Роботов — в работу! Заложена платформа медицины будущего.

Участники заседания отмечали, что стремительное технологическое развитие в мире, появившиеся возможности использования искусственного интеллекта и информационных технологий определили вектор развития новой платформы в отечественном здравоохранении, связанный с роботизированной техникой, аддитивными биотехнологиями, “облачными” коммуникациями, цифровым моделированием операций, “дополненной реальностью” и т.п.

К сожалению, несмотря на отдельные прорывные разработки, Россия пока не входит в число лидеров этого стратегического направления в мире, где уже действуют 4149 систем для робот-ассистированной хирургии (только в США их 2563) и за год выполняется более 750 тысяч операций. В нашей стране всего 26 роботических систем, в 2016 году проведена 1581 операция, планируется, что в 2017-м их количество вырастет на 50%.

Российскую медицину необходимо ставить на цифровую платформу, убеждены отечественные ученые. Об этом заявили многие выступавшие, в том числе ректор Московского государственного медико-стоматологического университета им. А.И.Евдокимова член-корреспондент РАН профессор Олег Янушевич, который представил общую концепцию проекта “Здравоохранение 4.0”. Она включает использование роботизированной техники, цифровое моделирование операций, аддитивные биотехнологии (биопечать), возможности дополненной реальности в помощь хирургу, облачные коммуникации, кибербезопасность медицинских данных, проведение диагностики с помощью Big Data и многое другое.

В основу предлагаемой концепции должна быть положена Цифровая роботическая платформа. ЦРП — это совокупность компонентов, как то: набор комплектующих, типовые конструктивные и технологические решения, оборудование, применяемое для полного цикла хирургического вмешательства — диагностики, планирования, хирургического воздействия, контроля.

По убеждению О.Янушевича, если задуманное удастся осуществить, то будут созданы условия для технологического прорыва в отечественной медицине, что приведет к снижению показателей смертности и увеличению продолжительности жизни граждан.

— Чего мы хотим достичь? По-простому, это — формирование “умной больницы”, приходя в которую на диагностику пациент может получить и предварительный диагноз (с использованием анализа больших баз данных по разным заболеваниям, по различным генотипам человека), и программу профилактики, и смоделированную индивидуальную карту лечения, в том числе с помощью роботических систем. Это и создание “умной операционной”, и комплексов ранней диагностики. 

Применение медицинских роботов позволяет не только поставить правильный диагноз, но и провести малоинвазивное вмешательство, до трети сократить ошибки хирурга во время операции, а также время госпитализации и реабилитации после сложных операций — с нескольких недель до нескольких дней. При этом в десятки раз уменьшаются кровопотери при операциях и увеличивается точность сложных манипуляций, где очень высок риск возникновения осложнений. 

Олег Янушевич рассказал о роботизированном хирургическом комплексе “Ломоносов”, созданном при участии Самарского государственного медицинского университета, Московского государственного медико-стоматологического университета и МГТУ “СТАНКИН”, который был представлен на выставке в ноябре прошлого года. Его действия точнее человеческих почти в 10 раз! Он способен делать сложные хирургические манипуляции с точностью до миллиметра. “Ломоносову” нужно лишь задать операцию, которую следует произвести, а дальше механизм сделает все самостоятельно. Докладчик отметил, что за последние три года собственные роботические комплексы создали четыре научных коллектива.

— Через несколько лет инженеры могут создать прототип комплекса, который сам будет делать операции, — сказал О.Янушевич.

По его словам, сегодня основная работа ученых сосредоточена на создании периферии (программного обеспечения и сменных механизмов) для систем, которые смогут самостоятельно проводить хирургические вмешательства. 

— Поэтому мы работаем не просто над ассистирующими роботическими системами, но именно над роботами, которые будут заменять хирургов, — подчеркнул ученый. — Это основное направление робототехники для медицины. В нем преуспела Япония. Мы, в частности, сотрудничаем с Токийским университетом, где сейчас занимаются эндоваскулярной роботической программой. 

По мнению докладчика и его коллег-разработчиков, для достижения поставленных целей научное сообщество на базе профильных отделений РАН должно сформировать концепцию технологического прорыва, определить ключевых его участников и вместе с Минздравом сформировать основные компоненты концепции, разработав программу внедрения и модернизации системы здравоохранения.

При реализации концепции, подчеркнул докладчик, важна разработка не только конкретного прибора-робота, но и его отдельных компонентов: оптических систем, дополнительных датчиков, аналитических систем.

По мнению О.Янушевича, разработка концепции ЦРП поможет дать преимущества внутренним индустриальным партнерам, а созданные в результате совместной работы мощности должны быть использованы в интересах не только медицины, но и других отраслей гражданской промышленности. 

Соответствующая программа может быть рассчитана на 7-10 лет, она должна включать в себя работу по созданию конкретных систем. Сегодня уже есть прототипы для роботизированной лазерной челюстно-лицевой хирургии, нейрохирургии позвоночника, головного мозга. Ведется разработка клеточных биопродуктов. Предполагается, что к 2025 году в России появится “умная операционная” на базе цифровой роботической платформы.

— В центре работы над этой платформой должна быть РАН со всеми отделениями, — подчеркнул Олег Олегович, — потому что без взаимодействия друг с другом медики решить поставленные задачи не смогут. Параллельно необходимо развивать применение биоклеточной хирургии и использование клеточных технологий. Только в альянсе мы сможем сформировать грамотную концепцию и представить ее правительству и стране. 

Олег Янушевич предложил создать рабочую группу по робототехнике в медицине, которая разработает концепцию взаимодействия отделений по созданию цифровой роботической платформы для здравоохранения и определит приоритеты финансирования соответствующей программы.

Роботическим технологиям в лечении сердечно-сосудистых заболеваний было посвящено выступление генерального директора Национального медицинского исследовательского центра им. В.А.Алмазова академика Евгения Шляхто. Он рассказал, что, по статистике, в мире каждые 36 секунд начинается роботическая операция. На сегодня выполнено уже 5 миллионов операций, только в 2017 году их сделано 875 тысяч. В США ежегодно выполняются 1700 кардиологических операций. В этой области вышла 1601 публикация по урологии, 490 — по кардиохирургии, 391 — по общей хирургии, 321 — по гинекологии и 197 — по торакальной хирургии. 

— Мы должны думать о том, — подчеркнул Е.Шляхто, — насколько роботизация будет функциональна и востребована, безопасна и надежна в работе, удобна и экономически целесообразна. Ведь ожидания, которые были среди специалистов, в значительной степени не оправдались: роботизация в медицине гарантирует пока 60% безопасности для пациентов. Этот факт ограничивает развитие данного направления. 

Одна из областей кардиологии, где сегодня уже широко применяется робототехника, — реконструктивные операции на клапанах сердца, при врожденных пороках и при онкологических заболеваниях сердца. Стремительно развивается область роботехники в аритмологии. Роботы сокращают время подготовки хирурга, позволяют снизить рентгеновскую нагрузку на врача.

С 2010 года в НМИЦ им. В.А.Алмазова действует роботическая хирургическая система da Vinci S (это один из первых роботов, который был установлен в России) и система Sensei (Hansen). Они активно используются и служат в том числе для подготовки квалифицированных врачей, рассказал Евгений Шляхто. За восемь лет выполнено более 1500 робот-ассистированных урологических, гинекологических, общехирургических и кардиохирургических операций.

В 2017 году в НМИЦ им. В.А.Алмазова был создан Центр роботической хирургии с кафедрой урологии и роботической хирургии. В нем идет обучение консольных хирургов, ассистентов и операционных медсестер со всей России. Проводятся также выездные циклы, обучены уже более 75% роботических урологов в РФ. 

В Санкт-Петербурге создается кластер “Трансляционная медицина”, куда входят шесть крупных научных центров и институтов, восемь вузов, три фармацевтические компании, производители медицинских изделий и Центр трансфера технологий. Одним из основных направлений работы этих организаций является создание роботов для медицинских целей.

— К сожалению, соответствующей робототехники российского производства нет, — посетовал Е.Шляхто. — Есть мировые образцы. Поэтому мы работаем над созданием “Платформы 4.0”, чтобы на этой базе развивать современную отечественную робототехнику. Мы не собираемся копировать иностранные разработки — это бессмысленно — а будем создавать то, что в значительной степени эффективнее. Но это очень непросто. 

Характеризуя изменения, к которым приведет роботизация, академик употребил эпитеты “другое видение”, “новый образ мышления и действий”. 

— Где-то робототехника — помощник, а где-то — замена медицинскому персоналу. В 2019 году в Германии откроется “умный госпиталь”, где на посту вместо сестры будет сидеть робот, где доставка пищи, медикаментов осуществляется робототехникой. Мы этим, кстати, тоже занимаемся, — сказал он и заключил, что одному Центру роботической хирургии задачу не решить. Это возможно “только в кластере, под крышей РАН”.

Заведующий кафедрой урологии Московского государственного медико-стоматологического университета, член-корреспондент РАН, профессор Дмитрий Пушкарь рассказал о том, что развитие роботизации в мире пошло по нескольким основным направлениям. 

— Первое — это копирование американского da Vinci. Второй путь — изменение характеристик видимости для врача: новые камеры позволяют видеть не в 3D, а в 4D с круговым обзором. Третий — непосредственная визуализация: МРТ, рентген и КТ располагаются прямо в операционном столе, — объяснил Д.Пушкарь, охарактеризовав тенденции мировых разработок в этой области.

Что касается искусственного интеллекта, то, по словам профессора, эта задача решена только в диагностике: например, гистосканирование (данные 5 миллионов простат введены в память аппарата для сравнения с данными о предстательной железе пациента). 

Он рассказал о робот-ассистированной хирургии на примере робота da Vinci и о своей разработке — мобильном роботе для хирургических операций, позволяющем врачу осуществлять мельчайшие манипуляции на тканях.

Ученые МГМСУ, Института конструкторско-технологической информатики РАН, Технопарка “ПЕНЗА” и БТ “Сколково” за последние годы создали пять новых роботов, копирующих работу da Vinci, который знаменит тем, что преобразует движение рук специалиста в микродвижения. А хирургический робот, созданный профессорами Дмитрием Пушкарем и Сергеем Шептуновым, может лучше контролировать пространство и ткани. Весит он не более 50 килограммов и крепится на обычный стол. Точность выполнения операций — до микрона. 

— Da Vinci стоит около 3 миллионов долларов. Стоимость нашей разработки ниже, и мы думаем, что она войдет в систему обязательного медицинского страхования, — сказал Д.Пушкарь, отметив, что “это не аналоговая, а абсолютно цифровая машина”.

Почувствует ли робот, что иголка не доведена хирургом до конца? 

— Почувствует! — открыл секрет Дмитрий Юревич. — Сегодня отечественный робот — это рабочий прототип на пути к искусственному интеллекту.

Впрочем, российские роботы еще нескоро получат применение — прежде, чем использовать их для лечения человека, нужно провести многие десятки операций на животных. 

Директор Института конструкторско-технологической информатики РАН академик Сергей Шептунов дополнил выступление Дмитрия Пушкаря.

— Мой доклад озаглавлен “Российская платформа: мечта или реальность?”, — сказал Сергей Александрович. — Я представляю большой коллектив разработчиков, в составе которого ученые и специалисты ИКТИ РАН, отделения нанотехнологий и информационных технологий РАН, кафедры урологии МГМСУ, Пензенского “ЦДИ”, НПЦ “Биомедицинские технологии (Сколково), и позволю себе заявить: испытания в Пензе показывают, что отечественная платформа — реальность. 

Сергей Шептунов подчеркнул, что созданы основные элементы робота: цифровая конфигурация, манипуляторы, контроллеры, блоки управления и пр. — все они российские. В первых числах марта 2018 года проведено испытание российского хирургического ассистирующего комплекса на живом животном: робот вернул свинье Розе возможность забеременеть. Российским ученым предстоит еще решить множество сложных проблем, чтобы провести операцию на человеке. Средний срок разработки робота — от 7 до 10 лет. Например, da Vinci работает уже 20 лет, в него вложены сотни миллионов долларов.

По словам академика, он функционально ограничен — хорош для урологии и гинекологии, но с более сложными операциями не справляется. 

Адаптация традиционной архитектуры роботов для платформенного решения не очень приемлема, потому что есть ограничения с размерами самого манипулятора. Копирование существующих образцов равно повторению архитектуры 10-летней давности и бессмысленно, считает академик. Китай, например, в отличие от многих других стран не пошел по пути копирования da Vinci, а принялся создавать собственные оригинальные проекты. В Китае всего 35 роботов da Vinci, и принято решение их больше не закупать.

Российский проект поддержан Советом при Президенте РФ по модернизации экономики, Минздравом, ФАНО, ключевыми министерствами и ведомствами России, его курирует вице-премьер Аркадий Дворкович. В самом начале в работы инвестировал Минпромторг, фундаментальные направления исследований финансировала РАН, три года оказывал поддержку РФФИ. Когда же проект вышел на стадию прикладных разработок, финансироваться он стал в основном за счет спонсорской помощи и привлечения денег партнеров. 

Для реализации созданных роботизированных технологий потребуются от 2 до 5 миллионов долларов. Основная стоимость — международные испытания, получение патентов и т.д. Всего потребуются 800-900 миллионов рублей. “Я настаиваю: это не должны быть государственные средства”, — подчеркнул С.Шептунов. “Наша задача, — сказал он, — без государственных денег довести проект до ОМС. Это не бравада, а простой расчет”. У инвесторов более эффективные финансовые инструменты, чем у государства, объяснил ученый.

Директор Клинического медицинского центра МГМСУ академик Владимир Крылов, рассказывая о робот-ассистированной нейрохирургии, напомнил, что одна из первых роботоустановок была разработана нашим профессором Зерновым в 1908 году, а академик Федор Сербиненко в 1976 году получил Государственную премию за разработку отделяемого баллон-катетера, с чего началась эпоха эндоваскулярной хирургии.

Сегодня разработки в области робот-ассистированной нейрохирургии активно ведутся в Клиническом медицинском центре МГМСУ, Московском государственном технологическом университете “СТАНКИН”, в Лаборатории медицинских компьютерных систем МГУ, НИИ ядерной физики им. Д.В.Скобельцына.

МГМСУ вместе с партнерами создал универсальный автоматизированный робототехнический хирургический комплекс, который позволяет имитировать движения хирурга с точностью до 100 микрон. Разработан стенд для проведения робот-ассистированных операций со столом и фиксирующими системами (полный охват тела пациента рабочей зоной робота). Сделан прототип рабочей станции хирурга, куда загружаются программные модули, и отечественная система имитации различных операций на позвоночнике, головном мозге, основании черепа. “Все это является составляющей частью новой роботической операционной, которую мы создаем”, — отметил В.Крылов.

В 2018 году планируется разработать действующий прототип универсального ручного хирургического комплекса (А-УРХК) для стереотаксической биопсии головного мозга на фантомах головы пациента. Будет совершенствоваться и разрабатываться дополнительное программное обеспечение. К 2020 году планируется первое клиническое применение А-УРХК для стереотаксической биопсии мозга.

Директор НОКЦ пластической хирургии Первого МГМУ им. И.М.Сеченова академик Игорь Решетов посвятил свое выступление вопросам робото-ассистированной хирургии головы и шеи. Он рассказал о разработках Научного консорциума хирургических роботических систем, куда входят Первый МГМУ им. И.М.Сеченова, МГТУ им. Н.Э.Баумана, НИЦ “Курчатовский институт” и ряд других НИИ и НПО, в области хирургических роботических систем, хирургических лазеров и гибких эндо-вазоскопов.

Игорь Владимирович озвучил предложения консорциума в адрес Академии наук, в соответствии с которыми необходимо подготовить межведомственную программу, которая объединила бы лучшие отечественные разработки и обеспечила условия для внедрения в практику роботических хирургических систем.

В России — 50 тысяч больных, нуждающихся в радиотерапии и радиохирургии, рассказал член-корреспондент РАН Андрей Голанов и представил разработки АО “Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации”, которое в январе 2018 года завершило работы по первому этапу создания отечественного комплекса для лучевой терапии. Среди его разработок и гамма-терапевтический аппарат “Агат-ВТ”, детекторы ионизирующих излучений, гамма-дефектоскопы и т.д. Многое из этого тоже связано с роботизацией. 

Заместитель министра здравоохранения Сергей Краевой заверил членов Президиума РАН, что Минздрав полностью поддерживает это направление, добавив, что проблему можно решать только комплексно. “Нам нужны разработчики и производители, — сказал он. — Необходимо также готовить специалистов новой формации, которые смогут качественно использовать новую технику”.

По мнению директора Департамента развития фармацевтической и медицинской промышленности Минпромторга Алексея Алехина, “вместе с Минфином необходимо проработать механизм финансирования” и решить проблемы в правоприменительной практике. Чиновник заверил ученых в том, что министерство готово поставить задачи всем своим промышленным предприятиям и НИИ для доведения разработок до внедрения.

В заседании принял участие гендиректор информационного агентства “Россия сегодня” Дмитрий Киселев, который рассказал о подготовке сюжета про применение робототехники для излечения вышеупомянутой свиньи Розы. Он считает, что РАН “накопила огромный потенциал в медицинской робототехнике, который нуждается в объединении”. Но, по его мнению, нужно создавать не рабочую группу, которая “будет перекладывать бумажки”, а единый роботический центр. Тогда исчезнут дублирующие функции, появится отечественный робот, который войдет в систему ОМС. 

На заседании президиума также выступил известный российский кардиохирург доктор медицинских наук Алексей Каратеев, отметивший, что беда отечественной медицины и промышленности в том, что нет необходимого уровня взаимодействия и миллионы тратятся на разработки, не находящие применения в клинической практике. Он также заявил, что локомотивами новых технологий являются университетские клиники.

Профессор МГТУ им. Н.Э.Баумана Геннадий Саврасов рассказал об опыте разработки микророботов и роботов-манипуляторов. Актуальным подходам к построению робото-медицинских систем было посвящено выступление директора Института автоматизации и робототехники МГТУ “СТАНКИН”, профессора Юрия Подураева.

Вице-президент РАН Владимир Чехонин назвал заседание Президиума РАН “эпохальным”. 

— Считаю, что сегодня созданы все условия для того, чтобы организовать структуру — будь то рабочая группа или что-то еще, — которая будет развивать имеющиеся наработки, — резюмировал В.Чехонин. — Я вижу, что это направление может быть своеобразной платформой для вхождения в Стратегию научно-технологического развития страны, которая сегодня создается. Материал накоплен большой, и данная платформа может быть в ближайшее время рассмотрена на межведомственном совете, который создается под руководством академика Александра Макарова и направлен на развитие нашей персонифицированной медицины. 

Президент РАН Александр Сергеев предложил включить в состав рабочей группы представителей органов власти, принявших участие в заседании. Он также считает, что вопрос, связанный с робототехникой, нужно обсудить на межведомственном совете под руководством А.Макарова. 

— У нас сейчас созданы семь межведомственных советов по стратегии, — сказал глава академии. — Один из них — по персонифицированной медицине. Советы начинают работать, и, более того, если успеем до июня обсудить и принять решение, то уже со следующего года, возможно, Минобрнауки организует соответствующие программы. Мне кажется, что степень готовности, которая сейчас есть у робототехники, достаточна для того, чтобы мы попытались эту программу выполнить.

По итогам заседания принято решение создать при Президиуме РАН Межведомственную рабочую группу по робототехнике в медицине под руководством вице-президента РАН В.Чехонина, утвердить состав Межведомственной рабочей группы по робототехнике в медицине и поручить ей в трехмесячный срок сформировать концепцию взаимодействия отделений РАН по созданию российской цифровой роботической платформы для здравоохранения. До 1 сентября 2018 года будет разработан проект программы развития отечественной робототехники в медицинских целях и определены приоритеты ее финансирования. После утверждения Президиумом РАН программа будет направлена в Правительство РФ для включения ее в государственную программу “Научно-технологическое развитие Российской Федерации”.