Передовой операционный театр созданн посредством Интернета вещей (IoT) инженерами автомобильной компании

До настоящего времени хирурги в своей работе могли полагаться только на свои индивидуальные навыки. Но теперь все изменится благодаря привлечению высоких технологий в операционный театр, а это командная работа тандема японской медицинской наукой и технологий связующего программного обеспечения.

Фото: Интерьер операционного театра Hyper SCOT в Токийском женском университете, оснащенного оборудованием по передовыми технологиями, включая роботизированную кровать, открытую установку МРТ и электролюминесцентное освещение. Более двадцати медицинских приборов объединены в сеть через OPeLiNK, образуя пространство, напоминающее кабину пилота самолета. Источник: www.japan.go.jp/tomodachi/2019/spring-summer2019

    

   Операционный театр - это гибридная операционная, оснащенная современным медицинским оборудованием для визуализации, что позволяет производить малоинвазивные операционные вмешательства, используя катетер или эндоскопом, под четким визуальным контролем. Такие системы оснащены установкой МРТ, УЗИ, С-дугами (операционными рентген-аппаратами), ангиографами.

В ближайшее время ожидается мировой дебют футуристической системы Smart Cyber Operating Theatre (SCOT®), где японские технологические компании внедрили концепцию Интернета вещей (Internet of Things, IoT) в передовой медицинский прикладной проект. В ней все медицинские устройства операционного театра соединены между собой посредством сети и огромный массив данных, касающийся хода операции и состояния пациента, может быть подвергнут оперативной комплексной обработке с целью повышения точности и безопасности хирургических манипуляций.

    Интернет вещей (IoT) представляет собой соединенную в одну сеть несколько уникально идентифицируемых устройств («вещей»), которые взаимодействуют между собой без участия человека. IoT это не просто набор датчиков, а сеть с аналитическими и управляющими системами, где идет внутренний обмен данным, принимаются решения и совершаются действия по управлению объектами. То есть появляются саморегулирование и элементы искусственного интеллекта.

SCOT – это система которая интегрирует открытый МРТ сканер и уникальную навигационную хирургическую систему с другими устройствами, используемыми в ходе оперативного вмешательства, в частности экспресс-диагностическую тест систему, 4K3D монитор микроскопа и кабину управления хирурга. Прототип системы был создан в 2016-м году, полностью сетевая стандартная модель была анонсирована в прошлом году. А в этом году новейшая версия  - Hyper SCOT со встроенной передовой роботехникой и ИИ уже доступна для клинических исследований в Токийском женском медицинском университете (Tokyo Women’s Medical University). В феврале этого года совместно с нейрохирургами из университета Васэды впервые система была успешно применена при малоинфазивной операции на головном мозге для лечения эссенциального тремора.  

   Эссенциальный тремор, известный также как семейный тремор весьма распространенное нейрологическое заболевание причина которого остается неизвестной. Проявляется в виде дрожания рук или пальцев, иногда наблюдается тремор мышц головы, дрожание голосовых связок и проявляется при попытке напрячь определенные группы мышц. В тяжелой форме эссенциальный тремор создает трудности при повседневной активности.

    В июне 2016 года американское Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) утвердило применение УЗИ устройства для лечения эссенциального тремора пациентов, не отвечающих на медикаментозное лечение. В ходе процедуры использовался МРТ сканер для получения изображения реального времени в ходе манипуляции для фокусирования ультразвука на очаге ткани мозга для его разрушения, как источника импульсов возбуждения скелетных мышц. Лечение с использованием транскраниальной, то есть без вскрытия черепной коробке, фокусированной ультразвуковой энергии проводится с постепенным увеличением энергии до тех пор, пока у пациента не наступает снижения тремора. 

Сейчас в операционной  приходится быстро принимать решения на основе массива данных, получаемых в единицу времени от различных устройств, но и в этом случае информации для принятия решения бывает недостаточно. По этой причине Токийский женский медицинский университет в коллаборации с Национальным научно-исследовательским институтом медицинского развития и другими университетами и компаниями, такими как Denso, Hitachi, Ltd. разработали так называемую «умную операционную» (smart treatment room), в которой аккуратность и безопасность будет обеспечена слаженностью взаимодействия устройств между собой и с медицинским персоналом, даже не присутствующим в операционной.

Основа «умной операционной» - два робота: операционный стол, который позволяет размещать оперируемого под открытый МРТ сканер непосредственно во время операции и робот промышленного типа с двумя руками, который может поддерживать руки хирурга во время работы. Hyper SCOT позволяет получать МРТ изображение мозга пациента во время процедуры, которые выводятся на стену с высоким разрешением и хирурги могут оперативно увеличить или изменить ориентацию изображений в ходе операции.

Фото: Мониторы сверхвысокой 4K четкости на которых собрана информацию от различных медицинских устройств в театре SCOT. Экран навигации хирургии, наряду с ЭКГ (электрокардиограммой) и другими физиологическими данными, может быть доступен одновремнно удаленно расположенным медицинским центрам. Источник: www.japan.go.jp/tomodachi/2019/spring-summer2019

 

«Даже под микроскопом достаточно сложно определить границы опухоли и здоровой ткани, иссекать которую критично, когда это нервная ткань. По этой причине нам очень важно использовать МРТ в процессе операции, но корректная и оперативная обработка информации еще более критичная. Наша задача – создать новые глаза, мозг и руки хирургу, но выбирать их нужно с большой осторожностью» - комментирует профессор факультета Передовой техно-хирургии Мурагаки Ёсихиро (Muragaki Yoshihiro). 

На момент создания проекта в 2000-м году он назывался Интеллектуальный операционный театр в версии Classic SCOT и был инициирован с целью улучшения взаимодействия между устройствами, используемыми в медицинском театре, но позже команда разработчиков добавила такие функции, как мультикамеры, которые могут отправлять изображения удаленным консультантам, обычно старшим хирургам, которые со стороны  видят общую картину и дают наставления в режиме реального времени. С 2000 года эта технология использовалась примерно в 1900 случаях, в основном при операциях на головном мозге.

Помимо университетов в проект вошел ряд высокотехнологических компаний, таких как Hitachi, Canon Medical, Air Water и особый вклад сделала компания Denso, которая  создала платформу OpeLiNK, базирующеяся на промышленной автоматизированной технологии ORiN, платформа созданная по поддержке NEDO -  Организация по развитию новых энергетических и промышленных технологий.

 «Если бы одна компания попыталась сделать это в одиночку, она бы использовала только свои собственные технологии и не допустить соперников», - говорит проф. Мурагаки. «В этом случае невозможно было бы интегрировать весь спектр необходимых технологий. Вот почему государственные учреждения имеют жизненно важное значение для такого рода проектов открытых инноваций. Они действуют как рама в традиционном японском складном веере sensu, сохраняя все вместе, пока проект разворачивается».

Платформа, объединяющая все устройства OPeLiNK® интерфейс называют «мозгом» SCOT. Основная технология данного интерфейса - ORiN (Open Resource interface for the Network), которая, как промышленное связующее программное обеспечение используется на умных фабриках по всему миру. Движущими силами развития SCOT были известный японский производитель автомобильных компонентов DENSO CORPORATION и команда профессора Мурагаки. 

Окамото Джун (Okamoto Jun), Ph.D. в инженерии, который является частью команды, говорит: «Хирургическая навигация похожа на автомобильную навигационную систему, потому что она показывает точное местоположение тела, на котором выполняется операция. В то же время система действует и как регистратор полета на самолете, ведя учет всех деталей, таких как путь электрического скальпеля и выводит это на общий экран, так что все можно точно проверить как во время и так после операции. Информация, которая ранее была известна только опытным хирургам, преобразуется в данные становятся доступными широкому кругу врачей».

Другой член группы разработчиков, Окуда Хидеки (Okuda Hideki), генеральный директор департамента медицинского бизнеса в DENSO CORPORATION, рассказывает о том, как его компания, автомобильная фирма, подошла к области передовой медицины: «В автомобильном бизнесе безопасность и жизнь людей важнее всего на свете. Соответственно, японский сектор автомобилестроения, с его главной заботой о безопасности и надежности, уже имеет право на разработку медицинских решений, которые также спасают человеческие жизни. Автомобильная индустрия уже расширяет свою концепцию «автомобиля» от просто мобильного устройства до сервиса, использующего приложения. Медицина является частью этого - наступает эпоха, когда новые ценности создаются путем введения Интернета вещей. В ближайшее время все хирургические данные, обработанные SCOT, будут сохранены в базе данных OPeLiNK. Планируется также создание службы, в которой изображения операций, выполненных лучшими хирургами в Японии, будут доступны через интернет в качестве учебного материала для студентов-медиков в Японии и за рубежом. Затем, если огромные объемы данных могут быть сохранены доступным способом, в игру вступит ИИ, для чего SCOT уже преодолел первые препятствия».

В 20-х числах февраля 2019-го года в Барселоне на Mobile World Congress 2019 (MWC 2019) была представлена концепция Mobile SCOT, которую совместно продвигают крупнейшие японские телекоммуникационные компании NTT и DoCoMo. 

Фото: Мобильный умный кабинет SCOT на базе сверхбыстрой связи NTG DoCoMo 5G.
Mobile World Congress 2019 (MWC 2019). Источник: http://www.twmu.ac.jp/ABMES/FATS/

Mobile SCOT - это мобильная версия умного кабинета SCOT действующая на базе сверхбыстрой связи NTG DoCoMo 5G с малой задержкой. Стратегии предусматривает дистанционное участие опытных врачей в инструктаже оперирующих врачей в режим реального времени, позволяет передавать мегакачественные изображения с разрешением 4 – 8K, доставляемых без задержек и, таким образом, передовая медицинская помощь будет доставлена в удаленные места. В следующем финансовом году планируется провести тестирование связи с использованием 5G и разработать мобильную процедурную комнату.

 

Фото: Мобильный умный кабинет SCOT на базе сверхбыстрой связи NTG DoCoMo 5G.
Mobile World Congress 2019 (MWC 2019). Источник: http://www.twmu.ac.jp/ABMES/FATS/

В дальнейших планах у руководителей проекта перейти от нейрохирургии к опухолям костного мозга и развивать технологию далее до конечной цели – применения SCOT при всех видах операций, что значительно понизит риски медицинских ошибок и повысит результативность хирургических вмешательств.

По материалам:

https://www.denso.com

http://www.twmu.ac.jp

https://www.japan.go.jp/tomodachi

Forbes Japan

Татьяна Романова

Использование материалов допускается с обязательной ссылкой на источник JAPAN: SciNews