Česká zemědělská univerzita v Praze

Technická fakulta

Využití robotů v lékařství

Bakalářská práce

Vedoucí bakalářské práce: Ing. Helena Nováková

Student: David Švarc

PRAHA 2009

P r o h l á š e n í

Prohlašuji, že bakalářskou práci na téma:

Využití robotů v lékařství

jsem napsal sám pod vedením ing. Heleny Novákové a v přiloženém seznamu

jsem uvedl všechny použité zdroje literatury. Veškeré citace jsem v textu

řádně vyznačil.

V Praze, dne 20. 4. 2009

David Švarc

P o d ě k o v á n í

Na tomto místě bych rád poděkoval všem, kdo mi pomohl při vypracování

bakalářské práce. Zvláště bych pak chtěl poděkovat paní ing. Heleně Novákové

za vedení, garanci a poskytnutí cenných rad při vypracovávání.

Abstrakt Cílem této bakalářské práce je přiblíţit čtenáři problematiku pouţívání

robotů v lékařství a zdravotnictví, a to nejen v chirurgické oblasti, ale

i v odvětvích jiných. V úvodní části práce jsou popsány části robotů, rozdělení

robotů dle různých kritérií a navigace robotů v prostředí. V další části jsou

shrnuty obory vhodné pro roboty. Tato část je rozdělena na invazivní zákroky,

tedy chirurgii, neinvazivní práce a manipulace. Dále, v hlavní části práce, je

popsán současný stav robotů ve zdravotnictví se zaměřením na chirurgický

robotický systém daVinci, který je momentálně v této oblasti

nejdiskutovanější. V závěru práce je pak popsán pohled lékařů na budoucí

uplatnění robotů ve zdravotnictví.

Klíčová slova

robot, robotizace, lékařství, daVinci, robotizovaná chirurgie

Abstract Purpose of this work is to bring readers the issue of use robots in

medicine, not only in the surgical field, but also in other sectors. In the

introductory part of the work are described parts of robots, distribution

according to various criteria and the navigation of robots in the environment.

The next section summarizes the subjects suitable for robots. This section is

divided into invasive interventions, i.e. surgery, and non-invasive labor and

manipulation. Furthermore, in the main part of the work, is described the

current state of robotics in medicine care focusing on the daVinci surgical

robotic system, which is currently in this area most discussed. In conclusion,

the work is described the view to the future by medical experts to robotics in

health care.

Keywords

robot, robotic systems, daVinci surgical system, intuitive surgical, robotic

surgery

1 ÚVOD ............................................................................................... 7

2 ROBOT A JEHO DEFINICE ................................................................ 8

2.1 ENCYKLOPEDICKÝ VÝKLAD1 ..................................................................... 8

2.2 STACIONÁRNÍ ROBOTY .......................................................................... 8

2.3 MOBILNÍ ROBOTY2 ............................................................................... 8

2.3.1 Podvozky mobilních robotů ......................................................... 9

2.4 ZPŮSOBY NAVIGACE MOBILNÍCH ROBOTŮ ....................................................10

2.4.1 Robot sledující stopu ................................................................10

2.4.2 Navigace za pomoci GPS ...........................................................12

2.4.3 Navigace operátorem ................................................................12

3 ROBOTY VHODNÉ PRO LÉKAŘSTVÍ A JEJICH KONSTRUKCE ........... 13

3.1 POHYBY ROBOTA A ZJEV .......................................................................13

3.2 MOBILITA ........................................................................................14

3.3 PŘESNOST .......................................................................................18

3.4 ORIENTACE V PROSTŘEDÍ A UČENÍ ...........................................................18

3.5 BIONIKA .........................................................................................19

3.6 INVAZIVNÍ SONDY ..............................................................................19

4 OBORY VHODNÉ PRO ROBOTY ....................................................... 20

4.1 INVAZIVNÍ OPERACE ............................................................................20

4.1.1 Popis invazivní operace .............................................................20

4.1.2 Historie laparoskopie ................................................................20

4.2 VÝVOJ MINIINVAZIVNÍ ROBOTIKY1 ............................................................21

4.3 NEINVAZIVNÍ PRÁCE ............................................................................21

4.3.1 Rehabilitační roboty ..................................................................21

4.3.2 Pomocníci................................................................................23

4.4 MANIPULACE ....................................................................................23

4.4.1 Rentgeny ................................................................................23

4.4.2 Laboratoře ..............................................................................24

5 SOUČASNÁ SITUACE ...................................................................... 25

5.1 CHIRURGIE A ROBOTIKA1 ......................................................................25

5.1.1 Nástin chirurgie .......................................................................25

5.1.2 Systém daVinci ........................................................................25

5.1.3 Cévní robotická chirurgie ...........................................................29

5.1.4 Výhody a nevýhody systému daVinci ..........................................29

5.1.5 Intuitivní chirurgie daVinci .........................................................30

5.1.6 daVinci v Čechách a ve světě .....................................................30

5.1.7 Původní záměr vývoje systému daVinci .......................................31

5.2 POMOCNÉ ROBOTY ..............................................................................32

5.2.1 Robot ve stomatologii ...............................................................32

5.2.2 Systémy měření tlaků taktilními senzory ve zdravotnictví ..............33

5.2.3 Robotizovaný oblek ..................................................................34

5.2.4 Asistence při stravování ............................................................34

5.2.5 Pojízdné křeslo se systémem GPS1 .............................................35

6 BUDOUCÍ UPLATNĚNÍ .................................................................... 37

6.1 NÁZORY ODBORNÍKŮ ...........................................................................37

6.1.1 MUDr. Stanislav Czudek, CSc. ....................................................37

6.1.2 Prof. MUDr. Ivan Čapov, CSc. ....................................................37

6.1.3 Prof. MUDr. Miroslav Pacík, CSc. ................................................38

6.1.4 Marek Šetina, CSc. ...................................................................38

6.2 OVLÁDÁNÍ ROBOTŮ MYSLÍ .....................................................................39

7 ZÁVĚR ........................................................................................... 40

8 ZDROJE ......................................................................................... 41

9 SEZNAM OBRÁZKŮ ......................................................................... 43

10 OBRÁZKOVÁ PŘÍLOHA ................................................................... 44

10.1 ROBOT BEAR .................................................................................44

10.2 ROBOT DAVINCI .............................................................................46

10.2.1 Robot daVinci v nemocnici Na Homolce .......................................49

7

1 Úvod

Robotika a zdravotnictví jsou obory, které se mohou vzájemně velmi

dobře doplňovat. Roboty pomáhají stejně dobře chirurgům s náročnými

operacemi jako starým, pohybově omezeným, lidem se nasnídat s co

nejmenšími problémy a bolestmi. Bez jejich asistence si uţ dnes spousta lidí

nedovede ţivot ani představit. Některé práce by vůbec nebyly bez jejich

pomoci moţné. V současné době se také vyvíjí umělá inteligence, která dokáţe

zpracovávat signály a na základě jejich vyhodnocení vybrat nejlepší moţné

řešení, také je schopna se uţit z vlastních chyb a omylů. Stále se vedou spory

o tom, je-li to výhoda či nevýhoda. Odpůrci umělé inteligence prosazují

ideologii člověka na prvním místě, jenţ je ohroţen nadvládou robotů.

Okamţikem, kdy robot začne myslet, skončila pozice člověka coby pána

tvorstva. Zastánci umělé inteligence proti tomu vystupují s tvrzením, ţe pokud

bude umělá inteligence na úrovni samostatné existence, nebude třeba se

obávat, protoţe bude příliš inteligentní, neţ aby nám ubliţovala nebo nás

omezovala.

Ke stvoření robotů slouţících ve zdravotnictví vedl člověka jeho

nejzákladnější pud – přeţít a ţít co nejdéle. I kdyţ se můţe zdát, ţe lékařská

robotika je dnes vrcholem moderní techniky, pravdou je spíše opak. Z pohledu

lékařství roste kvalita a moţnosti opravdu exponenciálně a roboty tak dělají

dojem dosaţení maxima ve světě lékařů a nemocnic a to zejména pro

pacienty. Avšak z pohledu lidí tyto roboty vytvářejících se jedná o kolébku

a moţnosti uplatnění robotů v této oblasti ještě zdaleka nejsou vyčerpány.

Stále se jedná o počátky rozvoje např. ve srovnání s pouţíváním robotů

v armádě, automobilovém průmyslu a ostatních.

Roboty se vyvinuly z manipulátorů tak, ţe je lidé naučili pracovat bez

nutnosti je ovládat a řešit problémy, které mohou při jejich práci nastat. Také

mohou dohlíţet a vypomáhat při práci člověka a chránit ho tak. Ať uţ před

vlivy z okolí nebo před ním samým.

8

2 Robot a jeho definice

2.1 Encyklopedický výklad1

Robot je samostatně pracující stroj, vykonávající určené úkoly1.

Slovo „robota“ bylo známo jiţ v 17. století ve významu otrocká práce

podaných. Mírně pozměněné jej poprvé ve významu „stroj“ pouţil český

spisovatel Karel Čapek v divadelní hře R.U.R. Slovo mu poradil jeho bratr Josef

Čapek, kdyţ se ho Karel ptal, jak umělou bytost pojmenovat.

2.2 Stacionární roboty2

Stacionární roboty jsou roboty bez schopnosti se samovolně přemísťovat.

Jde zejména o průmyslové manipulátory, které lze v dnešní době aplikovat do

většiny výrobních procesů. Pro pohyb svého těla využívají většinou 6 ale i více

os. Sedmá osa může být např. použita pro sevření kleští při bodovém sváření

nebo pro pohyb po koleji, kdy robot popojíždí vedle výrobku, synchronizován

s dopravníkem a po vykonání úlohy se vrací zpět.

Programování takovýchto robotů je většinou přímé:

vedením ramene robota, kdy si robot „zapamatuje“ vedenou trasu

a následně ji opakuje několikrát dle potřeby

spojitá trasa (continuous path)

trasa bod po bodu (point-to-point path)

zadáním povelů z programovacího panelu

přímé plánování on-line: ovládáním pomocí programu, který je

schopen rozpoznávat události na základě připojených senzorů

a reagovat tak na potřebnou situaci (podobně jako automatická

myčka automobilů)

V případě nepřímého programování jsou zadány křivky z výkresů, plánů

či jiných podkladů a robot provede daný úkon bez ohledu na okolní vlivy.

2.3 Mobilní roboty2

Roboty se schopností přemisťovat se:

dálkově ovládané

1 Zdroj: Wikipedie:Robot, < http://cs.wikipedia.org/Robot > 2 Šolc F., Ţalud L.: Robotika. VUT Brno, 2002

9

o pohyb je nezávislý na zdroji napájení; tzn., ţe jejich pohyb je

omezen tak, aby nedošlo k přerušení napájení, případně je

zdroj napájení umístěn přímo na robotu a není omezen

kolejnicemi (v případě např. jednonohých skákajících robotů)

o pohyb je závislý na pokynech operátora a robot většinou vysílá

zpětnou vazbu (např. ve formě přenosu videa nebo virtuální

reality, případně nákresu vzdáleností do nejbliţších překáţek)

autonomní

o vyuţívají často umělou inteligenci

o pohybují se zcela nezávisle na základě nějaké instrukce

o sami mapují prostředí a překonávají překáţky na základě

algoritmů, které si mohou i samostatně vytvářet a měnit

2.3.1 Podvozky mobilních robotů

Dělení podvozků robotů je různé. Z hlediska uspořádání systému, jakým

se robot pohybuje, dělíme na tyto systémy:

kolové systémy

pásové systémy

biomechanické systémy

kráčející

skákající

plazivé

šplhající

plavající

létající

Z hlediska řízení podvozku a závislosti jednotlivých segmentů pak dělení

vypadá následovně:

Diferenční podvozek

Synchronní podvozek

Trojkolový podvozek s řízeným předním kolem

Ackermanův podvozek

Trojúhelníkový podvozek

Všesměrová kola

Kráčející podvozky

Pásové podvozky

10

Jednotlivé principy systémů řízení budou zmíněny dále na konkrétních

příkladech pro lepší ilustraci.

2.4 Způsoby navigace mobilních robotů

2.4.1 Robot sledující stopu1

Uvaţujme robota na diferenčním podvozku, blíţe popsaného v kapitole

2.2. Je doplněn o senzor sledování čáry, která představuje danou trajektorii

pro pohyb robota. Musíme vzít v úvahu, ţe se na trase vyskytují překáţky, na

které musí robot reagovat a eliminovat tak riziko střetu. Řídicí systémy

takovýchto robotů jsou řešeny jako dvouúrovňové. Jednu úroveň představuje

modul připojený k počítači a druhou modul na robotu. Komunikace mezi nimi

je bezdrátová. Robot je vybaven dvěma kamerami pro snímání okolí

a případné manuální řešení problému, který není schopna vyřešit řídící

jednotka, sadou ultrazvukových čidel (podobný princip jako parkovací

asistent), 2D laserovým senzorem pro sledování trajektorie a elektronickým

kompasem pro určení aktuální polohy. Schéma popisu je zobrazeno na

obrázku 1.

Polohové řízení je v reţii modulárního řídicího systému. Vycházelo se

z předpokladů, ţe robot bude jak schopen dálkového ovládání operátorem, tak

i autonomního chování. Samotný řídící systém je tedy záleţitostí algoritmů

v počítači, který předává data modulu robota. Ten data přijme, vyhodnotí

a porovná s údaji, které získal z ultrazvukových sonarů. Řídící jednotka

modulu robota pak buď povolí pohyb na základě přijatých dat, nebo jej

zamítne s navrácením dat počítači. Ta obsahují odůvodnění pro zamítnutí

pohybu – zpravidla informace o poloze překáţky. Celý proces probíhá

dynamicky v závislosti na rychlosti pojezdu robota.

V úvahu jsou brány i další aspekty, jako je náhlý výskyt překáţky v cestě

robota nebo zachování ţivotních funkcí – zdroji elektrické energie, apod. Při

ztrátě signálu, nebo poruše řídicího systému (PC), a tudíţ ztrátě informací

o cestě přebírá celou funkci řídicí modul robota, který, při reţimu autonomního

chování, zohledňuje poslední zadaný příkaz a při reţimu ručního ovládání dle

1 SKAŘUPA, J., MOSTÝN, V.: Teória priemyslových robotov. 1. vydanie. Edícia

vedeckej a odbornej literatúry, Strojnícka fakulta TU v Košiciach, Vienala Košice,

2001, 150 s. ISBN 80-88922-35-6

KÁRNÍK, L., KNOFLÍČEK, R., MARCINČIN, J., N.: Mobilní roboty, Opava: MÁRFY

SLEZSKO, 2000. 210 s. ISBN 80-902746-2-5.

11

kompasu určí poslední známou polohu se signálem a vrátí se. Zohledněním

zadaného úkolu pro autonomní chování je míněna jízda v určitém směru,

sledování trajektorie v podobě čáry na zemi, pohyb podél zdi apod.

Na následujícím obrázku je znázorněno schéma zapojení všech aktivních

členů zapojujících se do procesu pohybu a komunikace s počítačem. Více

o tomto tématu naleznete v literatuře [13] a [14].

Obrázek 1: Schéma zapojení aktivních členů pro pohyb robota

Zdroj: http://atpjournal.sk/casopisy/atp_03/pdf/atp-2003-2-70.pdf

12

2.4.2 Navigace za pomoci GPS

GPS je zkratka pro Global Positioning System, čili světový systém

určování polohy. Je provozován ministerstvem obrany USA. S jeho pomocí je

moţné kdykoliv určit (velice přesně) polohu na zemi, přesný čas a mnoho

dalších údajů, jako je počasí, nadmořská výška apod. Část toto systému je

volně přístupná i civilním uţivatelům. Systém pracuje na principu druţic

obíhajících okolo Země. Dnes je vyuţíváno 32 druţic pro získání přesných

údajů.

Pro roboty pohybující se v budově je tento systém zcela nevhodný,

protoţe jeho tolerance pro civilní moţnosti je aţ deset metrů. Pro pohyby

v externím prostředí, v kombinaci s dalšími prvky ochrany proti střetu

s překáţkou, je buď ideální, pokud jde o terén, nebo dostačující, pokud jde pro

pohyb například v městském prostředí. Tento typ navigace je pouţíván např.

na robotu (kolečkovém křesle), schopného rozeznat signály semaforů

a bezpečně tak dopravit pacienta na adresu, zadanou do navigačního modulu

(více v kapitole 4.2.5).

2.4.3 Navigace operátorem

Navigace robota operátorem, přesněji příkazy, které operátor vydává,

patří také mezi způsoby navigace. Tyto roboty jsou označovány jako roboty na

dálkové ovládání, kam patří téţ RC roboty (Radio-Controlled). Operátor můţe

zadávat příkazy do uţivatelsky přívětivého rozhraní v počítači a tvořit

jednoduché programy. Za pouţití základních pokynů, pro robota

srozumitelných, vytvoří program, který je schopen s robotem pohybovat dle

potřeb včetně vlastního rozhodování. Celé ovládání robota, rozloţené na

elementární části, je podobné programovacímu jazyku Karel, ještě nedávno

slouţícímu na výuku programování. Pomocí jednoduchých příkazů se robotu na

obrazovce zadávaly různé úkoly. Původní robot Karel znal pouze 5 příkazů.

I tak byly vytvořeny rozmanité programy, ve kterých se robot pohyboval,

kreslil pomocí značek, hledal cesty z bludiště apod. Více o programovacím

jazyce Karel naleznete např. na [15].

13

3 Roboty vhodné pro lékařství a jejich konstrukce

3.1 Pohyby robota a zjev

Konstrukce robota určeného pro zdravotnictví rozhodně není jednotná.

I ve zdravotnictví musíme brát v úvahu, ţe robot vykonává určité úkoly. Můţe

jít například o statického rehabilitačního robota, umístěného v jedné místnosti

určené pro rehabilitace. Jeho pohyblivost je minimální, nutná prakticky jen pro

servisní účely. Robot, vyvinutý pro invazivní operace, je taktéţ statický,

mnohdy nainstalovaný téměř jako součást místnosti, při zohlednění přívodů

některých důleţitých látek jako jsou voda, kyslík a různé další plyny potřebné

pro operace, přívod napájení se záloţním zdrojem, který je pro takovéto

roboty nezbytný a v neposlední řadě spojení s pracovištěm, z něhoţ je robot

ovládán.

Naopak roboty, které jsou malé, rychlé a přesné a slouţí např.

k podávání nástrojů chirurgovi, musí být velice pohyblivé. Nejde ani tak

o mobilitu jako spíše o schopnost umístit předmět uchycený v čelistech na

kterékoli místo v dosahu chapadla tak, aby robot nebyl limitován např. krokem

motoru nebo neschopností pokrýt celý svůj záběr z důvodu špatně navrţených

otočných ramen apod.

K mobilitě robotů se dnes pouţívá spousta konstrukcí. Od jednoduchých

koleček přes pásy a jejich soustavy, aţ po všesměrová kola či kráčející roboty.

Ve zdravotnictví je tato otázka řešena zejména v souvislosti s podpůrnými

roboty pro lidi těţce zdravotně postiţené a také pro mechanizované asistenty.

„Chování“ těchto robotů je zvláštní tím, že roboty se pohybují plynulým

návazným pohybem a nikoli klasickým trhaným a nemotorným pohybem, jak

tomu bylo doposud1.

Chůze nepatří mezi silné stránky robotů, zejména jde-li o chůzi lidskou,

tedy po dvou nohách. Tuto problematiku jako první vyřešila firma Honda, kdy

se robot začal vůbec poprvé pohybovat na dvou nohách a úspěšně ji

následoval robot Asimo, který je schopen chodit po schodech dle slovních

pokynů člověka1. U tohoto typu robotů se ještě pozastavíme. Humanoidy jsou

napodobeniny člověka jako vrcholu přírodního vývoje. Existuje řada důvodů,

proč člověk konstruuje roboty „k obrazu svému“. Jedním z nich je, že stroj

1 Zdroj: Věda.cz < http://www.veda.cz/article.do?articleId=11349 >

14

„s lidskou tváří“ je prostě přijatelnější, zvláště má-li sloužit jako pomocník

v domácnosti, při ošetřování starých lidí nebo jednoduše pro zábavu v rodině1.

Stále se však klade otázka, je-li zjev robotů podobajících se člověku ţádoucí či

nikoli, zvláště ve zdravotnictví. Na jednu stranu to některé lidi uklidňuje, ale

některé naopak děsí.

3.2 Mobilita

Lékařství a zdravotnictví je tak široký obor, ţe se v něm najde uplatnění

pro většinu výše zmíněných systémů, zajišťujících pohyb mobilním robotům.

Z kolových podvozků je pro zdravotnictví v současné době nejzajímavější

diferenční podvozek, kde řízení robota obstarávají dvě hnací kola, která

zajišťují směr robota změnou rychlosti otáčení levého nebo pravého kola.

Rovnováhu zajišťuje třetí, otočné nepoháněné směrové kolo. Tento způsob

umoţňuje robotu otočit se prakticky na místě, kolem svislé osy, umístěné

v polovině rozchodu kol. Robot tak můţe manévrovat v malých prostorách,

koutech místnosti, apod.

1 Zdroj: Automatizace < http://www.automatizace.cz/article.php?a=667 >

Obrázek 2: Diferenciální podvozek

Zdroj: KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 62

15

Dalším, ve zdravotnictví jiţ hojně vyuţívaným, typem podvozku je

Ackermanův. Čtyřkolový robot s Ackermanovým řízením má dvě kola

poháněná a případně i řiditelná. Nejen řiditelná kola jsou vybavena

diferenciálem (elektrickým nebo mechanickým), ale i poháněná. Při potřebě

směrovat robota pod určitým úhlem se tyto úhly vypočítávají z Ackermanovy

rovnice. Kolo na vnitřní části opisuje kruţnici o menším průměru neţ kolo na

vnější části stroje. Pokud je robot vybaven také gyroskopem pro vyrovnávání

vodorovné nerovnosti terénu, je tento způsob velice přesný. Ve zdravotnictví

slouţí momentálně nejvíce jako invalidní vozík.

Ve zdravotnictví musí být počítáno také s pohybem v těsných prostorách.

Od pohybu je vyţadována nejvyšší přesnost, maximální flexibilita a také

spolehlivost. Všesměrová kola nám dovolují jízdu v libovolném směru bez

nutností otáčet stroj kolem jakékoli jeho svislé osy. Jinými slovy jde o zatáčení

KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 72

Obrázek 3: Kolečkové křeslo s Ackermanovým podvozkem

16

na nulovém poloměru. Samotné všesměrové kolo se skládá z náboje, který je

na obvodu opatřen valivými elementy ve tvaru válečku nebo soudečku. Náboj

je pevně spojen s hřídelí a je jedinou poháněnou částí kola. Valivé elementy

jsou volné1.

Ve zdravotnictví se také pouţívá tento typ podvozku rovněţ jako

zdravotnický vozík. Jeho název zní „Freedom Doder“. Má velice dobré

manévrovací schopnosti v malých prostorách, jako je např. otáčení ve výtahu,

jízda do stran ve stísněných obytných prostorách (kuchyně, koupelna), apod.

Je ovládán pouze pomocí joysticku.

1 KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008 (ISBN 80–248-0626–6)

KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 80

Obrázek 4: Všesměrová kola

17

Z pásových podvozků pouţívaných v praxi je třeba zmínit robota

známého, podle svého „medvědího“ výrazu, pod jménem Bear, který je na

tomto typu podvozku postaven. Jméno si však nezaslouţil podle vzhledu, spíše

naopak. Bear je totiž zkratka Battlefield Extraction-Assist Robot. Jak již název

napovídá, slouží pro odnášení padlých a raněných vojáků z bitevního pole1,

avšak dnes výborně slouţí k přenášení a zvedání pacientů v nemocnici.

Původně měl tento robot podvozek kombinovaný – pásy s koly – ale později se

ukázalo, ţe kombinace dvou pásů pro kaţdou „nohu“ je přijatelnější při

zvedání raněných. Robot se můţe snáze dostat mechanickými paţemi na zem

a zvednout se aţ do plné výšky 180cm, aniţ by se příliš předkláněl a měnil tak

těţiště. To je výhodné při přenášení vojáků, kteří jsou v šoku a znesnadňují

tak robotu práci. Obrázky robota Bear jsou umístěny v příloze.

1 Zdroj: Věda.cz < http://www.veda.cz/article.do?articleId=14517 >

Obrázek 5: Průzkumný robot na všesměrových kolech

KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 88

18

3.3 Přesnost

Přesností robota není rozuměna pouze přesnost délková či přesnost

prostorová – umístit předmět na místo s přesností mikrometru dnes není pro

roboty příliš velkým problémem. Přesnost zahrnuje také otázku relativní

přesnosti. Například působit určitým tlakem na dané místo na základě vstupů

ze senzoru. Na tomto principu pracují jisté druhy rehabilitačních robotů. Jde

o zařízení, které slouží k rehabilitaci ochablých svalů. Dříve tuto práci

zastávaly sestry, ale postupem času se přišlo na to, že robot pracuje levněji,

neunaví se, takže je schopen pracovat déle. Co je hlavní, je schopen díky

speciálním senzorům rozpoznat dříve, kdy je sval natolik unaven, že by další

vykonávání rehabilitace již uškodilo. Sval totiž při vyčerpání začne uvolňovat

kyselinu mléčnou a tvrdnout. Další práce svalu pak vede k jeho přetažení

a případně poškození, které je nepříjemné a bolestivé. Robot vykonává

potřebné pohyby k procvičení svalu. Zároveň vyhodnocuje signály ze snímače,

na základě kterých se „rozhoduje“, zda v rehabilitaci pokračovat a s jakou

intenzitou sval natahovat1. Tyto snímače tlaku se pouţívají i při jiných funkcích

robotů, jako jsou např. zjišťování tělesné hmotnosti i s určením těţiště

a následným vyhodnocením drţení těla, případným problémem v oblasti

páteře. Toto vyšetření se skládá z velkého mnoţství dat, následně

porovnávaných příslušným softwarem.

3.4 Orientace v prostředí a učení

Pokud se chceme podívat do budoucnosti, kdy by bylo moţné určovat

diagnózy zcela bez přítomnosti lékaře, kde kvalifikovaným pracovníkem

v tomto oboru by byl robot, nesmíme opomenout schopnost robota učit se

v neznámém prostředí. A to nejen učit se kudy se má pohybovat, aby se

nedostával do střetu s překáţkami – mapování prostředí, ale také schopnost

reagovat na vstupy od pacienta popř. dalších lidí. Je jednoduché vymyslet

program sestávající z posloupnosti příkazů tak, aby nebylo nic opomenuto, ale

nějaký nahodilý jev či shoda událostí můţe vyţadovat úplnou změnu těchto

postupů – např. reakce robota vyslaného za pacientem na vlivy prostředí jako

je písek v ovzduší, protoţe pacient bydlí poblíţ cementárny apod.

1 Konzultace s prof. Volfem, ČVUT

19

Získání informací od jednoho pacienta také můţe být uţitečné při léčbě

pacienta dalšího. Robot by si měl nejen „pamatovat“ příznaky jednoho

pacienta a přiřadit souvislost s nimi i u jiného, ale budeme-li mít více takto

propojených robotů, dostaneme vţdy jednoho nejzkušenějšího lékaře.

3.5 Bionika1

Mnoho konstrukčních prvků, způsobů vnímání, reagování a odvozeného

chování lze převzít od přírody. Nejde o pouhé kopírování (které je dosud

nemoţné), nýbrţ o vyuţití dlouhou evolucí vzniklých principů, převedených na

technické metody. Toto je důleţité právě u robotů, které se mají pohybovat

v reálném světě. Bionika je vědecká disciplína, zabývající se technickou

realizací konstrukčních, postupových a vývojových principů biologických

systémů. Okolní příroda dodává nevyčerpatelné mnoţství nápadů, avšak

ţádný návod na stavbu. To je úkolem konstruktérů a programátorů.

Výsledkem bionické robotiky jsou servisní roboty, pohybující se na šesti

nohách jako hmyz nebo plazící se jako hadi nebo ještěrky, coţ je v reálné

přírodě efektivnější neţ pohyb na kolech nebo pásech, kdy jsou vyuţívány

zvláštní způsoby přidrţování na ploše, jako je suchá adheze, kterou vyuţívá

např. Grecko Wall Climbing Robot americké firmy iRobot. Využití těchto robotů

je možné například pro opravy boků lodí2.

3.6 Invazivní sondy

Invazivní sondy jsou roboty, které vnikají přímo do lidského těla. Jejich

úkolem je vysílat informace o vnitřním stavu ať uţ ve formě obrázků

nasnímaných při průchodu např. trávicím traktem, tak i například

ultrazvukovými vlnami. Roboty pro tento účel musí být konstruovány

s ohledem na průchod celým trávicím traktem. Od začátku, při polykání, se

nesmí zachytit a působit problémy. Materiál, ze kterého jsou vyrobeny, tedy

musí být na povrchu dostatečně hladký, ale také dostatečně silný na to, aby

odolal ţaludečním kyselinám.

1 Zdroj: Automatizace, < http://www.automatizace.cz/article.php?a=667 > 2 NOVÁK-MARCINČIN, Jozef – SMRČEK, Juraj, Biorobotika – teória, princípy

a aplikácia v technickej praxi, Košice, 1998.

20

4 Obory vhodné pro roboty

4.1 Invazivní operace

4.1.1 Popis invazivní operace

Invazivní operace jsou, jak sám název napovídá, operace při kterých se

chirurg nějakým nástrojem dostane do těla pacienta a provádí jím nějaký

zákrok. Do tohoto celku spadají i sondáţe a průzkumné operace, při kterých se

samotný stav pacienta nijak nezmění. Mají za cíl přiblíţit lékaři současný stav

nemocného a napomoci mu k určování diagnózy.

Invazivní operace se většinou neobejdou bez celkové anestezie nebo

alespoň lokálního anestetika, které místo zákroku znecitliví. Celková anestézie

se pouţívá v případech, kdy by pacient při zákroku upadl do šoku vyvolaného

převáţně bolestí a instinktem sebezáchovy. V podstatě by jinak ani celková

anestezie nebyla nutná, ale při šoku by tělo přestalo zásobovat orgány

kyslíkem natolik, ţe by měl smrtelné následky – multiorgánové selhání.

Operace invazivního typu jsou tedy řízeným fyzickým zásahem do těla.

Nutně tak po operaci musí tělo regenerovat jak tkáně vnitřních orgánů

poškozené při zákroku, kvůli kterému byla operace prováděna, tak pooperační

zranění doprovodná, jako je oddělá kůţe, poškozená svalovina apod. Z tohoto

důvodu se lékař snaţí vţdy o minimalizaci rozsahu zákroku. Postupem času se

dospělo k laparoskopickým operacím.

4.1.2 Historie laparoskopie

Operace, které byly prováděny laparoskopicky (z řeckého lapará – část

dutiny břišní, skopein – pozorovat), tj. řezem v břišní stěně dovolujícím pohled

na operační pole, avšak s minimálním rozsahem, se u nás začaly pouţívat

v roce 1991. První taková operace však byla provedena už v roce 1901

gynekologem D. Ottem v Petrohradě. V roce 1938 doktor Veress zavedl do

břišní dutiny jehlu s bezpečnostním hrotem, která se, s menšími modifikacemi,

používá dodnes1. K problematice laparoskopie se dále vztahuje kapitola 4.1,

kde jsou popsána ramena operačního robota, která na tomto principu fungují.

1 Zdroj: MM Spektrum < http://www.mmspektrum.com/clanek/robotika-ve-

zdravotnictvi-dalsi-pokrok-chirurgie >

21

4.2 Vývoj miniinvazivní robotiky1

Vývoj robotických systémů začal zhruba od poloviny 80. let. Tehdy šlo

o projekty amerického úřadu pro vesmír a kosmonautiku (NASA), který přišel

s konceptem telechirurgie. Cílem bylo zajištění řešení urgentních stavů

kosmonautů při meziplanetárních letech, a to právě pomocí dálkově

ovládaných robotických systémů. Přibliţně ve stejné době měla americká

armáda podobnou představu o léčebných zásazích na vojácích zraněných

v průběhu válečných a bojových operací.

Na konci devadesátých let jsou vyvíjené systémy postupně uvolňovány

do civilního sektoru, a tak vzniká nový obor robotické chirurgie, který bude mít

v budoucnu velký význam v léčbě pomocí miniinvazivních metod. Minimálně

invazivní robotika spojuje odbornou práci chirurga s moderními technologiemi,

jako jsou mikromechanika, trojrozměrná vizualizace a počítačové řízení. Jde

o obor, který v současnosti nachází uplatnění zejména v urologii, gynekologii

a hrudní chirurgii, rozšiřuje se i pouţití v oborech kardiochirurgie, cévní

chirurgie a na obzoru se objevují i neurochirurgické aplikace.

4.3 Neinvazivní práce

4.3.1 Rehabilitační roboty

Rehabilitační roboty tvoří poměrně velkou část celé robotické sloţky

zdravotnictví. Jak jiţ bylo zmíněno, rehabilitaci ochablých svalů dříve

vykonávaly rehabilitační sestry. Práce robota je efektivnější z toho důvodu, ţe

má celý průběh rehabilitace lépe pod kontrolou a můţe tak přizpůsobovat

různé operace dle potřeby situace a prostředí.

Jako příklad vezmeme rehabilitaci poškozeného svalu na ruce. Pacient je

napojen na robota pomocí několika senzorů. Některé mohou monitorovat jeho

srdeční aktivitu, na základě které robot dokáţe rozpoznat, jak se pacient cítí.

V souvislosti s tím upravuje rehabilitační program. Nejdůležitější snímač se

nachází přímo na svalu, který je předmětem nápravného cvičení. Tímto

snímačem robot zajišťuje pacientovu bezpečnost v průběhu celého cvičení. Jde

o velmi důležitou funkci. Zejména pokud se jednalo o nápravu svalu

chirurgickou operací. Snímačem je taktilní senzor, sleduje stupeň napětí

22

svalové tkáně a předává údaje počítači1. Senzor je zapojen na zdroj napětí

a při změně tlaku, změní svůj vnitřní odpor. To počítač rozezná a upraví daný

program – například odlehčí zátěţ (protitlak), případně celou rehabilitaci

ukončí.

Taktilní senzor, sledující stav svalu, je senzor, kterým se sledují

informace, které nelze získat jinou cestou. Taktilní snímač je pak nejčastěji

maticové, či jiné, uspořádání taktilních senzorů. Taktilní senzor je tvořen

vodivým elastomerem, měnícím svůj elektrický odpor v závislosti na působící

síle. Tento elastomer je v podstatě pryţ sycená grafitem nebo ţelezným

prachem. Se stlačováním a relaxací se mění výsledný odpor senzoru. To

umoţňuje spojitě měřit změny tlaku.

Sval po určitém překročení fyzické námahy začne produkovat kyselinu

mléčnou, která způsobí jeho postupné tuhnutí. Stupeň námahy je individuální

a nelze tedy určit jednoznačný časový interval, kdy je sval natolik unaven, ţe

by jeho další procvičování vedlo k velkým bolestem a následně i k moţnému

poškození svalu. Tyto změny tuhosti jsou rozpoznány právě taktilním

senzorem připevněným na svalu.

1 Source: International Journal of Microcircuits & Electronic Packaging, Volume

20, No. 1, 1997

Časopis: The IMAPS International Journal of Microcircuits & Electronic Packaging,

Volume 20, No. 1, 1997, (anglicky), str. 41

Obrázek 6: Tenzometrický senzor s elastomery

23

Zde byla zmíněna rehabilitace svalu poškozeného, avšak tento systém je

pouţíván i například sportovci, kteří se rozcvičují, nebo také vzpěrači, kteří

potřebují posilovat aţ na hranicích svých svalových moţností bez poškození

svaloviny.

Za zmínku také stojí, ţe toto zařízení bylo navrţeno ve spolupráci

českých a slovenských odborníků. Na Slovensku to byli Dr. Jozef Ţivčák,

Dr. Dušan Šimšík, Ph.D. a RNDr. Dušan Knezo, Ph.D., Technická univerzita

Košice, a v Čechách, prof. Jaromír Volf, Ph.D., který tehdy působil na ČVUT

a dnes působí na ČZU.

4.3.2 Pomocníci

Trend robotů pomocníků se rozmohl zejména v Japonsku. To se projevilo

i v automobilovém průmyslu. Zde dochází k vývoji vozidel, do kterých se

snadno nastupuje i lidem upoutaným na vozík, atd. Objevilo se i lůţko na

dálkové ovládání. Japonci kaţdoročně pořádají veletrh domácí péče

a rehabilitace, o kterém je dále zmínka (kapitola 5.2.4) u robota, který

pomáhá lidem se stravováním. O pomocných robotech více v kapitole 5.2.

4.4 Manipulace

Rozdíl mezi robotem a manipulátorem je ten, ţe robot je schopen

pracovat autonomně, případně sledovat nebo nějakým způsobem

vyhodnocovat činnost, kterou provádí ten, kdo robota ovládá. Jde tedy

o týmovou práci dvou účastníků: člověka a programového softwaru, který

reaguje na vstupy a řídí (koriguje) některé kroky činnosti. Oproti tomu

manipulátor je stroj na dálkové ovládání. Například můţeme uvaţovat

i o jeřábu jako o velmi jednoduchém manipulátoru.

4.4.1 Rentgeny

Roboty jsou schopny být manipulátory. V současné době se nikde

nepouţívá asistence robota u rentgenových zařízení. Existují přístroje, kde

jsou rentgenové paprsky promítané na desku, kde je snímají čipy a dosahuje

se tím dynamického rentgenu, který má proti statickému tu výhodu, ţe lze

monitorovat tu část těla, kterou právě potřebujeme. Nevýhoda ovšem je, ţe

tento přístroj neustále vysílá rentgenové paprsky, kdeţto při jednorázovém

rentgenovém snímku je pacient (případně i obsluha rentgenu) vystaven záření

pouze po dobu nezbytně nutnou k pořízení snímku.

24

V případě, ţe by tuto činnost zastával robot či manipulátor, můţe ji

vykonávat bez přímé přítomnosti lékaře. Pacient je sice vystaven záření

i nadále, ale u něho jej zcela vyloučit nemůţeme. Avšak lékař můţe být za

bezpečnou stěnou a na základě vizuální informace, se můţe rozhodnout pro

pokračování snímání další části těla pacienta dle potřeby. Stejně tak lze

regulovat intenzitu rentgenových paprsků pronikajících do pacientova těla.

Vyloučí se tak nebezpečí, ţe by pacient musel jít na opakované rentgenové

vyšetření z důvodu podexponování či přeexponování snímku. Vyšetření se tak

zkrátí, protoţe pokud lékař ze snímku usoudí, ţe potřebuje vidět ještě jinou

část, pošle pacienta na rentgen znovu. Robotu záření nevadí.

4.4.2 Laboratoře

V laboratořích se roboty i manipulátory jiţ běţně pouţívají, zejména

k chemickým analýzám. Jedno zařízení dokáţe analyzovat vloţenou látku na

základě spektrografie, reakcí na různé chemikálie, dokonce i přímo v plynovém

chromatogramu. Do zásobníkového kola jsou postupně vloţeny kyvety, ve

kterých je zkoumaná látka a také zásobníky s chemickými látkami, se kterými

se bude vzorek testovat. Robot sám odebere poţadované mnoţství chemikálie

a udělá zkoušku. Dochází tedy k minimalizaci nákladů hlavě tím, ţe je menší

zbytkový odpad, neţ kdyby se zkouška dělala ručně. Robot je také vybaven

laserovým zařízením s proměnlivou vlnovou délkou světla a několika filtry pro

přesné spektrografické zkoušky.

25

5 Současná situace

5.1 Chirurgie a robotika1

5.1.1 Nástin chirurgie

V současnosti je chirurgie asi největší spojnicí mezi roboty a lékařstvím.

Využívá se zejména pro operace urologické a to především pro operace nádorů

prostaty. Dále pak také v gynekologii a břišní chirurgii1.

Hlavní výhody operace robotem jsou menší potřebné vstupy do pacienta,

které jsou uzavřené. Do pacienta proniká rameno robota podobně, jako je

tomu u laparoskopické operace (viz kapitola 3). Na rozdíl od klasické rány se

vpichy lépe hojí, nezůstávají po nich jizvy a pacient nemusí pobývat

v nemocnici tak dlouho, jako při klasické operaci, kdy dochází např. k otevření

dutiny břišní. Z toho plyne také další výrazné pozitivum, a to sníţení moţnosti

vzniku infekce a následných pooperačních komplikací. Také rehabilitace je pro

pacienta daleko snazší.

5.1.2 Systém daVinci

Systém daVinci je nejznámějším robotickým systém pro lékařské

operace. Zákroky prováděné pomocí tohoto systému výrazně usnadňují

laparoskopické operace v mnoha směrech. Jednou z výhod je například

manipulace. Oproti klasické laparoskopii, kdy je nástroj poměrně jednoduchý,

dlouhý okolo 33cm, s ještě jednodušším „nůţkovým“ ovládáním, má rameno

robota vlastní zápěstí. Tím je docíleno dalších stupňů volnosti v pohybu

nástroje uvnitř těla pacienta a lékař se tak můţe nástrojem velkým jen 5 nebo

8mm, dostat i do míst, kam by se, pomocí běţné laparoskopie, nedostal

a zároveň nedochází k poškozování tkání. Dalším vylepšením je synchronizace.

Při klasické laparoskopii drţí nástroj přímo ruka chirurga. Pokud nástrojem

pohne dolu, v těle pacienta se nástroj přes páku pohybuje nahoru. Stejně tak

je tomu při stranovém pohybu. Tím je narušena koordinace očí s pohybem

rukou. Lékař tak nástroji manipuluje poměrně neobratně. U robotického

systému tomu tak není. Přesný pohyb ruky je přenášen na stejný pohyb

1 Zdroj: MM Spektrum < http://www.mmspektrum.com/clanek/robotika-ve-

zdravotnictvi-dalsi-pokrok-chirurgie >

26

nástroje v operačním poli, a proto i zácvik na robotickém systému trvá kratší

dobu, než si vyžaduje klasická laparoskopie1. Nejedná se tedy o autonomního

robota v uţším slova smyslu, který by mohl celou operaci vykonávat sám, ale

jen o násobič chirurgových dovedností. Robotem, nikoli manipulátorem, je

však nazýván oprávněně, neboť zasahuje do činností chirurga, případně je

i mění podle toho, je-li pohyb chirurga vyhodnocen jako oprávněný a tedy

chtěný nebo náhodný či chybný.

Základem systému je mechanismus řízený počítačem a ovládaný

chirurgem. Ten v průběhu celé operace sedí u konzole, umístěné poblíţ

pacienta a také robota, ze které celou operaci řídí. Součástí konzole je také

optický systém umoţňující trojrozměrný obraz. Chirurg má tak dojem, ţe se

dívá přímo do pacienta. Celý optický systém pracuje ve vysokém rozlišení, aby

nedocházelo ke zkreslení a chybám v důsledku nekvalitního obrazu. Zároveň

umoţňuje aţ patnáctinásobné zvětšení, coţ bylo v případě obyčejné

laparoskopie nemyslitelné a v případě normální operace nemoţné. Někdo by

mohl namítnout, ţe takové zvětšení je jiţ zbytečné v tak malém prostoru, ale

toto zvětšení zde není jen pro detail obrazu. Slouţí rovněţ pro moţnosti práce

mikroskopického rozsahu vzhledem k naprosté eliminaci třesu rukou. Tím, ţe

systém umoţňuje 3D pohled do dutiny břišní, má chirurg lepší představu

o poloze nástroje a orgánů. Při běţné laparoskopii, kdy byl průběh sledován na

2D monitoru, doháněl chirurg hloubku ponoření nástroje pouze odhadem

a svými zkušenostmi. Systémem není dovolen ani náhodný svalový záškub

lékaře. Jakýkoliv prudký pohyb (nad hranici nastavitelné tolerance) je

systémem zastaven. Lékař pak musí provést pohyb znovu, pomaleji, nebo

nastavit vyšší toleranci rychlých pohybů. Pokud robot vyhodnotí pohyb

ovládání jako nesprávný (v rozporu s bezpečnostními protokoly), nepřenese

jej na ramena, dokud tento pohyb není opětovně chirurgem potvrzen. Stejně

tak nechtěné pohyby při ohlédnutí z okuláru jsou vyloučeny. Lékař potřebuje

v průběhu operace např. konzultovat další postup s přítomnými odborníky.

Pokud tedy přestane hledět do konzole, ramena robotu jsou okamţitě vypnuta

a zůstávají v poslední poloze. Celý průběh operace je samozřejmě

zaznamenáván, následně vyhodnocován dalšími experty a poučují se z něho

nejen lékaři, ale i robot, kterému se upravuje konfigurace pro jednotlivé

1 Zdroj: MM Spektrum < http://www.mmspektrum.com/clanek/robotika-ve-

zdravotnictvi-dalsi-pokrok-chirurgie >

27

operace tak, aby bylo dosaţeno maximálních výsledků. Jiné nastavení je

potřebné pro apendektomii (odebrání přívěsku slepého střeva) a jiné pro

neurochirurgii. Dalším aspektem, který by neměl být opomenut je únava

lékaře. Pokud lékař operuje šest hodin s běţnými laparoskopickými nástroji,

kdy u pacienta stojí, zákonitě musí být unavený a vyčerpaný. Oproti tomu při

operaci s asistencí robota operatér sedí a má opřené ruce, coţ vede k výrazně

niţší únavě. Celý robotický systém včetně ovládací konzole je na obrázku 7.

Operačními přístupy jsou malé řezy (do 10mm). Těmi jsou zavedeny do

těla pacienta troakáry, coţ jsou trubice, na které je napojen optický systém

a ramena robota. Nástroje jsou pomocí převodů a pohonů připojeny

k mechanismu robota. Ten je zapojen do výše zmíněné ovládací a zobrazovací

konzole. Pohyby chirurga se přenáší z konzole přes robotické rameno přímo na

nástroj v operačním poli. Tímto lze docílit nejjemnější manipulace nástroji,

neboť velikost poměru pohybu ovládacího prvku k velikosti skutečného pohybu

nástroje lze upravit nastavením. Všechny pohyby chirurga jsou zaznamenány,

vyhodnoceny a interpretovány počítačem. Teprve pak následně přeneseny na

ramena a nástroje. Vše se děje v reálném čase, ale pohyb, který do spojité

Obrázek 7: Systém daVinci

http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2006042109

28

trajektorie nezapadá, je eliminován. Tím dochází k odstranění nebo alespoň

minimalizaci, jakéhosi „pohybového šumu“. Nástroje uvnitř těla pacienta mají

také dokonalou flexibilitu a schopnost otáčet se kolem další osy, která nebyla

při operacích „ruční“ laparoskopií moţná z důvodu přítomnosti lékaře, jehoţ

ruce, ve kterých drţel nástroje, se otočit nemohly. Také se mohou otočit

o 360° kolem své vlastní osy za ramenem. Samotné nástroje jsou

konstruovány tak, ţe mají sedm stupňů volnosti.

Celý mikromechanický operační počítačový systém se tedy skládá

z chirurgické ovládací konzole, která má integrovanou obrazovku zajišťující 3D

obraz. Zařízení u pacienta se skládá z lehátka, těla robota a čtyř robotických

ramen, z nichţ jedno slouţí pro zavedení zobrazovacího zařízení a tři pro

zavedení nástrojů. Volitelně lze připevnit ještě čtvrtou nástrojovou paţi např.

pro vyjímání částí tkání z těla pacienta za pomoci sáčků, do kterých jsou části

tkáně umístěny a následně dutým ramenem vytaţeny ven. Zobrazovací

rameno je vybaveno dvěma tříčipovými kamerami, které vytvářejí

stereoskopický pohled na operační prostor. Další ramena nesou

mikrochirurgické operační nástroje. Na konci těchto ramen jsou pohyblivé

klouby, tzv. endoskopická zápěstí. Nástroje umoţňují širokou škálu úkonů,

jako jsou stříhání, řezání, stavění krvácení, šití a další. Protoţe i tyto nástroje

podléhají opotřebení, mají deklarovanou ţivotnost na přesný počet operací.

Nástroje mají i vlastní paměť, takţe při dosaţení určitého počtu zákroků se

automaticky pomocí čipu zablokují.

Samotné ovládání nemá podobu „joysticků“, ale spíše antropomorfních

rukou, které jsou osázeny mnoha senzory, snímači a také ovládáním. Chirurg

tak ovládá nástroje i ramena pomocí pohybu prstů i zápěstí. Na přepínání mezi

rameny a optickým systémem mu slouţí noţní pedály.

Robotická ramena jsou s ovládací konzolí propojena pomocí digitálního

spojení o několika stovkách kanálů. Silný propojovací kabel ovšem není

nutnou podmínkou. V praxi jiţ bylo ověřeno, ţe místo něj lze vyuţít satelitního

spojení. Při první transatlantické operaci v roce 2001 (USA – Francie)

asistovalo téměř 80 lidí a vyšla na několik milionů dolarů. Proto se s tímto

řešením v civilním lékařství zatím moc nepočítá a vyuţívá se spíše pro

prezentační účely.

Přesný pohyb nástrojů je zajištěn pohony s krokovými motory

a lankovým převodem. Díky mechanickému "zápěstí" mají nástroje vysokou

29

pohyblivost, kterou lze srovnat s lidskou rukou. Pořizovací cena celého zařízení

dosahuje 50 mil. korun, coţ není příliš mnoho, přirovnáme-li to k faktu, ţe

zachraňuje lidské ţivoty, avšak dost na to, pokud počítáme s rozpočty

nemocnic.

5.1.3 Cévní robotická chirurgie

Do cévní chirurgie pronikala robotika pomaleji neţ do jiných odvětví.

Hlavním důvodem je obtížnost šití cévního propojení (anastomózy) a přístup

k aortě a pánevním tepnám, které jsou uloženy hluboko u páteře1. Robotický

systém tak významným způsobem zjednodušuje a ulehčuje našití cévní

anastomózy a tím odstraňuje jeden z hlavních problémů laparoskopické cévní

chirurgie. Na druhé straně je nutno říci, ţe takzvaná roboticky asistovaná

cévní rekonstrukce probíhá kombinovaným způsobem. První fáze operace,

která je vlastně určitou „bojovou“ přípravou tepny, se provádí laparoskopicky.

Druhá část pak pokračuje roboticky. Rychlost, s jakou robot našije cévní

anastomózu tak zkrátí čas zákroku o třetinu aţ polovinu.

5.1.4 Výhody a nevýhody systému daVinci

Výhody pouţití robotického systému daVinci jsou na straně pacienta

i chirurga. Lékař nemusí vykonávat často velmi časově náročný výkon fyzicky

sám a je osvobozen od negativních jevů, jako je stres, třes rukou a únava. Na

druhé straně pacientům zákrok způsobí menší trauma organismu, menší ztrátu

krve, menší jizvy, minimální riziko infekce a v neposlední řadě i zkrácení

hospitalizace, rychlejší uzdravení a návrat do běţného ţivota.

Operace je sice draţší neţ klasický výkon, avšak výsledný efekt je

nevyčíslitelný. Zkrácení doby hospitalizace (aţ o 2/3) a minimalizace

komplikací pak přináší i významný pozitivní ekonomický efekt.

Robotickými systémy lze jiţ v současnosti provádět více neţ 60 druhů

operací. Patří mezi ně i takové výkony, jako je koronární bypass. Ve Francii se

jimi provádějí operace u dětí s vrozenými srdečními vadami, kdy tento

robotický systém umoţňuje provedení zákroku jen ze tří přístupů velkých asi

5 mm. Klasicky je operační rána dlouhá 10 aţ 15 cm. V Kanadě se stejnými

1 Zdroj: 21. století < http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2006042109 >

30

přístroji operují bypassy na bijícím srdci, kdy se pacient vrací domů jiţ druhý

den po operaci.

Zavedení robotické technologie je přelomem v chirurgických technikách.

V současné době se navíc stále vyvíjejí nové chirurgické nástroje, které se

miniaturizují, a zvyšuje se jejich pohyblivost. V blízké budoucnosti lze

očekávat i jejich propojení s navigačními systémy. To znamená, ţe operační

nástroje budou automaticky navigovány na místa, kde jich je zapotřebí. Tyto

systémy jsou schopny nahradit přímý kontakt rukou chirurga s orgány

pacienta. Nikdy však nenahradí jeho oči a mozek.

Paradoxem ovšem je, ţe tyto roboty vyrábí americká společnost, která je

vyváţí do téměř celého světa, a zároveň sídlí v jednom ze Spojených států,

kde se samotný robot pro operace stále ještě nepouţívá – v Kalifornii.

5.1.5 Intuitivní chirurgie daVinci

Celý projekt daVinci vyvinula firma Intuitive Surgical, coţ znamená

intuitivní operace. Není tím naznačeno, ţe by kaţdý, kdo se naučí ovládat

robota, se mohl stát chirurgem, ale naopak, kaţdý chirurg se snadno naučí

ovládat robota. Jak mají popsáno na svých webových stránkách1, ovládání

robota je pro chirurga velmi snadné a navíc celé optické zařízení je

elektronické, takţe trénink můţe probíhat v podobě simulačních programů.

Robot nasimuluje operaci dle zadaných parametrů a do zobrazovacího zařízení

ovládací konzole promítne obraz odpovídající pohledu do těla pacienta, včetně

nástrojů a virtuální operace můţe začít. Stejně tak se dá simulovat jakákoli

jiná naprogramovaná činnost, kterou má dotyčný „v zaškolení“ provést. Celý

tento tréninkový program by se pak dal přirovnat k počítačové hře „na

chirurgy“. Robot sleduje fyziologické funkce pacienta, dají se vytvářet

uţivatelem definované operace a simulovat aktuálně vzniklé komplikace.

5.1.6 daVinci v Čechách a ve světě

V České republice máme k dispozici zatím tři robotické systémy daVinci:

na pracovišti v Ústřední Vojenské nemocnici a v nemocnici Na Homolce v Praze

a ve Fakultní nemocnici U Svaté Anny v Brně, kde se provádějí výhradně

urologické zákroky.

1 Zdroj: < http://www.intuitivesurgical.com/ >

31

V nemocnici Na Homolce v Praze bylo robotické centrum otevřeno na

konci roku 2005. V současné době se na oddělení cévní chirurgie praţské

Nemocnice na Homolce roboticky provádějí některé cévní rekonstrukce

pánevních tepen a břišní aorty. Nemocnice a s ní i naši cévní chirurgové se tak

zařadili mezi několik málo světových pracovišť, kde jsou roboticky asistované

cévní rekonstrukce prováděny. Ta se dají spočítat na prstech jedné ruky. Do

budoucna zdejší lékaři plánují rozšíření „sortimentu“ takových zákroků i na

další typy cévních rekonstrukcí. Jinak se pracoviště Na Homolce věnuje

převáţně všeobecné chirurgii, urologii a gynekologii, občasně kardiochirurgii a

neurochirurgii.

Prvním vedoucím lékařem týmu pro robotickou chirurgii byl v nemocnici

Na Homolce MUDr. Petr Štádler, který v roce 2005 provedl v České Republice

první roboticky asistovanou cévní rekonstrukci a spolu s kolegy MUDr. Petrem

Vitáskem a MUDr. Pavlem Matoušem stále provádějí robotické cévní

rekonstrukce pánevních tepen a aorty. Další oddělení pracující s robotem jsou

Všeobecná chirurgie (vedoucí MUDr. Michal Toběrný), Gynekologie (vedoucí

MUDr. Daniel Struppl), Urologie (vedoucí MUDr. Ivan Kolombo)

a Kardiochirurgie (vedoucí prim. MUDr. Štěpán Černý). Zkušenosti těchto

lékařů s robotickým systémem jsou publikovány na stránkách Nemocnice Na

Homolce (viz [17]).

V současné době operuje ve světě cca 400 robotů, přičemţ zhruba 200

jich je v USA, a více neţ 100 v Evropě. První z nich byl nainstalován v roce

1998 v Lipsku1. Nejvíce jsou systémy daVinci rozšířeny v Itálii, kde jich je 23,

dále devět v Německu a sedm ve Francii. Zbytek Evropské disponibility robotů

je pak rozmístěn do Velké Británie, Belgie, Holandska, Švýcarska, Dánska,

Norska, Švédska, Španělska, Turecka i Rumunska a samozřejmě do České

republiky.

5.1.7 Původní záměr vývoje systému daVinci

Systém daVinci byl původně navrţen pro práci na letadlových lodích

americké armády, kde by bylo příliš neekonomické, aby kaţdá letadlová loď

měla vlastního vyškoleného chirurga. Tento specialista byl však na různých

lodích potřeba tak často, ţe namísto náročných dlouhých leteckých přesunů

1 Zdroj: NNH, <

http://www.homolka.cz/cz/centrum_roboticke_chirurgie/?p=3371 >

32

chirurga na příslušnou loď, kde byl potřeba, byl spuštěn tento projekt, se

záměrem vykonávat operaci z pozemní základny za pomoci satelitu (viz

kapitola 5.1.2). Civilní verze robota je k dispozici od roku 2000.

5.2 Pomocné roboty

5.2.1 Robot ve stomatologii

Robot CEREC je u nás celkem běţně pouţívaným robotem, pomáhajícím

ve zdravotnictví, konkrétně ve stomatologii. Robot dokáţe během jedné

návštěvy pacienta navrhnout a vyrobit celo-keramickou plombu, korunku

i faset. Celý jeho produkt pak stomatolog pouze nasadí a přilepí pacientovi. Ti

vidí výhodu hlavně v tom, ţe se výrazně zkrátí doba pobytu u lékaře

a následky po zákrocích jsou daleko mírnější neţ při zásahu dentisty.

Primární úkol robota je usnadnit výrobu keramických zubních korunek

a zrychlit tím ošetření pacienta. Název CEREC je zkratkou slov Chairsdie

Economical Restoration of Esthetic Ceramics1. Standardní lékařský postup je

při takovém zákroku zhotovení otisku defektu pacienta a jeho následné zaslání

do laboratoře, kde za několik dní lékaři zhotovili výplň. Ta byla pacientovi

umístěna do úst a jeho lékař zhodnotil, zda je provedena správně. Namísto

toho si robot zhotoví snímky očištěného defektu, tyto následně zpracuje a na

jejich základě vytvoří model náhrady a navrhne řešení. Lékař návrh můţe

opravit dle potřeb a anamnézy pacienta (např. změnit barvu, aby byla

v souladu s chrupem pacienta). Poté stomatolog odešle data do obráběcího

modulu robota (viz obrázek 8), kde dochází k vytváření konkrétní náhrady dle

zadaných údajů. Náhrada se vytváří z keramických polotovarů a její

vyhotovení trvá jen několik minut. Dentista zhotovenou náhradu umístí na

místo určení, kde ji připevní speciálním lepidlem. Pokud je lékař i pacient

spokojen, nechá se lepidlo pod UV lampou ztvrdnout a zákrok je hotov.

Jednou z předních výhod je vysoká hygiena oproti standardním

postupům, kdy náhrada projde rukama několika lidí. Keramické polotovary

jsou velmi kvalitní, ale hlavně vţdy stejně kvalitní – záruka na výrobek od

robota CEREC je aţ 10 let, včetně biokompatibility s tkání pacienta.

1 Zdroj: Lekari-online.cz < http://www.lekari-

online.cz/stomatologie/zakroky/cerex >

33

Vysoká pořizovací cena robota (cca 3 milióny) je zatím důvodem toho, ţe

na naší republice je zatím pouze 16 stomatologických pracovišť pouţívajících

tyto roboty.

5.2.2 Systémy měření tlaků taktilními senzory ve zdravotnictví1

Jiţ zde byly zmíněny taktilní senzory coby snímače tlaku pro namáhané

svaly. Tyto senzory mají ve zdravotnictví ještě další vyuţití. Jedním z nich je

měřící systém pro měření statických a dynamických tlaků s uţitím

v biomechanice.

Měření rozloţení tlaků při styku lidského těla s okolím je jednou

z nejdůleţitějších diagnostických neinvazivních metod, především v oblasti

ortopedie. Slouţí k určení rozloţení váhy na ploskách chodidel, zaznamenání

dynamického průběhu rozloţení tlaků při lidském kroku, či ke zjišťování

vhodné polohy při sezení člověka. Konstrukce snímače je podobná jako

v případě měření rehabilitovaného svalu. Zařízení se skládá z podloţky

osazené taktilními senzory – elastomery. Ty mění svůj elektrický odpor na

základě působícího tlaku. Vyhodnocení rozložení tlaku na ploše snímače je

umožněno maticovou úpravou snímače, tj. rozdělením plochy snímače na

elementární čidla. Snímač je moţné s vlastní řídící jednotkou připojit přímo

1 JMO, Jemná mechanika a optika, 5/2004, ČVUT

Obrázek 8: Robot CEREC a jeho pracovní komora

http://www.fishersfamilydentistry.com/cerec.htm

http://www.lasergumdentist.com/CAD_CAM_CEREC.html

34

k PC. Zařízení je schopné pořídit v reţimu přímého zobrazení aţ 10 snímků za

vteřinu, v reţimu přímého zápisu na disk aţ 100 snímků za vteřinu. Tohoto

reţimu se vyuţívá zejména při sledování dynamických tlaků. Na 1GB lze

zaznamenat asi hodinu pozorování. Data se analyzují v PC dodatečně.

V reţimu krátkodobého měření s vysokou záznamovou rychlostí pak lze

zaznamenat aţ 300 snímků za vteřinu. Délka záznamu se pak můţe pohybovat

od jedné do deseti vteřin.

Pomocí tohoto zařízení mohou být okamţitě rozpoznány diagnózy jako

ploché nohy, skolióza, či nesprávné drţení těla. Takto je snadnější předcházet

trvalým následkům nebo jinak nenadálým situacím (např. vyhřeznutí

ploténky). Bude-li v budoucnu robot určovat diagnózu pacientů – minimálně

robot ortoped – měl by být vybaven tímto zařízením.

Spojením techniky měření tlaků taktilními senzory a rehabilitací pak robot

můţe usnadňovat rehabilitační kurzy pro pacienty s protézami. Dokonce

robotická protéza vybavená těmito senzory můţe mnohem více usnadnit ţivot

postiţenému. Pomocí taktilních senzorů protéza sama rozpozná jakým tlakem

ještě působit proti skořápce vajíčka a jakým tlakem ještě je třeba působit při

zvedání cihly.

5.2.3 Robotizovaný oblek

Tlakových senzorů vyuţívá také robotizovaný oblek vyvinutý v Japonsku,

určený pro ty, kdo o pacienty pečují, přemísťují a zvedají. Jde o systém

22 vzduchových pump, který si pečovatel doslova oblékne. Jeho svaly jsou pak

v přímém kontaktu se senzory, a pokud se zatnou, senzory vyšlou signál

pumpám, které se rozeběhnou. Proces zvedání těţkých předmětů je tak

mnohem snazší a i pacienti zaznamenají jistě příjemnější pocity, neţ kdyţ je

zvedá samotný robot. Pečovatel sice vypadá jako Robocop, ale i tak dle

výzkumu1 pacienti preferují takto oblečenou lidskou bytost namísto robotů

samotných.

5.2.4 Asistence při stravování

Roboty, určené pro pomoc stárnoucím a nemohoucím lidem, se objevily

ve velké míře na veletrhu „Home-Care & Rehabilitation Exhibition”

v Japonském Tokiu, v roce 2007. Obrovský úspěch sklidil robot My Spoon od

1 Zdroj: < http://cestovani.doktorka.cz/starnouci-japonsko-se-obraci-k-

nejmodernejsi-technologii/ >

35

firmy Secom Co. Tento robot, prodávaný v jak v Japonsku, tak i v Evropě1,

pomáhá starým nebo nemocným lidem jíst pomocí speciální ruky, na které má

upevněnu lţíci nebo vidličku. Tento robot získal také ocenění v kategorii

servisních robotů v roce 2006.

K ovládání tohoto robota můţe poslouţit joystick. V případě úplné

neschopnosti pohybu pacienta, lze robota naprogramovat tak, aby se s jídlem

zastavil v určité přednastavené pozici. Tyto dvě vlastnosti lze také kombinovat

tak, ţe si pomocí joysticku strávník vybere, co mu má robot podat. Zbytek uţ

stroj obstará sám.

Zatím se vede mnoho diskusí, ale i studie o tom, jak takový krmící robot

působí na psychiku lidí a to nejen starých či nemocných. Některé rodiny si

dokonce robota pořídily za účelem krmení malých dětí, u kterých probíhá

rozvoj osobnosti, a tím byl značně omezen velice důleţitý kontakt s lidmi.

Zanedbávána je tímto péče o dítě, neboť existují i roboty, které bdí nad

bezpečím dítěte2 a zatím neexistují ţádné směrnice upravující pouţívání

asistenčních robotů.

5.2.5 Pojízdné křeslo se systémem GPS1

Japonské firmy Fujitsu Ltd. a Aisin Seiki Co. vyvinuly společně robotické

kolečkové křeslo, schopné samo dojet namísto určení. K pohybu pouţívá

systém určování polohy GPS a před střetem s překáţkou ho chrání

ultrazvukové senzory – sonary. Další bezpečnostní prvek je napojen na

kamerový systém a za pomoci softwaru dokáţe rozpoznat červený signál na

semaforu. Robot pak zastaví a další jízda pokračuje buď rozpoznáním zeleného

1 Source: < http://www.daylife.com/photo/0fb72bCeMc3hA > 2 Zdroj: < http://www.tyden.cz/rubriky/veda-a-technika/technologie/prichazi-

era-robotu-lidstvo-na-ni-neni-pripraveno_96838.html >

Obrázek 9:Robot MySpoon

http://www.ubergizmo.com/15/archives/2006/12/my_spoon_robot_feeds_humans.htm

l

36

signálu, nebo slovním povelem. Slovními povely lze řídit a upravovat směr

jízdy během trasy a předejít tak situaci, kterou by musel řešit bezpečnostní

systém.

37

6 Budoucí uplatnění

6.1 Názory odborníků1

6.1.1 MUDr. Stanislav Czudek, CSc.

přednosta onkochirurgie, Mendel Oncological Center, Nový Jičín a lektor

Evropského institutu pro telechirurgii ve Strasbourgu:

Kdyţ poloţil Armstrong svoji stopu na Měsíci, nikdo netušil, co to bude

pro lidstvo znamenat. Kdyţ byla provedena Lindberghrova operace (operace

robotem na dálku přes Atlantik). Také nikdo netušil, co to bude pro lidstvo

znamenat. Určitě hodně. Je mi velice líto, ţe se nám první operaci "na dálku"

nepodařilo uskutečnit před Američany (z Francie do České republiky). Byli

jsme velice blízko cíle, ale politici a ekonomika rozhodli jinak – taková světová

priorita nemůţe přece jít směrem z Francie na východ (do České republiky),

ale na západ (do USA).

Tento druh chirurgie má v budoucnosti obrovské perspektivy. Osobně

více cítím s programem Evropské Unie „Dr. Congo“ – operace na dálku do

střední Afriky pomocí robotů, neţ s programem NASA – operace kosmonautů

na dálku, např. na Marsu…

V Evropě je několik center robotické chirurgie, která školí chirurgy

z celého světa. Jedním z nich je EITS (European Institute for TeleSurgery) ve

Strasbourgu. Jiţ celkem 10 let jsem lektorem v tomto Institutu, kde učíme

široké spektrum operací pomocí robota – operace ţlučníku, jícnu,

fundoplikace2, operace ţaludku, střev, kýly, atd. Určitou nevýhodou těchto

operací je jejich finanční a časová náročnost. Chce-li však česká chirurgie

drţet krok se světovou, musí mít centrum robotické chirurgie. Nemocnice

Homolka určitě kritéria takového centra splňuje.

6.1.2 Prof. MUDr. Ivan Čapov, CSc.

přednosta I. chirurgické kliniky Fakultní nemocnice u sv. Anny, Brno:

1 Zdroj: NNH,

< http://www.homolka.cz/cz/centrum_roboticke_chirurgie/?p=3376 >, doslovné

citace 2 Jedná se o miniinvazivní operaci při gastroesofageálním refluxu (návrat

ţaludečního obsahu do jícnu) u pacientů s brániční kýlou.

38

Jedině v těch zařízeních, kde je budována robotická chirurgie na základě

mezioborové spolupráce, má smysl. Profituje z ní samozřejmě i břišní a hrudní

chirurgie. V oblasti hrudní chirurgie se jiţ hovoří o tzv. "RATS – Robotic

Assisted Thoracic Surgery" (analogické k VATS). Předpokládám, ţe RATS se

bude týkat větších zákroků v pleurální dutině, tedy anatomických plicních

resekcí, zákroků na bránici a zákroků v mezihrudí (jícnová chirurgie, chirurgie

thymu, nádory mezihrudí). Bude se jednat tedy o operace sloţitější, kde bude

vyuţito RCh. V oblasti břišní chirurgie pak oblast chirurgie GIT, bariatrické

chirurgie, adrenalektomie apod.

6.1.3 Prof. MUDr. Miroslav Pacík, CSc.

přednosta Urologické kliniky Fakultní nemocnice Brno:

V urologii se nejedná jenom o budoucnost, ale i o současnost. Radikální

retropubická prostatektomie (operace prováděná u muţe s počínajícím

stadiem rakoviny prostaty s cílem toto onemocnění definitivně vyléčit) je ve

světě jiţ nyní absolutně nejčastěji prováděnou roboticky asistovanou operací

vůbec. Vzhledem k tomu, ţe rakovina prostaty je třetí nejčastější příčina úmrtí

muţe na zhoubný nádor v ČR, význam potřeby této operace vysvítá poměrně

jasně. V souvislosti s chystaným programem časné detekce karcinomu

prostaty u informovaného pacienta v ČR lze doufat, ţe dostupnost této

operace prováděné roboticky se i u nás rozšíří jako jinde ve světě.

6.1.4 Marek Šetina, CSc.

Primář Kardiochirurgického oddělení Nemocnice České Budějovice, a.s.:

Postavení robotů v kardiochirurgii je sloţitější neţ v ostatních

chirurgických oborech. Je to logické. I přesto, ţe existuje několik pracovišť,

která se endoskopickými technikami intenzivně zabývají, ani endoskopie

nedoznala v kardiochirurgii většího rozšíření. To je dáno určitými specifiky

kardiochirurgie (mimotělní oběh, nutnost srdeční zástavy apod.).

Vzhledem k technickým limitům současné generace robotů

i k nezanedbatelným finančním nákladům se nezdá pravděpodobné, ţe by

v krátkodobém výhledu došlo v kardiochirurgii k jejich většímu uplatnění.

Je ale nesporné, ţe význam nových technologií v medicíně se bude

zvyšovat. Se zlepšenými technickými schopnostmi bude i uplatnění robotů

narůstat. Vývoj dalších generací robotů bude ale náročný a nákladný.

39

Předpokládám, ţe zapojení robotů do široké, rutinní kardiochirurgické

praxe je pravděpodobné, ale bude to v horizontu mnoha, pravděpodobně

desítek, let.

6.2 Ovládání robotů myslí

Zařízení NIA (Neural Impulse Actuator) od firmy OCZ Technology je

schopno rozpoznat mozkové vlny na podobném principu jako EEG. Dnes je

velice známá hra, kde pomocí mysli proti sobě na stole posunují kuličku dva

protihráči. Princip spočívá v naprosté soustředěnosti. Zařízení bylo původně

vyrobeno se záměrem pro pouţívání v lékařství, ale zatím se pouţívá jako

herní ovladač – nahrazuje myš, joystick i klávesnici najednou. K uvedení na

trh jako prostředek k ovládání her se firma rozhodla proto, aby své zařízení

mohla otestovat a zdokonalovat. Jde o zajímavý marketingový tah, protoţe

vášniví hráči jsou ochotni utratit neskutečné částky jen pro lepší poţitek ze hry

a ovládání hry pouze pomocí mysli je opravdu lákavá nabídka.

Pokud toto zařízené bude úspěšné, čemuţ zatím vše nasvědčuje, jeho

moţnosti vyuţití budou velmi široké. Lidé nacházející se téměř ve vegetativním

stavu, komunikující pouze pomocí očních víček by se mohli domluvit s okolím

pomocí hlasového syntetizátoru (pouze by mysleli na to, co chtějí říct a počítač

by myšlenku reprodukoval), stali by se nezávislými a jejich kvalita ţivota by se

podstatně zlepšila.

I kdyţ uţ po cca šestihodinovém tréninku lze bez problému ovládat

libovolnou hru či simulátor aniţ by se hráč čehokoliv dotkl, je tento projekt

zatím stále ve fázi vývoje a o napojení na roboty zatím mluvit nemůţeme.

Pocity při ovládání jsou podobné, jako kdyţ se člověk soustředí na to, aby

natáhl ruku.

40

7 Závěr

Vývoj robotů neustále roste. V současné době se vynakládají prostředky

na výzkum konativních robotů. Konativní roboty jsou roboty, jejichţ cílem je

snaha (z lat. konatus = snaha, úsilí). Robot si sám klade cíle, kterých chce

dosáhnout a následně řeší problematiku cest vedoucích k tomuto cíli. Pokud

tuto hypotézu aplikujeme do zdravotnictví, měl by takový robot být schopen

zastat práci všech lidí v nemocnici. Nalézt pacienta a při vyšetření najít

problém, např. zanícený přívěsek slepého střeva, udělat předoperační

vyšetření, lokalizovat přesně apendix a provést operaci. Stejně tak by měl

vytřít chodbu, kdyţ uvidí, ţe není čistá. Samozřejmě se stanovením priorit cílů.

Takové chování jiţ bude srovnatelné s jednáním lidí. Člověk si sám stanovuje

cíle, aniţ by měl předem určeno co má nebo nemá dělat. Roboty budou (by

byly) vzájemně propojeny, takţe nebude docházet k interakcím, ale naopak

k dokonalým shodám.

V lékařství je robotika zaváděna pro usnadnění práce a pohodlí. Nebude

tak nikdy na prvním místě, protoţe jsou stále odvětví, kde bude robotů

zapotřebí více. Jde o rizikový faktor. V oblasti nukleárního výzkumu,

podmořského a kosmického výzkumu, armádního průmyslu a dalších má robot

vţdy přednost před lékařstvím. V těchto oblastech robot zabraňuje vzniku

neštěstí, kdeţto ve zdravotnictví většinou pomáhá s operacemi chirurgů,

rehabilitací svalů apod. To jsou aspekty, kde se řeší problém jiţ vzniklý a jde

o zlepšení kvality ţivota nebo o zmírnění nutných nepříjemností. Jelikoţ

nemoci i přirozená smrt patří k ţivotu, kapacita planety je omezená, nebude

tento účel pro roboty nikdy na prvním místě.

41

8 Zdroje

[1] KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008 (ISBN 80–248-0626–6)

[2] Internet: Wikipedie: Robot, < http://cs.wikipedia.org/Robot >

[3] ŠOLC F., ŢALUD L.: Robotika. VUT Brno, 2002

[4] Internet: Věda.cz < http://www.veda.cz/article.do?articleId=11349 >

[5] Internet: Automatizace < http://www.automatizace.cz/article.php?a=667 >

[6] Časopis: The IMAPS International Journal of Microcircuits & Electronic

Packaging, Volume 20, No. 1, 1997, International Microelectronics and

Packaging Society (anglicky)

[7] Internet: Věda.cz < http://www.veda.cz/article.do?articleId=14517 >

[8] Časopis: JMO, Jemná mechanika a optika, 5/2004, ČVUT

[9] Internet: Lekari-online.cz

< http://www.lekari-online.cz/stomatologie/zakroky/cerex >

[10] Internet: Doktorka.cz < http://cestovani.doktorka.cz/starnouci-japonsko-se-

obraci-k-nejmodernejsi-technologii/ >

[11] Internet: DayLife.com < http://www.daylife.com/photo/0fb72bCeMc3hA >

(anglicky)

[12] Internet: Týden.cz < http://www.tyden.cz/rubriky/veda-a-

technika/technologie/prichazi-era-robotu-lidstvo-na-ni-neni-

pripraveno_96838.html >

[13] KÁRNÍK, L., KNOFLÍČEK, R., MARCINČIN, J., N., Mobilní roboty, Opava: MÁRFY

SLEZSKO, 2000 (ISBN 80-902746-2-5)

[14] SKAŘUPA, J., MOSTÝN, V., Teória priemyslových robotov. 1. vydanie. Edícia

vedeckej a odbornej literatúry, Strojnícka fakulta TU v Košiciach, Vienala

Košice, 2001 (slovensky)

(ISBN 80-88922-35-6)

[15] Internet: Wikipedie: Karel (programovací jazyk)

< http://cs.wikipedia.org/wiki/Karel_(programovací_jazyk) >

[16] Internet: MM Spektrum < http://www.mmspektrum.com/clanek/robotika-ve-

zdravotnictvi-dalsi-pokrok-chirurgie >

[17] Internet: Nemocnice na Homolce

< http://www.homolka.cz/cz/centrum_roboticke_chirurgie/?p=3355 >

[18] Časopis/Internet: ATP Journal: < http://atpjournal.sk/casopisy/atp_03/pdf/atp-

2003-2-70.pdf > (slovensky)

[19] NOVÁK-MARCINČIN, Jozef – SMRČEK, Juraj, Biorobotika – teória, princípy

a aplikácia v technickej praxi, Košice, 1998. (slovensky)

42

[20] Internet: 21.stotení

< http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2006042109 >

[21] Internet: The Intuitive Surgical < http://www.intuitivesurgical.com > (anglicky)

[22] Zdroj: Nemocnice Na Homolce,

< http://www.homolka.cz/cz/centrum_roboticke_chirurgie/?p=3371 >

[23] Internet: Fishers Family Dentistry

< http://www.fishersfamilydentistry.com/cerec.htm > (anglicky)

[24] Internet: Laser Gum Dentist

< http://www.lasergumdentist.com/CAD_CAM_CEREC.html >(anglicky)

[25] Zdroj: Nemocnice Na Homolce, doslovné citace názorů lékařů

< http://www.homolka.cz/cz/centrum_roboticke_chirurgie/?p=3376 >

[26] Internet: OCZ,

< http://www.ocztechnology.com/products/ocz_peripherals/nia-

neural_impulse_actuator > (anglicky)

[27] LIN, Michael:

< http://hothardware.com/Articles/OCZ_NIA_BrainComputer_Interface/

> (anglicky)

[28] Časopis: BSMEE, ActaTechnicaBelcica, European Journal of Mechanical

and Environmental Engineering, Vol. 41. No1, 1996, ISSN 0035-3612

43

9 Seznam obrázků

Obrázek 1: Schéma zapojení aktivních členů pro pohyb robota.

Zdroj: http://atpjournal.sk/casopisy/atp_03/pdf/atp-2003-2-70.pdf

Obrázek 2: Diferenciální podvozek.

Zdroj: KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 62

Obrázek 3: Kolečkové křeslo s Ackermanovým podvozkem.

Zdroj: KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 72

Obrázek 4: Všesměrová kola.

Zdroj: KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 80

Obrázek 5: Průzkumný robot na všesměrových kolech

Zdroj: KÁRNÍK, Ladislav, Servisní roboty, Ostrava, 2008, str. 88

Obrázek 6: Tenzometrický senzor s elastomery.

Zdroj: Časopis: The IMAPS International Journal of Microcircuits &

Electronic Packaging, Volume 20, No. 1, 1997, (anglicky), str. 41

Obrázek 7: Systém daVinci.

Zdroj: http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2006042109

Obrázek 8: Robot CEREC a jeho pracovní komora.

Zdroj: http://www.fishersfamilydentistry.com/cerec.htm a

http://www.lasergumdentist.com/CAD_CAM_CEREC.html

Obrázek 9: Robot MySpoon.

Zdroj:http://www.ubergizmo.com/15/archives/2006/12/my_spoon_robot_feeds

_humans.html

10 Obrázková příloha

10.1 Robot Bear1

1 Zdroj: http://staff.fcps.net, http://www.richardbanks.com,

http://robocam.blogfa.com, http://www.lifeinthefastlane.ca, http://armytimes.com

10.2 Robot daVinci1

1 Zdroj: < http://www.21stoleti.cz/view.php?cisloclanku=2006042109 >

10.2.1 Robot daVinci v nemocnici Na Homolce