ロボット工学は自動化の重要な柱の1つであり、人工知能 (AI) ビジョンベースのシステムと組み合わせることで、より高いレベルの自律性を実現できます。医療分野におけるロボット自動化の導入は、医療ミスの削減と診断能力の向上に役立ちます。
ロボット工学は自動化の重要な柱の1つであり、人工知能 (AI) ビジョンベースのシステムと組み合わせることで、より高いレベルの自律性を実現できます。医療分野におけるロボット自動化の導入は、医療ミスの削減と診断能力の向上に役立ちます。
医療業界では、医療ロボットの使用が増加しています。医療ロボットは、専門家が最高のパフォーマンスを発揮し、患者に対してより包括的なケアを行うのに役立つからです。AIの進歩により、自律型医療ロボットの研究がさらに進み、近い将来、あらゆる医療スタッフの常勤メンバーとなるかもしれません。ロボットは医療器具の正確な動きを実現し、外科医が最大限の精度で手術を行うのを支援します。また、人間とは異なり、ロボットは疲労を感じません。
医療業界で使用されているロボットの理解
医療分野の各領域には、外科用ロボット、泌尿器科用ロボット、脊椎ロボットなど、その領域に特化したロボットが設計されています。これらのロボットは柔軟性があり、幅広いタスクを実行するようにプログラムできます。全体として、医療業界は次のタイプのロボットで構成されています。
外科用ロボット
手術、特に脳、心臓、肝臓、肺などの重要な臓器を扱う手術では、鋭利な道具を非常に慎重に使用する必要があります。外科用ロボットは、狭い手術空間で人間の能力を超えた手術器具の精密な操作を可能にするため、低侵襲手術を実行するように設計されています。このような場合には、1つのエラーも許容できないため、そのために設計されたロボットは徹底的にテストする必要があります。人気のあるものとしては、泌尿器科、肥満科、婦人科のさまざまな外科手術に重点を置いた汎用外科用ロボット「ダヴィンチシステム」があります。
外骨格
手術後の次のステップは回復ですが、外部の骨や筋肉として機能するロボットの助けを借りて回復を促進することもできます。これらのロボットは、集中的な理学療法を必要とする治癒プロセスを変革し、体が再び正常に動くように訓練するのに役立ちます。外骨格は患者の身体的健康を助け、自信を高め、治癒プロセスを早めます。
衛生ロボット
病院のような医療現場では、衛生と清潔さが最も重要です。新型コロナウイルス感染症のパンデミックの発生に伴い、多くの国がロボット工学やAIなどの既存の技術を活用してウイルスの拡散防止に努めた。紫外線消毒をベースとした衛生ロボットは、視覚センサーで簡単に自動化できるため、多くの検疫施設に導入されています。その結果、衛生ロボット市場はロボット工学の分野で最も急速に成長している分野の1つとなっています。
視覚センサーがロボットに世界を見る手助けをする方法
既存の医療ロボットのほとんどは手動で制御されるか、外科医の手術を支援するだけです。これらのロボットは、入力されたプログラムに従い、周囲の状況を認識できない盲目の機械のように動作します。現在、インダストリー4.0の到来により、ロボット ビジョンはほとんどのロボット ベースのシステムに導入され、スマートな自動化プロセスに新たなレベルの精度と正確さをもたらしています。
核イメージング、ガンマイメージング、ベータイメージング、蛍光イメージングなど、主に診断に使用される医療用イメージング システムがいくつかあります。このうち、分子イメージングの分野はロボットに目を与える上で大きな役割を果たしています。簡単に言えば、分子イメージングは「生体内の生物学的プロセスおよび細胞プロセスの機能を視覚化し、定量的に測定する能力」と定義されます。現在、分子イメージングはSPECTやPETなどの技術を利用して行われています。このような技術は、ロボット手術が最初に自律スキャンを実行するための足がかりとなります。これらのスキャン画像はAIベースのシステムに送られ、リスクのある臓器の自動セグメンテーションが実行されます。分子イメージングの結果をCTスキャンやMRスキャンと組み合わせることで、AIの結果をさらに改善できます。最終的な出力は、主にロボットの助けを借りて、画像誘導手術を実行するために使用されます。
最近の研究では、外科医グループがスマート組織自律ロボット (STAR) を使用して完全に自律的な軟部組織手術を実施しました。このロボットは、切断された腸の一部を縫い合わせる腸吻合と呼ばれる手術を行うことができた。STARには、近赤外線蛍光ベースの3Dビジョン システム、力センサー、および作動式手術ツールが搭載されています。このセンサーデータを使用して、ロボットは独自の計画に従い、組織が動くにつれて進路を動的に変更します。
この研究では、自動化された手術の結果は熟練した外科医が行った手術よりも優れていたと主張している。このロボット手術の画期的な進歩は、自律型医療ロボットがもはや遠い夢ではなく、近い将来に手術で一般的になる可能性があることを証明しています。
4Dレーダー画像を使用した非接触型バイタルサインモニタリング
あらゆる医療関連の問題において、診断を行うことは常に患者に与えられる処方箋を決定する最初のステップです。心拍数、呼吸数、体温などのバイタルサインを記録し、考えられる症状を分析します。イスラエルに拠点を置く企業Vayyarは、これらのバイタルサインを非接触でスキャンできる4Dレーダー画像センサーを開発しました。センサーデータとAIを組み合わせることで、システムは新型コロナウイルス感染症の症状の初期段階を検出できる。このようなシステムをロボットに採用することで、患者を非接触で素早くモニタリングし、エッジでデータを分析することができます。
自律型医療ロボットの未来
AIの急激な成長により、精密手術技術は完全な自律性のレベルに到達しています。現在、整形外科の膝関節置換術、レーシック眼科手術、毛髪移植など、いくつかの手術にはすでにスマートマシンが組み込まれています。これらのマシンは自律的にタスクを実行し、広く使用されています。この方法がこれほど成功している主な理由は、対象が固定されているという点です。頭部や骨は特定の位置に固定できますが、手術では軟部組織を扱うため、操作が困難です。これにより、常に動いている組織を追跡し、処理するための技術の研究開発の範囲が広がります。
最後に、より広い視点で見ると、完全な医療の自律性が商業化されるにはまだまだ遠いと言えます。現在のテクノロジーは、依然として人間の助けを必要としており、極めて安全なレベルまで開発されていません。 完全に自動化された医療ロボットが実現するには、あと数年待つ必要があるかもしれません。