Поиск - новости науки и техники

Робот из чемодана. Изящный хирургический комплекс заменит многотонную установку.

Недавно в РАН прошла представительная научно-практическая конференция “Робототехнические технологии в медицине”. Представителям СМИ впервые продемонстрировали российский роботохирургический комплекс, превосходящий детище американской компании “Да Винчи”, что называется, по всем статьям. Авторы прорывного междисциплинарного проекта: медики, ученые, занимающиеся фундаментальными исследованиями, и их коллеги – “прикладники”, инженеры-конструкторы и производственники составили своего рода “цепочку” создателей уникального оте­чественного робота нового поколения. Группу медиков на конференции возглавлял вдохновитель проекта – главный уролог Минздрава Дмитрий Пушкарь. Практикующий хирург, он провел более 1000 операций с помощью иностранного робота. Академическую науку представляли руководители Института конструкторско-технологической информатики РАН (ИКТИ) и Института машиноведения РАН. В форуме участвовали ответственные сотрудники Казанского электротехнического завода и целого ряда различных ведомств. Какова история появления прототипа? На этот вопрос корреспондента газеты “Поиск” ответил один из организаторов конференции, ключевой разработчик роботохирургического комплекса – директор ИКТИ РАН, доктор технических наук Сергей Шептунов:
– Однажды в НАСА озаботились: вдруг на орбите космонавту станет плохо и потребуется вмешательство хирурга? Нужна была особая техника, чтобы проводить операции даже на гигантском расстоянии. Так появился заказ на хирургический робот. И сегодня более 5000 таких установок работают по всему миру (в США их свыше 4000, у нас 21). Через небольшие проколы управляемый хирургом многорукий робот подводит к больному органу инструмент: специальные пинцет или ножницы и коагулятор (для остановки кровотечения), а также видеокамеру и “прожектор”. Сегодня в США до 90 процентов урологических операций выполняются с помощью хирургического манипулятора. Результаты впечатляющие: разрез для ввода инструмента составляет всего несколько сантиметров (традиционными методами в разы больше), потери крови – 20-50 миллилитров вместо полутора литра. Уже на третий день после операции, а не недель, как раньше, пациента можно выписывать из клиники – и все это заслуги новой технологии, которая стала возможна благодаря роботу. Без преувеличения в хирургии произошла технологическая революция. 
Однако со временем вскрылись и недостатки робота. Даже у когда-то блестящего устройства обнаружились слабые стороны – так считают не только российские медики, но и их коллеги в Финляндии и Китае, с которыми мы общаемся. Робот “Да Винчи” появился на свет в начале 2000-х годов и сегодня по многим параметрам морально устарел. А еще он слишком дорог: сам комплекс стоит до 3 миллионов долларов да плюс сервисное обслуживание и расходы на эксплуатацию (инструмент необходимо менять после 10 операций) – сумма получается запредельная, к тому же из-за своих габаритов машина требует особых “жилищных условий” – не всякая операционная ее устраивает, да и весит она до полутора тонн.
– И перед вами поставили задачу сделать отечественный аналог? 
– Да. Еще в 2011 году Вероника Скворцова, тогда замминистра здравоохранения, подписала документ о разработке программы по внедрению роботов в хирургии, в первую очередь в урологии. Наш институт занимается проблемами машиностроения: разработкой прогрессивного оборудования, его автоматизацией… и к медицине отношения не имел. Но так случилось, что мы познакомились с командой Д.Пушкаря и врачи поставили перед нами конкретную задачу: на основе американского робота создать свой, российский аналог, отвечающий всем их требованиям. И сформулировали, какие усовершенствования нам необходимо произвести. Список получился внушительный. Отечественный робот должен быть дешевым, намного меньше по размерам, чем “американец”, чтобы можно было его использовать не в специальной, а в обычной, стандартной операционной. А также мобильным – тогда его можно будет перево­зить в разные клиники, чтобы делать там самые сложные операции. И, естественно, робот должен быть комфортным для управления. Например, сказали нам, нужно повысить точность работы устройства, для чего его конструкцию сделать жестче, чтобы во время операций исключить динамические колебания. 
Мы начали с исследований и проводили их более трех лет. В результате разработали принципиально новую архитектуру хирургического робота. Чтобы доказать состоятельность результатов научных исследований нашего коллектива, построили макет – огромную, в 7,5 раза превышающую фактические размеры, установку, исследовали ее и только после этого взялись за создание миниатюрного аналога. И на собственные средства сделали макет робота следующего поколения. “Мы” – это, конечно, не только сотрудники ИКТИ, но и медики, механики, инженеры… Самым ценным считаю то, что мы научились слушать друг друга, понимать и действовать заодно. А хирургам, ученым-машиностроителям и инженерам это было сделать далеко не просто. Именно благодаря взаимопониманию, уверен, нам удалось решить сложнейшую междисциплинарную задачу, причем, подчеркну, в стесненном финансовом положении.
Так в результате общих усилий на свет появился принципиально новый робот, какого и ждут от нас хирурги, – это компактное устройство весом всего 5-7 килограммов (против полутора тонн американской машины) и ростом в 40 сантиметров. Он помещается в небольшом чемодане, и его можно установить практически на любом столе. Для работы манипулятора разработан специальный инструмент, в котором используется технология гибкая “змейка”. Она позволяет совершать поворот рабочей части инструмента аж на 180 градусов. Хирург управляет роботом с помощью контроллера (очень подвижной ручки, или попросту джойстика, имеющего шесть степеней свободы) и интерфейса – он передает на монитор объемное изображение оперируемого органа в системе 3D. По желанию, помимо монитора, хирурги могут пользоваться и очками или шлемом 3D – кому что удобнее. За ходом операции следит видеокамера с десятикратным увеличением, установленная там, где работает хирургический инструмент. Так врач получает объемную картину операционного поля. Для него созданы самые что ни на есть комфортные условия, и он получает ранее недоступные технологические возможности. Чтобы добиться всего этого, мы провели сложнейшие математические расчеты, которые стали основой компьютерной программы, управляющей всем сложным комплексом оборудования. 
– Медики оценили работу вашего коллектива?
– Да, и дали краткое, но исчерпывающее заключение: прототип отвечает всем их требованиям. Теперь можно опробовать наш робот при операциях на животных, затем сертифицировать и начинать серийное изготовление.
– И когда робот попадет в клиники? 
– Сказать трудно, поскольку далеко не все зависит от разработчиков. Дилемма простая: или платить огромные деньги и покупать иностранные медицинские роботы, или делать их самим и даже поставлять на зарубежный рынок. Ведь теперь мы уверены, что можем разрабатывать хирургических роботов и не только для урологии. Наш коллектив старается закончить работы как можно быстрее, чтобы, обогнав конкурентов, выйти на мировой рынок с нашим манипулятором, но все упирается в финансирование. Будут средства – и мы за год доведем лабораторный макет до промышленного образца, все условия для этого есть, однако нужна помощь государства. Как тут не вспомнить о поддержке, которую нам оказал РФФИ. Его руководитель, академик В.Панченко, заинтересовавшись нашими разработками, пришел в клинику и выстоял всю урологическую операцию, сделанную с помощью робота “Да Винчи”, потом посмотрел наши наработки и вынес на Совет фонда предложение о выделении нам гранта, что Совет и сделал. На скромные средства РФФИ нам удалось собрать научные и производственные силы, сформировать междисциплинарный коллектив и организовать работу. Это пример того, как даже при небольшом финансировании такие сложные проекты, как наш, могут состояться. Замечу, что ни один фонд, которому мы демонстрировали опытный образец, хотя и им было что “пощупать”, нас не поддержал. Возможно, потому, что наверняка встал бы вопрос о правах на интеллектуальную собственность, возможно, предпринимались попытки диктовать нам свои условия, а мы бы на это ни за что не пошли. Сейчас мы ждем выделения государственного финансирования и рассчитываем уложиться в запланированные сроки. 
Одновременно проводится международная экспертиза проекта в рамках сотрудничества с медиками Финляндии и Китая. Наши разработчики побывали в обеих странах, выслушали мнения и пожелания тамошних хирургов по замене американского робота. Так что параллельно работаем над созданием двух платформ для этих стран. Но приоритетный проект, безу­словно, наш, отечественный. 
– Есть ли конкуренция в области создания хирургического робота?
– Есть, конечно. Монополизм компании, производящей “Да Винчи”, беспокоит весь развитой мир. 42 фирмы заняты разработкой собственной версии робота. Немецкое и итальянское устройства уже готовятся к смотринам. Но нас это не смущает – мы уверены в превосходстве нашего проекта, ибо знаем его преимущества. 
По моему мнению, наш опыт чрезвычайно важен. Он доказывает, что даже в сложных условиях реформы науки и нехватки финансирования все же можно найти компромиссные решения и продвигать такие сложные междисциплинарные проекты, как наш, сочетающий глубокие фундаментальные исследования и практическое их применение. Убедившись в достоинствах и перспективности прототипа робота, нас поддержал Президиум РАН и наше Отделение нанотехнологий и информационных технологий, спасибо за это академику Евгению Велихову. Мы заручились поддержкой и активно работаем с ФАНО. На собственном опыте я убедился, что ФАНО открыто для сотрудничества, готово помогать институтам и защищать их. Потому, считаю, наш проект и состоялся. И значение конференции не только в демонстрации оригинального хирургического робота – мы доказали, что наш опыт по выстраиванию междисциплинарной “цепочки”, в которой нашли свое место несколько десятков различных научных и производственных организаций, может быть повторен многократно. 
Юрий ДРИЗЕ
Фото Андрея МОИСЕЕВА

Нет комментариев