1

رباتیک و پزشکی موضوع سمینار:

سمینار پزشکی-مهندسیدانشگاه علوم پزشکی جندی

شاپور اهواز

سخنران: مهدی قنواتی

1389اردیبهشت

2

عناوین بخش اول: کمک رباتیک به

پزشکی

(ربات جراح1( ربات پرستار و 2

امداد(ربات بیمار3(بیومکانیک4(نانو رباتیک5

بخش دوم: کمک پزشکی به رباتیک

(رفتارشناسی1(حرف زدن2(ارتباط مغز با 3

ربات

بخش سوم: آینده

3

کمک رباتیک به پزشکی

جراحی رباتیک اين نوع جراحي در واقع استفاده از ابزاري است كه با

بهره گيري از بازوهاي رباتيك مي تواند حركت دست جراح را بسيار دقيق به درون بدن بيمار منتقل كند و تصاوير هنگام عمل را به صورت واضح و شفاف در

اختيار جراح قرار دهد. جراحي رباتيك حتي از راه دور هم قابل اجراست.

4

کمک رباتیک به پزشکی

جراحی رباتیک سیستم جراحی رباتیک با نام داوینچی 1998در سال

توانست برای اولین بار در جراحی الپاراسکوپیک مورد قرار گیرد و دری FDAتایید سازمان غذا و داروی آمریکا

تازه به روی جراحی رباتیک بگشاید. نمونه پیشرفته تری از این ربات هم اکنون در اتاق عمل

بیمارستان های معروف دنیا در حال استفاده است. از این سیستم برای جراحی در بزرگساالن و کودکان استفاده

می شود

5

کمک رباتیک به پزشکی

جراحی رباتیک ۲۰۰۱برای اولین بار عمل جراحی از راه دور با کمک ربات در سپتامبر

ساله ای بستری ۶۸انجام گرفت در این عمل جراحی کیسه صفرای زن در شــــــرق فرانسه، توسط تیم جراحــی در CIVILدر بیمارسـتان

نیـویورک برداشته شد در این عمل جراحی حدود هفت هزار کیلومتر بین تیم جراحی در

نیویورک و بیمار بستری شده در بیمارستانی در شرق فرانسه فاصله وجود داشت. پزشک مستقر در نیویورک وسایل جراحی نهاده شده

دراتاق عمل توسط ربات را دستکاری می کرد این عمل با کمک خط فیبر نوری پرسرعت و با اسـتفاده از سیســتم

دقیقه به طول ۵۴ به مدت Zeusجراحـــی روباتـیک الپاروسکوپی انجامید در این عمل بیمار بعد از یک هفته فعالیت عادی خود را از سر

.گرفت

6

کمک رباتیک به پزشکی

جراحی رباتیک ربات به كار گرفته شده -آن طور كه همه تصور مي

كنند- يك دستگاه خودكار نيست بلكه فقط يك تله منيپوليشن يعني انتقال دهنده حركت از راه دور و در

حقيقت يك ابزار واسطه است.

7

کمک رباتیک به پزشکی

جراحی رباتیک ابزار مورد استفاده همانند دست انسان حركت مي كند و

درجه آزادي است؛ سيستم ربات تصوير سه 7داراي بعدي در اختيار ما مي گذارد و از ابزاري استفاده مي

شود كه ابعاد آن به اندازه يك مداد است و قابليت ورود .به اندام را از يك شكاف يك سانتي متري دارد

8

کمک رباتیک به پزشکی

جراحی رباتیک مركز در دنيا جراحي رباتيك 300در حال حاضر حدود

انجام مي دهند كه تقريبا همه انواع جراحي ها را دربرمي گيرند.

هزار عمل جراحي رباتيك 75، حدود 2005در سال انجام شد كه هرچند در مقايسه با جراحي هاي معمولي

بسيار كم است ولي تعداد و كيفيت آن روز به روز در .حال افزايش مي باشد

نمایش فیلم ربات جراح داوینچی

9

کمک رباتیک به پزشکی

جراحی رباتیک- مزایا کاهش دوران طوالنی نقاهت پس از عمل جراحی، کاهش

دردهای بعد از جراحی، کاهش زمان الزم برای بستری بیمار در بیمارستان

عدم نیاز به شکستن استخوان جناغ و باز کردن قفسه سینه،بهبود یافتن سریع زخمهای مربوط به شکاف های کوچک

ایجاد شده در دسترس بودن جراحان خبره با قابلیتهای منحصر به فرد در

مکان های بیشتر دقت بیشتر و کاهش زمان عمل خصوصا در جراحی سرطان

مثانه

10

کمک رباتیک به پزشکی

جراحی رباتیک- معایب افزایش فاصله بین پزشک و بیمار کاهش سرعت ارتباط با تجهـیزات و •

مانیتورها زمان تاخیر بین وقتی که جراح حرکت چاقو را میبیند تا وقتی که واقعا برش •

را انجام می دهدکمتر از یک پنجم ثانیه افزایش احتمال برش محل اشتباه ۳۰۰• در حال حاضر قابلیت انجام عمل توسط ربات در ماکزیمم فاصله حدود

کیلومتر )با ارتباط بی سیم(۳۵کیلو متر )در ارتباط با سیم( و عدم تمایل بیماران برای تحت عمل قرار گرفتن به دلیل جدید بودن این •

تکنولوِژ�یگرانقیمت بودن رباتها •عدم حضور دستیاری برای پزشک • عدم درک حسی از محیط اطراف بیمار توسط پزشک •• فیلم چرا جراحی رباتیک

11

کمک رباتیک به پزشکی

جراحی رباتیک.در ایران پرفسور هرمز مه منش پیشتاز این امر هستنداستاد جراحی قلب و عروق از آلمان و آمریکا

1998مدیر بخش جراحی روباتیک مرکز قلب دانشگاه مونیخ-2001

2001-1998مدیر بخش پیوند قلب مرکز قلب دانشگاه مونیخ -1998معاون کل دپارتمان جراحی قلب و عروق دانشگاه مونیخ

2001 مدیر بخش الکتروفیزیولوژی جراحی قلب دانشگاه هایدلبرگ

1992 2000اولین عمل کامل دریچه میترال با سیستم رباتیک در دنیا

12

کمک رباتیک به پزشکی جراحی رباتیک در ايران پروِژه اي از طرف وزارت صنايع با مضمون تدوين

استراتژي براي حوزه تجهيزات پزشكي در بخش ابزارهاي جراحي توسط دكتر فرزام فرهمند انجام شد. در این پروِژه، مطالعه جامعي

در مورد ابزار جراحي انجام شده و حوزه كاربرد رباتيك به عنوان زمينه اي جهت سوق دادن تحقيقات آتي به آن، برگزيده شد.

سال آينده اتاق عملي در دنيا وجود 10پيش بيني مي شود كه تانخواهد داشت كه به نوعي به اين سيستم ها وابسته نباشد. در همين

راستا آزمايشگاهي با عنوان جراحي رباتيك به صورت مشترك بين دانشكده مهندسي مكانيك دانشگاه صنعتي شريف و مركز تحقيقات

علوم و تكنولوِژي در پزشكي در محل مركز تحقيقات تأسيس شد. روبولنز" اولين محصول كامل اين آزمايشگاه است كه وارد بخش"

باليني نيز شده است.

13

کمک رباتیک به پزشکی :ربات پرستار بيمارستان بالت سان آمریکا يكي از اماكن درماني

است كه به دوربين ها، صفحه هاي نمايش، ميكروفن و چند روبات مجهز شده است. اين روبات ها به جاي

پزشكان در اتاق قرار دارند و دكتر مي تواند در تعطيالت از طريق آنها به مداواي بيماران خود بپردازد.

به كمك اين شيوه غيبت پزشكان ازبيمارستان به هيچ .عنوان احساس نمي شود

14

کمک رباتیک به پزشکی :ربات پرستار     صداي اين پزشك از طريق دستگاهي كه در سر

روبات نصب شده پخش مي شود، گويي كه مريض درحال گفت وگوي رو در رو با پزشك است.

عكس العمل بيماران نسبت به اين روش بسيار مثبتبوده است. براي آنها ارتباط برقرار كردن با من از

طريق يك ربات بسيار رضايت بخش است.

15

کمک رباتیک به پزشکی :ربات پرستاردر بيمارستان جان هاپكينز نيز ربات هايي مستقر شده اندتا حرف هاي پزشك و بيمار را زماني كه به زبان مشترك .تكلم نمي كنند ترجمه كنند ربات هاي نصيحت گر هم در بيمارستان ها بسيار پرطرفداراست. اين ربات ها عالوه بر دادن اطالعات و نصايح پزشكي به بيماران به سكته اي ها كمك مي كنند تا در طول دوران درمان به بازي هاي كامپيوتري مشغول شوند .

16

کمک رباتیک به پزشکی :ربات پرستار دكتر لوييس كواسي مدير دپارتمان اورولوِژي نظام پزشكي    

ايسلند می گوید: طبق مطالعات وي هيچ يك از بيماران تاكنون نسبت به معاينه توسط اين روبات ها شكايتي نداشته اند. او

بر اين باور است كه روبات ها به زودي بيمارستان ها را تسخير خواهند كرد.

كيلويي را حمل 60ریبا ،ربات پرستار ِژاپنی مي تواند يك فرد و جابه جا كند. ريبا كه شبيه يك بچه خرس سفيد است، در

بيمارستان هاي ِژاپن به كار گرفته شود. اين ربات پرستار به پزشكان و پرستاران واقعي در جابه جايي بيماران از روي

صندلي چرخدار به تخت و برعكس كمك مي كند. riba فیلم ربات

17

کمک رباتیک به پزشکی :ربات در نقش بیمار   رباتی در مرکز تحقيقاتي کمپاني علميGaumard ،

واقع در فلوريدا  طراحي و ساخته شده است. روبات نام دارد و در جهت کاهش خطاي Noelleمادر

پزشکان جوان در شرايط واقعي ساخته شده است. این ربات ، نه تنها زايمان هاي طبيعي را شبيه سازي

مي کند، بلکه زايمان هاي غير طبيعي همچون سزارين را نيز مي تواند نشان دهد.

18

کمک رباتیک به پزشکی :ربات در نقش بیمار

از نکات جالب توجه اين ربات، استفاده از عاليم حياتي در بدن مصنوعيآنهاست، به عنوان مثال اگر پوست نوزاد در ناحيه دست و گونه آبي باشند، يعني نوزاد دچار مشکل است و اگر صورتي باشد، حاکي از

هزار دالر دارد.20سالمتي نوزاد است. اين ربات قيمتي نزديک به ربات شامل یک مادر، يک نوزاد در حال تولد و يک نوزاد تازه متولد شده

   نوزاد تازه به دنيا آمده که توانایي تغيير رنگ پوست و فشار خون را دارد.

   توانایي شبيه سازي حاال مختلف صداي قلب مادر، نوزاد در حال تولد و نوزاد متولد شده.

   توانايي شبيه سازي زايمان هاي غير طبيعي و امکان شبيه سازي استفاده از تيغ جراحي

19

کمک رباتیک به پزشکی پذیرش ربات

این ربات در بیمارستانی در ِژاپن کار هدایت و پذیرش

بیماران را انجام می دهد و به آنها خوش آمد می گوید .

همچنین اثاثیه آنها را نیز حمل می کند.

کیلومتر بر ساعت 1.5سرعت دارد

متر ارتفاع دارد1.3

فیلم ربات پذیرش

20

کمک رباتیک به پزشکی

آیا ما هم می توانیم چنین رباتهایی بسازیم؟

21

کمک رباتیک به پزشکی نانو رباتیک، نانورباتیک علم جدیدی است که شامل طراحی .ساخت و برنامه نویسی نانو ربات است   

نانو ربات ها درون بدن انسان ،مقدار ترکیبات مختلف رانشان داده و اطالعات را در حافظه داخلی خود ذخیره

کنند. نانو ربات ها قادر به معاینه یک بافت خاص بوده و

خصوصیات بیوشیمیایی و بیومکانیک را با جزئیات کامل بررسی می کنند و به طور کلی شناسایی محیط

بیولوِژیک را به راحتی انجام می دهند.  

22

کمک رباتیک به پزشکی نانو رباتیک 

بیشتر نانو ربات های اولیه پزشکی برای تشخیص بیماری و ترمیم ضایعات و عفونت ها به کار می روند. حد اکثر

8 میکرون است  و قطر متوسط آنها 20قطر مویرگ ها میکرون است. طراحی نانو ربات های پزشکی باید به

گونه ای باشد که این اندازه ها را در بر گیرد

استفاده از نانو ربات ها یا بیونانو ربات ها برای دارورسانی، از اثرات جانبی دارو ها کم کرده و عمل درمان

سریع تر انجام خواهد گرفت؛ زیرا فقط بافت بیمار تحت دارو رسانی قرار می گیرد.

23

کمک رباتیک به پزشکی نانو رباتیک محققان علوم پزشکی در دانشگاه موناش و آزمایشگاه نانوفیزیک در

استرالیا میکرو رباتی که یک چهارم میلی متر یا در واقع دو یا سه برابر یک موی انسان قطر دارد ساخته اند.

در سرخرگ های انسانی حرکت می کند به خصوص در عروقی که قادر نیستیم به طور مستقیم به انها دسترسی بیابیم اکنون

پزشکان با استفاده از لوله خاصی به نام کاتترها به درون عروق انسانی راه می یابند که از جمله این تکنیک ها می توان به انژیوگرافی اشاره کرد از مشکالت این کاتترها این است که

جنس سختی دارند و با وجود قطر کم ممکن است پارگی دیواره عروق را سبب شوند. 

اساس ساختن این میکروبات ها استفاده از انرِژی پیزو الکتریسیته است که همانند تکنیکی است که در ساعت های کوارتز به کار می رود. مواد پیزو الکتریک در واقع از جنس سرامیک یا کریستال هستند و ولتاِژ هایی در پاسخ به تنش

های مکانیکی ایجاد می کنند میکروبات قادر است همچون یک باکتری در جریان خون شنا

کند ولی از دور قابل کنترل است این وسیله قادر است تصاویری تهیه کند و حتی جراحی انجام دهد در پایان راه نیز می توان با استفاده از سرنگ آن را از محلی که وارد عروق

. کرده اند خارج کرد

فیلم نانو ربات

24

کمک رباتیک به پزشکی

ـبا ـنانو رـبات ـهای ـجراح ـنیز ـجراحی ـها راحت ـتر انـجام خواهـند ـشد. این رـبات ـها می توانـند ـبه نـقاطی از ـبدن بروـند ـکه انـسان و اـبزار معـمولی ـقادر ـبه دسترـسی ـبه

آنها را ندارند.

مـشکل ـکه در این ارتـباط وـجود دارد این اـست ـکه اینمـسئله هـنوز مـشخص نیـست ـکه برـخورد ـبدن در براـبر ورود ـنانو رـبات ـها ـبه ـبدن چگوـنه خواـهد ـبود. آـیا ـبدن آنـها ـا ـی رـد ـک د ـخواـه ـاجمیـ شناـسایی تـه ـعواـمل ـوان ه عـن ـب راـ

خیر؟

فیلم نانو ربات

25

کمک رباتیک به پزشکی

ربات درمانی، Robotic therapy ه ـک د دـه ان می نـش د جدـی ه ا مطالـع آمریـک در

ا ـسالها ـرـباتـ می تواـند ـبه ـکـمک ـمردـم بیاـید ـترا ودـ ـخ ای ـپ وـ دســت ـزیـ مـغ سـکـتـه از دـ ـبـع

حرکت دهند. این مطالـعه ـکه در مجـله پزـشکی نیوانگلـند ـبه

انی درـم اتـ ـرـب ه ـک داـرد اـرـه ـاـش یـدـه رـس اپـ ـچـت ـدـس ـرکتـ ـح د ـتـواـن مـیـ اـنی فوـق ـدـامـ اـن ـرـایـ ـب

اـفرادـ ـناتـوـان طوالـنیـ مدت ـرا بهبود ـبخشد.

سکته مغزی عامل ناتوانی طوالنی مدت می باشد. بر طبق اظهار هزار 700نظر انجمن سکته مغزی آمریکا، هر ساله حدود

آمریکایی دچار سکته مغزی می شوند که اغلب به اختالل در اندام فوقانی منجر می شود.

اگرچه روشهای مختلف برای درمان بیماران سکته مغزی توسعه یافته است، ولی ثابت شد که درمان با کمک ربات اکثرا در

بازسازی جنبش اندام دست موثر بوده است.

26

بخش دوم

کمک پزشکی به رباتیک

27

کمک پزشکی به رباتیک

مل مغز انسان و رباتتعا

محققان شرکت خودروسازی ِژاپنی "هوندا" فناوری نوینی ابداع کرده اند که از سیگنالهای مغز انسان برای کنترل حرکات ساده

رباتها استفاده می کند . 

 

فناوری جدید می تواند در آینده جایگزین صفحه کلید برای ارتباط با رایانه

 و یا حتی تلفنهای همراه شده و برای افرادی که دچار آسیبهای نخاعی شده اند، کاربرد داشته باشد

28

کمک پزشکی به رباتیک

مل مغز انسان و رباتتعا

مسئوالن شرکت "هوندا" اعالم کردند فناوری جدید نه تنها برای هوشمند کردن ربات انسان نمای معروف این شرکت

به نام "آسیمو" مفید واقع می شود، بلکه در آینده در صنعت خودروسازی نیز کارایی خواهد داشت . 

سانتی متر قد، دارای قابلیت 125ربات "آسیمو" با حدود سخن گفتن، راه رفتن روی دو پا و حتی دور زدن است .

این شرکت برای دست یابی کامل به فناوری حرکت کردن "آسیمو" بر اساس سیگنالهای مغزی صاحب آن، به دست کم پنج سال دیگر

زمان نیاز دارد نمایش ربات آسیمو

29

کمک پزشکی به رباتیک

حرف زدن ربات

icubروبات کودک مجهز به هوش مصنوعی پیشرفته است که پنج سال قبل ساخته شد و تاکنون حرف

زدن و بازی با توپ و لگو را آموخته است

ایده این پروِژه در حقیقت مطالعه بر روی توسعه هوش از طریقساخت مدلها و الگوریتمها در یک ربات انسان نما است. این روبات کودک مجهز به آخرین نسل چشم است که همانند چشم ما حرکت

می کند

درحال حاضر این ربات قابل قیاس با تواناییهای یک کودک واقعینیست. یک بچه یکساله به مراتب باهوش تر از این ربات است

30

کمک پزشکی به رباتیک

تقلید از آناتومی بدن انسان و حیوان

بوسیله علم بیومکانیک و سایر رشته های مرتبط پزشکی از حرکات انسان یا حیوان برای راه رفتن یا خزیدن یا پریدن ربات استفاده

می شود.

نمایش شبیه سازی راه رفتن انسان در حاالت مختلف

Petman

31

بخش سوم :آینده

من هست یک دندانپزشک

اینجا مدرن ترین مطب دندانپزشکی دنیاست. کافی است شما فقط روی صندلی دندانپزشکی بنشینید. همین که روی صندلی

نشسته اید، یک عینک مخصوص روی چشمانتان قرار می گیرد که در طول جلسه درمان دندانپزشکی تان می توانید فیلم مورد

عالقه تان را ببینید و صداها و موسیقی های دلخواه تان را از گوشی هدفونی که روی گوش هایتان قرار می گیرد، بشنوید

32

بخش سوم :آینده من هست یک دندانپزشک

فقط نسل های اول ربات های دندانپزشک ساخته شده اند و هنوز پروانه تاسیس مطب نگرفته اند

نخستین دریل دندانپزشکی رباتیک به تازگی در اروپا و آمریکا روی بیماران امتحان شده است.

یک فریم روی دهان قرار می گیرد، سپس یک سوزن خیلی باریک در لثه فرو می رود تا موقعیت، ضخامت و ارتفاع استخوان فک برای کار

گذاشتن ایمپلنت را ارزیابی کند.

این اطالعات به صورت بی سیم به یک کامپیوتر منتقل می شود، این اطالعات در کنار اطالعاتی که در گذشته با یک تصویر سی تی اسکن از

فک در کامپیوتر وجود دارد، قرار می گیرد. در این لحظه دندانپزشک فقط یک دکمه را فشار می دهد و ربات دندانپزشک ایمپلنت را با

استفاده از این اطالعات در محل صحیح خود قرار خواهد داد

33

بخش سوم :آینده   شرکت بین المللیSRI با همکاری گروهی از دانشمندان سیستم

جراح- رباتی را ابداع کرده است که می تواند در آینده ای نزدیک جایگزین بیمارستانهای متحرک و پزشکان نظامی در میادین جنگ

شود هدف اصلی از تولید این سازه یکپارچه رباتیک جراح، ارائه خدمات

درمانی سریع و مطمئن به سربازان مجروح قبل از انتقال آنها به بیمارستانها عنوان شده است. در نتیجه این ربات باید توانایی

انجام فرایندهای احیا افراد را نیز داشته باشد.

34

در پایان

اطالعات بیشتر در سایت من:

www.royak.ir

webotsکتاب راهنمای جامع نرم افزار شبیه ساز رباتها

تالیف: مهدی قنواتی

با تشکر از همه حاضران