Telemanipulacje dla medycyny i przemysłu

20 cze 2014 r.

System Robin Heart podczas badań laboratoryjnych. Fot. www.par.pl

Tele-Robin Heart to projekt, w którym powstają systemy zdalnego poruszania wyspecjalizowanym sprzętem stosowanym w chirurgii. Powstają na potrzeby rodziny robotów opracowanych w Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii (FRK) w Zabrzu.

Manipulatory i systemy, które sterują robotami na odległość, będzie można wykorzystywać również w przemyśle, w miejscach trudno dostępnych i niebezpiecznych dla człowieka, np. do zadań w elektrowniach jądrowych, laboratoriach, wojskowości, a nawet w kosmosie.

Pracą nad doskonaleniem systemów telemanipulacyjnych kieruje elektronik biomedyczny, dr inż. Paweł Kostka z Politechniki Śląskiej w Gliwicach. Jego trzyletni projekt o akronimie TeleRobinSurgery zaczął się w 2012 roku. Obejmuje opracowanie i badania nowych rozwiązań technicznych dla zdalnie sterowanych operacji chirurgicznych za pomocą robotów Robin Heart. Te rozwiązania to tzw. systemy nadążne (ang. master-slave). Są one przeznaczone są do wykonywania telemanipulacji, gdy operator i ramię wykonawcze znajdują się w różnych miejscach. Mogą one śledzić ruch ręki operatora (master) lub jego wolę wyrażoną poprzez gesty czy np. polecenia. Element podwładny (slave), czyli ramię robota manipulacyjnego, potrafi działać w miejscu trudno dostępnym.

OPERACJE MOŻLIWE NAWET W SKALI MIĘDZYNARODOWEJ

Roboty medyczne umożliwiają lekarzom stosowanie zminiaturyzowanych narzędzi, mniej inwazyjnych niż tradycyjne. Dzięki możliwości skalowania ruchów docierają one z większą precyzją nawet do bardzo naczyń i tkanek. Ale przede wszystkim pozwalają na wykonywanie operacji na odległość.„W programie zwanym w skrócie „Tele-Manipulacje” przygotowujemy rozwiązania sprzętowe i programowe systemu telemanipulatora, badamy istotne parametry związane z jego funkcjonalnością i bezpieczeństwem pracy na małe i duże odległości” – mówi dr inż. Kostka. Jak tłumaczy, dzięki nowym technologiom chirurg w swoim "centrum dowodzenia" jest w bardziej ergonomicznej i tym samym mniej męczącej pozycji oraz może być bardziej skupiony, niż wtedy, gdy stoi bezpośrednio przy stole operacyjnym. Manetkami, które trzyma w dłoniach, wykonuje ruchy w wygodnej dla niego przestrzeni makro, czyli do kilkunastu cm. Końcówka narzędzia mechatronicznego wykonuje wtedy ruchy w zakresie części czy pojedynczych mm, jeśli jest taka potrzeba. Dzięki temu poprawia się precyzja wykonywania operacji na bardzo małych naczyniach, np. by-passy, pomostowanie serca (średnica naczyń kilka mm) czy małych organach w obrębie jamy brzusznej. Dodatkowo lekarz ma do dyspozycji obraz dobrej jakości o rozdzielczości HD również w postaci trójwymiarowej.

Technologie opracowane w projekcie "Tele-Robin" mogą znaleźć zastosowanie nie tylko w medycynie. Systemy mechatroniczne i rozproszonego sterowania będzie się dało zaadaptować do aplikacji przemysłowych w miejscach trudno dostępnych dla człowieka ze względu na panujące tam szkodliwe czynniki np. w elektrowniach jądrowych, ale również w systemach wojskowych lądowych, wodnych i powietrznych, miejscach zagrożenia jako wyposażenia służb ratowniczych, a także specjalistycznych laboratoriach, o bardzo dużym poziomie czystości i sterylności, z ograniczonym dostępem osób z zewnątrz. "System działa jako całość, ale jest podzielony na dwa moduły. Te dwie części +widzą się+ i wymieniają potrzebne dane z częstotliwością 200-1000 razy na sekundę. Jest to możliwe dzięki nowoczesnym sterownikom sprzętowym, które częściowo przygotowujemy lub adaptujemy, nowym technologiom sieci globalnej i oprogramowaniu, którego tworzeniem zajmuję się bezpośrednio" – mów dr inż. Kostka.

WYZWANIE: WALKA Z OPÓŹNIENIEM SYGNAŁÓW

Oprócz sygnałów manipulacyjnych pomiędzy dwoma ośrodkami, gdzie realizowane są testy, dane muszą być przesyłane w systemie dane audio/wideo. I tu inżynierowie napotykają główne wyzwanie. Chodzi o to, aby jak najszybciej przetransportować obraz na duże odległości. Trudność polega na tym, że obraz w wysokiej rozdzielczości standardu HD zawiera w sobie bardzo duże ilości danych, które muszą dotrzeć z pola operacyjnego przez system endoskopowy do operatora w innym miejscu. Akceptowalne są jedynie nieduże opóźnieniami, inaczej lekarzom trudno skoordynować ruchy z obrazem, jaki dociera do ich oczu. Szybkość docierania sygnału do operatora jest kluczowa dla powodzenia operacji. Największym źródłem opóźnień nie jest wbrew pozorom sama transmisja sygnału, ale najwięcej czasu "pożera" konieczna zmiana jego formatu z oryginalnego na ten przystosowany do przesyłu w sieci ethernetowej.

<< < 1 2 3 > >>

comments powered by Disqus

Nasz serwis używa cookies. Korzystanie z serwisu bez zmiany ustawień Twojej przeglądarki oznacza, że będą one umieszczane w Twoim urządzeniu końcowym i że wyrażasz zgodę na ich używanie. Pamiętaj, że zawsze możesz zmienić te ustawienia w swojej przeglądarce. Więcej o plikach cookies w Polityce prywatności

PUBLIC !!