La robotica è uno dei pilastri fondamentali dell'automazione e, combinata con un sistema basato sulla visione e l'intelligenza artificiale (IA), può raggiungere un livello più elevato di autonomia. L'implementazione dell'automazione robotica nel campo sanitario contribuisce a ridurre gli errori medici e migliorare le capacità diagnostiche.
La robotica è uno dei pilastri fondamentali dell'automazione e, combinata con un sistema basato sulla visione e l'intelligenza artificiale (IA), può raggiungere un livello più elevato di autonomia. L'implementazione dell'automazione robotica nel campo sanitario contribuisce a ridurre gli errori medici e migliorare le capacità diagnostiche.
Il settore sanitario sta assistendo a un aumento dell'uso dei robot medicali che aiutano i professionisti del settore a garantire prestazioni migliori e fanno in modo che possano prendersi cura dei pazienti in modo più completo. Con il progresso dell'intelligenza artificiale, i robot medicali autonomi sono oggetto di ulteriori ricerche e potrebbero presto diventare membri regolari di qualsiasi staff sanitario. La robotica garantisce movimenti accurati degli strumenti medici, aiutando i chirurghi a lavorare con la massima precisione e, a differenza degli esseri umani, i robot non accusano alcuna fatica.
Capire la robotica utilizzata nel settore sanitario
Ogni specializzazione in campo medico dispone di robot appositamente progettati, come robot chirurgici, robot urologici e robot per la colonna vertebrale, solo per citarne alcuni. Questi robot sono flessibili e possono essere programmati per eseguire un'ampia gamma di attività. Complessivamente, il settore medico si avvale dei seguenti tipi di robot:
Robot chirurgici
Gli interventi chirurgici, in particolare quelli che coinvolgono organi vitali come cervello, cuore, fegato e polmoni, richiedono un uso estremamente attento di strumenti affilati. I robot chirurgici vengono quindi progettati per eseguire interventi minimamente invasivi e consentono di maneggiare gli strumenti chirurgici con una precisione che va ben oltre le capacità umane in un spazio operativo decisamente ridotto. In tali circostanze non è tollerabile neppure il più piccolo errore, quindi i robot progettati per queste attività devono essere accuratamente testati. Un esempio noto è il sistema Da Vinci, un robot per la chirurgia generale in grado di svolgere una miriade di procedure chirurgiche urologiche, bariatriche e ginecologiche.
Esoscheletri
Dopo un intervento chirurgico è sempre prevista una fase di recupero, che può anche essere accelerato con l'aiuto di robot che agiscono come un insieme esterno di ossa e muscoli. Questi robot stanno trasformando i processi di guarigione, che richiedono un'intensa terapia fisica e contribuiscono ad allenare il corpo a muoversi di nuovo normalmente. Gli esoscheletri aiutano fisicamente i pazienti e aumentano la loro fiducia e tutto ciò si traduce in un processo di guarigione più rapido.
Robot per la sanificazione
Nei luoghi dedicati all'assistenza medico-sanitaria come gli ospedali, l'igiene e la pulizia rivestono la massima importanza. Con l'inizio della pandemia di Covid-19, molti paesi hanno sfruttato le tecnologie esistenti come la robotica e l'intelligenza artificiale per contribuire a evitare la diffusione dei virus. I robot per la sanificazione degli ambienti che utilizzano i raggi ultravioletti sono stati impiegati in molte strutture di quarantena, poiché possono essere facilmente automatizzati con sensori visivi. Di conseguenza, il mercato dei robot per la sanificazione è uno dei settori in più rapida espansione nel campo della robotica.
In che modo i sensori visivi aiutano i robot a vedere il mondo
La maggior parte dei robot medicali esistenti sono controllati manualmente o semplicemente assistono i chirurghi nell'esecuzione delle attività. Questi robot si comportano come macchine cieche che eseguono un programma e non sono consapevoli dell'ambiente che li circonda. Ora, con l'arrivo dell'Industria 4.0, la visione robotica si sta facendo strada nella maggior parte dei sistemi basati su robot e si stanno introducendo nuovi livelli di precisione e accuratezza nei processi automatizzati intelligenti.
Esistono diversi sistemi di diagnostica per immagini, come imaging nucleare, gamma imaging, beta imaging e imaging a fluorescenza, utilizzati principalmente per la diagnostica. Tra questi, il campo dell'imaging molecolare sta giocando un ruolo importante nel dare occhi ai robot. In parole semplici, l'imaging molecolare viene definito come "la capacità di visualizzare e misurare quantitativamente la funzione dei processi biologici e cellulari in un organismo vivente". Attualmente, l'imaging molecolare viene eseguito con l'ausilio di tecniche quali SPECT e PET. Tali tecniche rappresentano delle tappe per consentire alla chirurgia robotica di eseguire inizialmente scansioni autonome. Le immagini risultanti da queste scansioni vengono inserite in un sistema dotato di intelligenza artificiale che esegue la segmentazione autonoma degli organi a rischio. I risultati dell'imaging molecolare possono essere combinati con scansioni TC o RM per migliorare ulteriormente i risultati dell'intelligenza artificiale. Il risultato finale viene utilizzato per eseguire interventi chirurgici guidati da immagini, in gran parte con l'aiuto della robotica.
In uno studio recente, un gruppo di chirurghi ha eseguito un intervento completamente autonomo su tessuti molli utilizzando un dispositivo denominato Smart Tissue Autonomous Robot (STAR). Il robot è stato in grado di eseguire una procedura chiamata anastomosi intestinale, durante la quale un pezzo di intestino che è stato tagliato viene ricucito. Lo STAR è dotato di un sistema di visione 3D basato su una fluorescenza nel vicino infrarosso, sensori di forza e strumenti chirurgici azionati. Utilizzando i dati di questi sensori, il robot segue un proprio piano e modifica dinamicamente la linea d'azione in base allo spostamento dei tessuti.
Lo studio afferma che i risultati delle procedure automatizzate sono stati superiori a quelli di un intervento chirurgico eseguito da chirurghi esperti. Questa svolta nella chirurgia robotica dimostra che i robot medicali autonomi non sono più un sogno lontano e potrebbero presto diventare comuni per gli interventi chirurgici.
Monitoraggio dei segni vitali senza contatto grazie all'imaging con radar 4D
Per qualsiasi problema medico, la diagnosi è sempre il primo passo per decidere la prescrizione da fornire al paziente. I segni vitali come la frequenza cardiaca, la frequenza respiratoria e la temperatura vengono presi in considerazione e analizzati per individuare possibili sintomi. Vayyar, una società con sede in Israele, ha sviluppato un sensore di imaging con radar 4D in grado di eseguire la scansione di questi segni vitali senza contatto. Combinando i dati del sensore con l'intelligenza artificiale, il sistema riesce a rilevare le prime fasi dei sintomi di Covid-19. Un tale sistema può essere utilizzato su un robot per eseguire un rapido monitoraggio dei pazienti senza alcun contatto fisico, per poi analizzare i dati sull'edge.
Il futuro dei robot medicali autonomi
La crescita esponenziale dell'IA sta portando le tecnologie della chirurgia di precisione a livelli di piena autonomia. Attualmente, alcuni interventi chirurgici, come le artroprotesi al ginocchio, la chirurgia oculare Lasik e i trapianti di capelli, utilizzano già macchine intelligenti. Queste macchine svolgono i loro compiti in modo autonomo e sono ampiamente utilizzate. Il motivo principale per cui le macchine portano a termine così bene tali interventi è la natura fissa dei bersagli, poiché la testa e le ossa possono essere tenute ferme in una particolare posizione, mentre altri interventi chirurgici coinvolgono i tessuti molli, che sono difficili da manipolare. Questa circostanza costringe ad attuare una ricerca di portata enorme e a sviluppare tecnologie in grado di tracciare i tessuti in costante movimento e gestirli.
Infine, se guardiamo al quadro più generale, la completa autonomia dei robot medicali è ancora lontana dall'essere commercializzata. Le tecnologie attuali richiedono ancora un po' di aiuto da parte dell'uomo e non sono sviluppate al punto da essere completamente sicure. Forse dovremo attendere ancora qualche anno per avere un robot medicale completamente automatizzato.