Институт конструкторско-технологической информатики РАН

Компания

Содержание

Собственники

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт конструкторско-технологической информатики Российской академии наук (ИКТИ РАН) является структурным звеном Российской академии наук и входит в состав Отделения нанотехнологий и информационных технологий Российской академии наук.

История

2018: Разработка российского аналога робота-хирурга da Vinci

В марте 2018 года стало известно о том, что команда инженеров из Института конструкторско-технологической информатики РАН разработала российский аналог американского робота-хирурга da Vinci. Отечественная система, способная выполнять сложные операции на сосудах, сердце и даже мозге, уже прошла боевые испытания и скоро выйдет на мировой рынок медицинского оборудования, передаёт "РИА Новости".

По утверждению представителей ИКТИ РАН, российский ассистирующий хирургический комплекс по многим параметрам превосходит da Vinci. Кроме того, именно трудности, связанные с применением последнего, подтолкнули российских ученых к созданию более совершенного робота, учитывающего все пожелания хирургов.

Так, среди основных недостатков da Vinci называются: большие габариты и вес комплекса, необходимость специально готовить для робота операционную, узкий угол обзора для хирурга, применение одного механизма для разных движений манипулятора, а также дорогое обслуживание (стоимость одного комплекта инструментов для манипуляторов достигает около $3 тыс.). При этом обучить персонал работе с da Vinci можно только за рубежом.

«
Изначально da Vinci разрабатывали для операций на сердце, аортокоронарного шунтирования. Затем область применения расширили, и теперь наиболее популярные операции с его помощью — это простатэктомия и гистерэктомия. Da Vinci произвел революцию в хирургии за счет внедрения роботической технологии. Но у него есть недостатки. Дело в том, что в среднем один робот делает одну операцию в два дня. То есть устройство стоимостью более $2 млн фактически простаивает. Объясняется это, во-первых, ценой операции с его участием, которая не вписывается в страховку: больной либо клиника вынуждены доплачивать. Во-вторых — ограниченным функционалом, — рассказал Сергей Шептунов, доктор технических наук, директор Института конструкторско-технологической информатики РАН.
»

Идею создать отечественный аналог Da Vinci, лишенный его недостатков, впервые несколько лет назад высказал Дмитрий Пушкарь, заведующий кафедрой урологии МГМСУ и главный уролог Минздрава. Реализацией проекта занялся Сергей Шептунов с командой молодых инженеров.

Консоль робота-хирурга, разработанного в Институте конструкторско-технологической информатики РАН. Фото: ria.ru
Консоль робота-хирурга, разработанного в Институте конструкторско-технологической информатики РАН. Фото: ria.ru

Идея, в частности, состояла в том, чтобы робот был компактным, отличался высокой точностью действий и широким функционалом, при этом манипуляторы в обязательном порядке крепились к операционному столу, а операция с участием такого хирургического комплекса могла бы покрываться страховкой ОМС.

«
Изучив, какие технологии нужны хирургам, мы поняли, что улучшать da Vinci не имеет смысла. Мы разработали принципиально иную архитектуру. Сделали макет, который в семь с половиной раз больше того, что получилось в итоге. Доказали, что наш подход работает, и приступили к реализации. Если da Vinci — это стандартный робот, то наш — ориентированный на хирургию, — уточнил Шептунов.
»

Инженеры ИКТИ РАН кардинально изменили конфигурацию системы, способы фиксации инструментов, камеры, существенно уменьшив габариты установки, при этом ощутимо повысив ее мобильность и расширив функционал. Были разработаны универсальные крепления к операционному столу, позволяющие позиционировать манипуляторы относительно тела с нужной точностью и под нужными углами. В отличие от da Vinci, российский робот изначально разрабатывался на цифровой платформе. В сочетании с отказом от тросикового механизма это позволило реализовать тактильную обратную связь, благодаря которой хирург-оператор физически чувствует давление инструмента на ткани, что значительно облегчает проведение операции.

Сама же операция с применением отечественного робота-хирурга внешне схожа с тем, как действует da Vinci. Хирург сидит за консолью, используя рукоятки-контроллеры для манипулирования и педали для включения разных функций. 3D-очки позволяют с заданным увеличением отображать операционное поле. При необходимости можно изменять масштаб: например, приблизить кровяной сосуд, чтобы прижечь коагулятором или поставить клипсу. Движения хирурга контроллерами передаются на манипуляторы в микромасштабе. Операционное поле при этом можно задать, просто очертив его на мониторе: в этом случае инструмент манипулятора не выйдет за пределы заданного контура.

По утверждению Сергея Шептунова, российским инженерам удалось на порядок повысить точность манипулирования: 50 микрон против полмиллиметра у da Vinci. Высокая точность расширяет сферу применения робота-хирурга.

«
Da Vinci, чтобы достичь такой точности, должен быть в несколько раз больше. При нынешней архитектуре они не смогут преодолеть барьер в сто микрон, — уверен директор ИКТИ РАН.
»

Все движения хирурга на контроллерах записываются в память компьютера, выступающего "мозгом" системы — там они обрабатываются и затем передаются на манипуляторы. По словам создателей комплекса, в будущем это позволит оснастить робота элементами искусственного интеллекта.

Отечественную установку уже испытали в действии: с её помощью прооперировали свинью, удалив миому матки. По данным на март, робот проходит модернизацию, после чего его планируют продвигать на рынок.

Среди других планов команды инженеров ИКТИ РАН — собрать мобильную версию робота-хирурга для полевых условий с аккумуляторами, обеспечивающими три часа автономной работы; реализовать возможность поворота кончика инструмента на 180 градусов; наконец, оснастить комплекс лазером, что сделает возможным выполнение операций на участках размером десять микрон. Между тем, полностью дистанционное управление роботом пока невозможно из-за физического ограничения скорости линий связи: чем длиннее кабель, тем дольше идет сигнал, а задержка даже в пять миллисекунд для хирурга критична, пояснили в институте.[1]

Примечания