Roboter haben sich deutlich weiterentwickelt und sind aus dem Bereich der Science-Fiction herausgewachsen. Heute werden sie aktiv in der Fertigung, im Gesundheitswesen und in vielen weiteren Bereichen eingesetzt. Mit der fortschreitenden Verbesserung der Technologie werden Roboter neue Fähigkeiten erlangen, beispielsweise die Fähigkeit, komplizierte chirurgische Aufgaben zu übernehmen. Entdecken Sie in diesem Artikel von Kontron fünf Faktoren, die zur Entwicklung der nächsten Generation chirurgischer Roboter führen.
1. Aufstieg der künstlichen Intelligenz
Künstliche Intelligenz (KI) ist heute allgegenwärtig und ein Bereich, in dem sie erhebliche Auswirkungen hat, ist die chirurgische Robotik. KI verbessert die Präzision, reduziert menschliche Fehler und bietet Entscheidungsunterstützung in Echtzeit. Ausgefeilte Algorithmen übernehmen Aufgaben wie das Schneiden von Gewebe und die Bereitstellung von Videoanalysen in Echtzeit. Beispielsweise nutzt das Touch Surgery Enterprise von Medtronic KI zum automatischen Verwischen von Gesichtern und geschützten Informationen und gewährleistet so die Patientenvertraulichkeit. Die Hochleistungsmodule mit KI-Funktionen von Kontron bieten die erforderliche Rechenleistung und Zuverlässigkeit, um die komplexen Verarbeitungsanforderungen fortschrittlicher chirurgischer Anwendungen zu bewältigen.
2. Bedeutung des maschinellen Lernens
Maschinelles Lernen (ML) ist ein wichtiger Bereich der KI, der die Qualitätskontrolle, Automatisierung und Anpassung verbessert. In robotergestützten Operationssälen werden Roboter mithilfe von ML in Mustern zur Gewebeentfernung trainiert, sodass sie während der Operation Gewebedeformationen erkennen und den Operationsplan entsprechend anpassen können.
Diese Echtzeit-Datenanalyse und Mustererkennung führt zu individuelleren und adaptiveren Operationen. Dadurch können Operationsroboter ihre Leistung kontinuierlich verbessern und so bessere Behandlungsergebnisse für die Patienten erzielen. Die leistungsstarken Edge-Computing-Lösungen von Kontron basieren auf den neuesten Intel™ Xeon D-2800- und D-1800-Prozessoren und bieten die nötige Rechenleistung und Datenverarbeitungsfunktionen am Edge, um sicherzustellen, dass Roboter Daten effizient analysieren und Anpassungen in Echtzeit vornehmen können.
3. Auswirkungen von haptischem Feedback
Bei chirurgischen Eingriffen ist Präzision von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei roboterassistierten Eingriffen, bei denen es auf ein ausgeklügeltes haptisches Feedback ankommt. Haptisches Feedback überträgt über Sensoren in den Endeffektoren des Roboters taktile Informationen an den Chirurgen und simuliert so das Tastgefühl. Das Fehlen dieses ausgeprägten Gespürs kann zu misslungenen Operationen oder schwerwiegenden Fehlern führen. Die SMARC™-Modul-Produktlinie von Kontron bietet leistungsstarke Verarbeitungsfunktionen und eine Sensorintegration, die ein haptisches Feedback während robotergestützter Operationen in Echtzeit gewährleistet.
4. Wachstum der Mobilfunknetze der 5. Generation
In Verbindung zu bleiben ist ein globales Thema und 5G-Netzwerke machen dies einfacher als je zuvor. 5G ermöglicht Operationsrobotern eine Kommunikation mit extrem niedriger Latenz und hoher Bandbreite und ermöglicht so Fernoperationen und Echtzeitkommunikation rund um den Globus.
Dieser Fortschritt ermöglicht es Chirurgen, Eingriffe mit beispielloser Präzision und Reaktionsfähigkeit durchzuführen, sogar von entfernten Standorten aus. Die 5G-kompatiblen Module von Kontron, wie das COM-HPC® Mini, gewährleisten eine zuverlässige und schnelle Kommunikation bei roboterassistierten Operationen (RAS) mit beispielloser Präzision und Reaktionsfähigkeit.
5. Weiterentwicklung der 3D-Visualisierung
Eine weitere Schlüsseltechnologie hinter RAS ist die 3D-Visualisierung, die das räumliche Verständnis des Chirurgen bei der Verwendung der Systemkonsole verbessert. Der Chirurg sieht eine vergrößerte Ansicht des Operationsbereichs, die von einer hochauflösenden Kamera gestreamt wird. Diese Technologie kann in Echtzeit während der Operation oder für die präoperative Planung und intraoperative Steuerung mithilfe von Augmented-Reality- (AR) und Virtual-Reality-Systemen (VR) genutzt werden.
Der MediClient von Kontron, eine Computerlösung für den medizinischen Bereich, unterstützt diese fortschrittlichen Visualisierungstechnologien, indem er hochauflösende Touchscreen-Displays, robuste Datenkonnektivität und die Einhaltung medizinischer Hygienestandards bietet. Die Integration von Hochleistungsrechnern und überlegenen Visualisierungsfunktionen in den MediClient gewährleistet präzise und effektive chirurgische Eingriffe.
Die Zukunft chirurgischer Roboter
Laut Fortune Business Insights wird der Weltmarkt für RAS bis 2032 voraussichtlich 22.381,6 Millionen US-Dollar erreichen, bei einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 21,5 Prozent. Dieses Wachstum unterstreicht die steigende Nachfrage und das Potenzial von RAS zur Verbesserung der Patientenergebnisse. Zu den Vorteilen von RAS gehören sicherere Verfahren und langfristige Kosteneinsparungen. Allerdings können die hohen Anschaffungskosten und der Bedarf an fortgeschrittener Technologie und Schulung Hindernisse für die Umsetzung darstellen.
Fortschritte in den Bereichen KI, ML, 5G, 3D-Bildgebung und haptisches Feedback begegnen diesen Herausforderungen und treiben die Weiterentwicklung von RAS voran. In aktuellen RAS-Systemen werden chirurgische Roboterarme von Chirurgen über eine in der Nähe befindliche Konsole gesteuert. In Zukunft könnten chirurgische Roboter Operationen autonom und mit minimalen Vorgaben des Chirurgen durchführen, der sich vielleicht nicht einmal im selben Raum befindet.
Wichtigste Schlussfolgerungen
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass fünf Schlüsseltechnologien das Wachstum der Medizinroboterbranche vorantreiben und traditionelle Operationssäle in fortschrittliche Roboterdomänen verwandeln:
- Künstliche Intelligenz (KI) erhöht die Präzision, reduziert menschliche Fehler und bietet Entscheidungsunterstützung in Echtzeit bei Operationsrobotern.
- Maschinelles Lernen (ML) ermöglicht es Robotersystemen, sich an Gewebevariationen anzupassen und durch Echtzeit-Datenanalyse die Operationsergebnisse zu verbessern.
- Haptisches Feedback bietet Chirurgen bei robotergestützten Operationen taktiles Feedback, verbessert die Präzision und verringert das Fehlerrisiko.
- 5G-Netzwerke bieten extrem niedrige Latenzzeiten und Kommunikation mit hoher Bandbreite und ermöglichen so Fernoperationen und die Datenübertragung in Echtzeit.
- 3D-Visualisierung verbessert das räumliche Verständnis von Chirurgen durch hochauflösende Echtzeit-Bildgebung und AR/VR-Systeme.