Parhaissa lääkinnällisissä roboteissa näkyy hoitohenkilöstön antama palaute

Yleinen kiinnostus robotiikkaan (ja sen käyttöönotto teollisuudessa) on kasvanut COVID-19-pandemian jälkeen, kun lukuisat erikoisalojen työvoimapuutteet kävivät pandemian myötä ilmi. Robotit ovat nykyisin erityisen käyttökelpoisia kaikentyyppisissä lääketieteellisissä sovelluksissa. Tällaisissa sovelluksissa käytetään ammattilaistason itseohjautuvia ajoneuvoja (AGV), automaattisia testausasemia ja potilastukijärjestelmiä, jotka täydentävät sairaaloiden ja muiden terveydenhoitoasemien edistyneimpiä leikkausrobotteja. Lääketieteellisiin käyttötarkoituksiin suunnitellut robottimallit sisältävät myös kotona käytettäviä robotteja, jotka on suunniteltu parantamaan elämänlaatua sellaisten ihmisten kohdalla, jotka haluavat säilyttää liikkuvuutensa ja riippumattomuutensa omassa kodissaan terveysongelmista huolimatta.

Kuva 1: Lääketieteellisiä robotteja on monenlaisia. Jotkin vain automatisoivat tehtäviä, jotka voivat olla tylsiä tai joissa inhimillisten virheiden riski helposti kasvaa. (Kuvan lähde: Getty Images)

Vaikkakin aihe on tämän artikkelin ulkopuolella, on hyvä huomata, että joissakin robottimalleissa sovelletaan monia kodin turvajärjestelmien (mukaan lukien videojärjestelmät) ja LVI-energianseurannan teknisiä edistysaskeleita kotitalouksissa käytettäviin terveyttä edistäviin robotteihin, jotka laajentavat esineiden Internetiä (IoT), kodin automaatiota ja järjestelmän yhteentoimivuutta. Esimerkiksi joitakin tällaisia IoT-teknologioita käytetään tällä hetkellä auttamaan kotonaan asuvia vanhuksia noudattamaan (joskus monimutkaisia) lääkitysaikatauluja.

Eksoskeleton-robotit ovat toinen yleistyvä lääketieteellisten robottien tyyppi, joka nykyisin edustaa proteesien, ortoosien ja puettavien laitteiden yhdentymistä ja auttaa sekä vanhuksia että varasto- ja muita tehdastyöläisiä välttämään vammoja rasittavissa manuaalisissa tehtävissä. Monet näistä teknologioista lainaavat ideoita alun perin sotilaallisiin käyttötarkoituksiin kehitetyistä innovaatioista. Lähes kaikki niistä sisältävät IoT-yhdistettävyyden ja antureita takaisinkytkentää varten.

Kuva 2: FSR 400 ‑sarjan yhden mittausalueen voimantunnistusvastukset ovat kestäviä, paksuun polymeerikalvoon perustuvia laitteita, joiden resistanssi laskee niihin kohdistuvan voiman kasvaessa. Niiden herkkyys sopii käytettäväksi käyttöliittymissä, lääkinnällisissä järjestelmissä ja robotiikassa. (Kuvan lähde: Interlink Electronics)

Dynaamiset kasvumarkkinat

Sairaaloissa ja muissa terveydenhoitolaitoksissa robotiikka

• parantaa tarkkojen toimenpiteiden toistettavuutta, kuten mini-invasiivisissa (MIS) kirurgisissa toimenpiteissä ja muissa robottiavusteisissa leikkauksissa
• suorittaa jokapäiväisiä tehtäviä pidempään kuin on hoitohenkilöstön kannalta hyväksyttävää; esimerkiksi AGV-ajoneuvot sukkuloivat toimittamassa vuodevaatteita ja muita pyykkejä ympäri laajoja laitoksia
• auttaa hoitajille vaarallisissa työtehtävissä; esimerkiksi potilasnostimet ja robottivuoteet voivat auttaa liikuntakyvyttömän henkilön sängystä tuolille tai päinvastoin
• täydentää automaattisia järjestelmiä, joissa käytetään tiedonseurantaa. Katso lisätietoja verkossa videosta How to use RFID to Increase Patient Safety and Protect Revenue
• kerää ja toimittaa lääkkeitä sekä laboratorionäytteitä itsenäisesti (hyödyntämällä suojattuja potilastietoja).

Tällaiset edistysaskeleet voivat parantaa sairaanhoitajien, lääkäreiden ja sairaalan siivoojien sekä huoltohenkilöstön voimavarojen mielekästä käyttöä. Lisäksi ne tarjoavat mahdollisuuksia ennakoitavien ja toistuvien tehtävien ohjelmointiin etukäteen. Niissä voidaan myös hyödyntää eri sairaalajärjestelmien tietoja, mikä mahdollistaa potilashoidon jatkuvan parantamisen ja lääketieteellisien tutkimuksien tukemisen.

Kuva 3: Sähköisesti kommutoituja eli harjattomia tasavirtasähkömoottoreita (BLDC) käytetään joissakin lääkinnällisissä roboteissa käsivarsien ja käsien liikkeiden uudelleenopettelussa ja kuntoutuksessa potilaille, joilla on käsivarsissaan liikuntarajoitteita. Tämä johtuu siitä, että tällaiset moottorit ovat erityisen kompakteja ja tehokkaita. (Kuva: Portescap)

Kirurgiset robotit jatkavat suunnannäyttäjinä lääketieteen lisääntyvässä automaatiossa avustaen kirurgeja kuten aiemminkin ja hyödyntäen yhä enemmän tekoälyä ja koneoppimista. Fortune Business Insightsin raportti ennustaa, että kirurgisten robottien markkinat kasvavat lähes 6,8 miljardiin dollariin vuoteen 2026 mennessä. Tämä ei ole yllättävää, sillä tietokoneavusteiset järjestelmät ovat hyväksi havaittuja avustajia kirurgeille parempien hoitotulosten saavuttamisessa. Ne tarjoavat suurennettuja kuvia sekä tarkkoja työkalujen liikkeitä eivätkä ne kärsi väsymyksestä, tärinästä tai huomion herpaantumisesta.

Kuva 4: ND-sarjan tuoteperhe laajentaa käyttölämpötila-alueeksi −20 °C ... +85 °C, ja sen laajan dynamiikan paineanturit korvaavat puoli tusinaa perinteisempää anturia. Tarkemmin sanoen nämä komponentit sisältävät integroitua elektroniikkaa, edistyneitä pietsosähköisiä resistorielementtejä, AD-muuntimen, DSP:n ja digitaalisen rajapinnan. Niillä voidaan seurata paineita 0,25 tuumaa H ₂O – 5 psi erilaisissa käyttökohteissa, kuten automaattisissa silmäkirurgisissa laitteissa ja robottiajoneuvoissa. (Kuva: Superior Sensor Technology Inc.)

Muita lääkinnällisen robotin suunnitteluun liittyviä huomioita

Parhaat lääkinnällisten robottien mallit perustuvat kokeneen sairaalahenkilöstön sekä muiden lääketieteen ammattilaisten ja hoitajien antamaan palautteeseen. Tämän palautteen ja perinpohjaisen ihmisanatomian ymmärryksen avulla robottien suunnittelijat voivat kehittää malleja, jotka tarjoavat riittävän tarkkuuden ja liikkuvuuden, olipa niiden käyttötarkoitus sitten kuljetus, hoivatyö, lääkkeiden toimitus tai kirurgia. Kun lääkinnälliset robotit käyttävät IoT-datajärjestelmistä saatavia reaaliaikaisia tietoja, niiden yhteensopivuus olemassa olevien sairaalaverkkojen kanssa on avainasemassa.

Kuva 5: Vetokuormitusantureiden kaltaiset komponentit varmistavat, että potilasnostimet toimivat oikein ja suunnitellusti. (Kuva: Loadstar Sensors)

Lääkinnällisten robottien toimittajavaatimukset

Lääkinnällisen robotiikan suunnittelijoilla, ohjelmistokehittäjillä ja toimittajilla on oltava laaja tietämys motorisoitavaan tai automatisoitavaan hoitoon tai toimenpiteeseen liittyvistä parhaista käytännöistä. Lisäksi vaaditaan hyvä ymmärrys taustalla olevista liiketoiminnan vaatimuksista ja alan mahdollisista kaupallistamismenetelmistä.

Kaikki potilastietojen säilyttämiseen liittyvät järjestelmät edellyttävät turvallista tiedonhallintaa. Tämä koskee sekä jäsenneltyjä tietoja (tietokannoissa) että jäsentelemättömiä tekstimuodossa säilytettäviä tietoja. Erinomainen verkkointegraatio ja analytiikkatuki ovat avainasemassa perusteltaessa tietojen hallinnan suunnittelun lisävaivaa ennakoivalla ja mukautuvalla järjestelmän käyttäytymisellä.

Lääkinnällisiä robotteja koskeviin tietoihin liittyviä huomioita

Ennen täyden mittakaavan käyttöönottoa lääkinnälliset robotit on arvioitava ja tutkittava, miten ne vaikuttavat potilasturvallisuuteen, hoidon mukavuuteen ja hoitotuloksiin. Aikaisempien toteutusten tuloksia on tutkittava potilaiden toipumisessa tapahtuneiden parannusten ja kustannussäästöjen määrittämiseksi. Lääkinnällisiä robotteja käyttäviä hankkeita tulisi myös arvioida sen selvittämiseksi, missä määrin ne vapauttavat olemassa olevaa sairaalahenkilöstöä keskittymään enemmän potilaiden hoitoon joko henkilökohtaisesti tai etänä. Kun robotiikan todetaan tukevan sairaalajärjestelmien ydintehtäviä, jotka liittyvät laadukkaaseen hoitoon, potilastyytyväisyyteen ja tehokkuuteen, sairaaloiden johtajien tulee olla mukana tiedottamassa näistä eduista henkilöstölle ja paikalliselle yhteisölle.

Henkilöstölle lääkinnällisten robottien toiminnoista annettava koulutus

Lääkinnällistä robotiikkaa käyttöön ottavien terveydenhuolto-organisaatioiden on varmistettava, että teknologiat ovat hyvin linjassa hoitohenkilöstön asiantuntemuksen kanssa. Uusien robottien kanssa tekemisissä olevalle sairaalahenkilöstölle pitää järjestää sekä koulutusta etukäteen että jatkuvia koulutusohjelmia. Vakiomuotoisista koulutusstandardeista voi olla pulaa, joten organisaatioiden on haettava kumppaneita, jotka voivat suositella ja laatia koulutusmoduuleja tarpeen mukaan. Robottien turvalliseen käyttöön ja ylläpitoon (soveltuvin osin) annettavan koulutuksen lisäksi tällaisen koulutuksen tulee sisältää myös vakuutusasiakirjoja ja laskutusta koskevat menettelyt, joita täydentävät sairaalahenkilöstölle helposti saatavilla olevat oppaat ja digitaaliset kertausmoduulit.

Tietoja yhdistettyjen toimintojen tueksi

Tietojen näkyvyys ja tekoäly voivat optimoida laitteiden hallinnan samalla, kun ne välittävät merkityksellisiä havaintoja erilaisista robotisoiduista toimenpiteistä. Tällöin laitteiden yhdistettävyys eri verkkoihin voi mahdollistaa sairaaloille tietojen analysoinnin robottihankkeiden tehokkuuden arvioimiseksi, mikä on erityisen hyödyllistä, kun sairaalat pyrkivät laajentamaan tiettyä robottihanketta.

Kuva 6: USB/sarja- ja verkko/sarjatuotteet voivat toimia rajapintana lääkinnällisten robottien ja sellaisten laitteiden välillä, joita ei alun perin ole suunniteltu yhdistettävyyttä silmällä pitäen. Datan yhdistettävyysratkaisut voivat myös seurata tarkkaan valvottavia ympäristöjä ja pitää liikkuvien robottien yhteydet varmoina ja luotettavina. (Kuva: Digi)

Tiedot sääntelyvaatimusten täyttämiseksi

Yhtenäiset tiedonhallintajärjestelmät voivat auttaa niin useassa toimipaikassa toimivia sairaaloita kuin itsenäisiäkin sairaaloita, klinikoita ja leikkauskeskuksia vahvistamaan viranomaisten ja toimialakohtaisten määräysten noudattamisen. Lääkinnällisiä robotteja käyttävissä laitoksissa on todennäköisemmin jo yhtenäisverkkoja tai ainakin vakiolähestymistapoja eri järjestelmien yhdistämiseen. Robottilaitteiden lisäämisessä kriittisiin tehtäviin on hyötyä myös siitä, että useimmilla terveydenhuoltolaitoksilla on jo käytössä nopean vasteen varavirtalaitteet ja tietojen varmuuskopiointijärjestelmät.

Kuva 7: Lääketieteelliseen käyttöön tarkoitetut erotusmuuntajat tukevat robottien ja muiden laitteiden ongelmatonta käyttöä tarjoten jatkuvan kohinasuodatuksen ja täydellisen erotuksen syöttövaihtovirrasta. UL 60601-1 ‑standardin mukainen lääkinnällisen laitteen luokitus sekä sairaalatason pistokkeet ja pistorasiat tekevät muuntajista sopivia elektronisten laitteiden suojaamiseen potilaiden hoitoalueilla. (Kuva: Tripp Lite)

Lääkinnälliset robotit edellyttävät tietenkin tiukkaa fyysistä turvallisuutta ja kyberturvallisuutta. Tämä edellyttää usein tiukasti rajoitettua ja valvottua pääsyä robottien toimilaitteisiin, ohjaimiin, verkkoihin ja tietojen tallennusvälineisiin. Toimialan, toimittajan ja valtion säädöksiä tulee noudattaa tarkasti, ja se on myös dokumentoitava.

Yhteenveto

Robotiikan käyttöönotto on jatkunut Yhdysvalloissa lääketieteen alalla viimeisimmän vuosikymmenen ajan. Nämä sijoitukset todennäköisesti jatkuvat, koska ikääntyvä väestö tarvitsee kyseistä toimialaa entistä enemmän, silloinkin kun sairaalabudjetit koko maassa kohtaavat vakavia haasteita. Robotiikka voi kuitenkin tarjota pitkän aikavälin toiminnallisia säästöjä monissa rutiininomaisissa terveydenhuollon toiminnoissa, puhumattakaan edistyneimmistä kirurgiaan ja muihin hoitoihin tarkoitetuista vaihtoehdoista, jotka ovat maksimaalisen tarkkoja ja minimaalisen invasiivisia.

Varoituksen sanana mainittakoon kuitenkin, että robotiikan käyttöönotto edellyttää sairaalan tarpeiden ja sopivien robottiratkaisujen selkeää kartoitusta, poikkeuksellisen tiukkojen lakisääteisten vaatimusten täyttämistä sekä ratkaisun hankintaa sellaisilta lääkinnällisten laitteiden toimittajilta, jotka pystyvät tarjoamaan suunnittelutukea pitkällä aikavälillä. Ainakin useimmissa suuremmissa sairaalajärjestelmissä robottihankkeet edellyttävät myös erillisiä yhteyshenkilöitä, joilla on automaatioasiantuntemusta jatkuvien parannustoimien koordinoimiseksi.

Lääkinnällisten robottien tarjonta on viime kädessä arvioitava perusteellisesti myös potilasturvallisuuden ja mukavuuden sekä toimenpiteiden tai hoidon tehokkuuden ja tulosten näkökulmasta.