJUAK - BUDUNOST ROBO-MEDICINE Internacionalni tim znanstvenika razvija prvog mikro robota za upotrebu u medicini, koji e biti irok koliko dvije ljudske dlake i moi e plivati kroz arterije. Veliki izazov nauke je stvaranje mikro robota koji moe putovati kroz lenu modinu. Radi se na ureaju od 250 mikrometara koji treba prenijeti slike i isporuiti mikroskopske supstance u dijelove tijela koji su van domaaja sadanje tehnologije. Maleni robot e biti ubaen u tijelo pomou injekcije i voen daljinskim upravljaem, plivati e do dijela tijela gdje je potrebno da izvri zahvat. Zatim se vraa do ulaza. Gdje se izvlai iz tijela takoer injekcijom. Dizajn mikro robota zasnovan je na grai bakterije eerihije koli. Maleni pokretni sistem imitira bakterijski bi i stvara dovoljno snage da nosi ureaj kroz fluidno okruenje ljudskog organizma. Bi e biti napravljen od ljudske dlake u preliminarnim fazama istraivanja, a kasnije bi znanstvenici pokuali koristiti vlakno od kevlara. Radi se i na eksploatiranju piezoelektrinih materijala (kristali koji stvaraju elektrini napon kad se mehaniki napregnu). Roboti budunosti postaju sve manji ( ne mogu se vidjeti okom ) i tako ulaze u krvotok i bore se, na primjer, sa elijama raka. Operacija se prebacuje sa organa na nivo stanice. Nano roboti, kada budu napravljeni izvrit e potpunu revoluciju u medicini. Nano roboti e biti ubacivani u tijelo da ispitaju i otklone infekcije i stanine promjene. Pomou molekularnih markera trait e oboljele stanice da bi ih unitili. Dok dosadanje metode lijeenja raka, kao to je kemoterapija, ubijaju i zdrave stanice, ime potpuno slabe organizam, nano roboti e otklanjati samo zloudne. Razvoj tehno medicine kree se u pravcu koji e omoguiti da pacijent popije pilulu punu senzora od kojih je svaki programiran da trai i ubija kancerogene elije u organizmu. Tako bi izljeenje dolo uz proceduru koju pacijent gotovo da ne bi ni osjetio, samo bi ubrzo potpuno ozdravio.

16



10. LITERATURA

1. http://metro-portal.hr 2. http://labintsis.com 3. http://mf-foca.com 4. http://profitiraj.hr 5. http://en.wikipedia.org

17



18

robotika u medicini vh

Documents