Előfizetés a lapra

Orvosi robottechnikai fejlesztések Magyarországon

A hét kutatója, biológia, interjú, orvosi, robot, sebészet, sebészrobot

2014/10/29

Haidegger Tamás a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen űrrobotkarok irányításából szerezte villamosmérnöki diplomáját, doktori értekezésében azonban már nem űrrobotikával, hanem orvosi robotsebészettel foglalkozott. A 2013 februárja óta a Bejczy Antal iRobottechnikai Központ (BARK) igazgatóhelyetteseként dolgozó szakembert a robotsebészet fejlődéséről, a Johns Hopkins Egyetemen általa is fejlesztett idegsebészeti robotról és a da Vinci sebészeti rendszerrel végzendő kutatási projektjeiről kérdeztük.

– Miért éppen az űrrobotkarok irányításával kezdett foglalkozni az egyetemi évei alatt?

– Másodéves hallgató voltam, amikor értesültem az Európai Űrügynökség (ESA) pályázatáról, amelynek keretében diákként is ki lehetett jutni a legnagyobb nemzetközi űrkonferenciára, az évente megrendezett International Astronautical Congress-re. 2003-ban jártam ezen a találkozón, és annyira felkeltette az érdeklődésem az űrrobotika, hogy a következő néhány évben mindenképp ezzel a területtel szerettem volna foglalkozni. Ennek megfelelően az űrrobotkarok szabályozástechnikai vonatkozásaiból írtam a diplomamunkám.

– Miért fordult végül mégis az orvosi robotikai kutatások felé?

– Egy Magyarországon tevékenykedő szakembernek jellemzően nincs túl nagy hozzáférése az űrrobotikai eszközökhöz. Mivel azonban a robotok biológiai, orvostudományi alkalmazásai már korábban is intenzíven érdekeltek, az egyetem utolsó éveiben ezzel a területtel kezdtem el aktívan foglalkozni, és belevágtam az egészségügyi mérnöki másoddiplomás képzésbe is. A két terület sokban hasonlít egymásra, de vannak alapvető különbségek: az űrrobotoknak jellemzően nagy tömegeket kell mozgatniuk, a sebészeti beavatkozások többségénél viszont kifejezetten kis erőkifejtésre van szükség. A sebészeti robottechnológiák kifejlesztése egyébként már az 1970-es években megkezdődött, és éppen az Amerikai Űrkutatási Hivatalnál, vagyis a NASA-nál. Kezdetben a hosszabb űrmissziók távolról történő sebészeti támogatását szerették volna megoldani. Ezt követően a hadsereg érdeklődését keltették fel a robotsebészeti módszerek, és az ő finanszírozásukkal folytatódtak a fejlesztések – többek között a da Vinci sebészrobot ősének kialakítása is. A technológiákat később a polgári alkalmazások számára is elérhetővé tették, 1995-ben pedig megalakult az Intuitive Surgical nevű amerikai cég, amely végül kifejlesztette a napjainkban világszerte használt da Vinci sebészrobot első változatát. A robotsebészettel kapcsolatos tudás mára hatalmasra nőtt: a National Science Foundation (NSF) támogatásával például egy külön sebészrobotikai központot is létrehozott az egyöntetű szakmai elismertségnek örvendő Johns Hopkins Egyetemen.

– Ahol Ön is eltöltött egy teljes évet ösztöndíjasként: egy idegsebészeti robotot fejlesztő kutatócsoport munkájába kapcsolódott be.

– A Magyar-Amerikai Vállalkozási Ösztöndíj Alap (HAESF) egy éves ösztöndíjával sikerült kijutnom, ami – a robotsebészet hazai alkalmazásának teljes hiányában – lehetővé tette, hogy szakmai tapasztalatot szerezzek ezen a területen. Egy idegsebészetben alkalmazható robot kifejlesztésén dolgoztunk, amely a műtéti beavatkozások első fázisát, a feltárást volt hivatott elősegíteni. A feladat egy olyan robot létrehozása volt, amely egyesíti magában az úgynevezett master-slave technikát – vagyis amikor a robot pontosan a kezelője mozdulatait követi – és a kép által vezetett sebészeti eszközök működésmódját, amikor is egy előzetesen megkonstruált tervet hajt végre hajszálpontosan a robot. Ez utóbbira az ortopédiai beavatkozások jelentik a legjobb példát, amikor a robotok az előzetesen felvett röntgenképek vagy 3D CT-felvételek adatai alapján fúrnak lyukakat a csontokba. Az idegsebészeti beavatkozásoknál azonban egy plusz probléma is felmerül, nevezetesen az agyszövetek műtét közbeni, kismértékű elmozdulásai. Ezért szerettek volna egy olyan robotot, amivel ez is kezelhető, és felhasználhatóak vele egyrészt a műtét előtti, pre-operatív felvételekből nyert információk – a műtét előzetes megtervezéséhez – másrészt a műtét közbeni, közvetlen irányítás lehetősége is megmarad. Egy „hibrid” irányítású robotot hoztunk tehát létre, azzal a hatalmas előnnyel, hogy bár az orvos mindvégig szabadon mozgathatja a koponyaalap kifúrására alkalmas robotkart, az előzetes CT-felvételek alapján meghúzott „biztonsági” virtuális határt nem lépheti át a fúróval. Amennyiben ugyanis ez bekövetkezne, a robotkar automatikusan megáll, és egy milliméterrel sem fúr beljebb a koponyába.

– Az Óbudai Egyetem részeként működő robottechnikai központjuk a napokban kapott egy korábban főleg oktatási célokra használt, jó állapotú da Vinci sebészrobotot. Milyen kutatási és oktatási tevékenységeket terveznek ezzel a robottal?

– A Bejczy Antal iRobottechnikai Központ (BARK) hivatalosan idén áprilisban nyílt meg, feladatunk pedig az, hogy emberközpontú robottechnikai kutatásokat végezzünk, illetve ilyen alkalmazásokat fejlesszünk. Igazgatóhelyettesként elsősorban a szakmai projektekért és a tudományos munkáért felelek. Kiemelt kutatási területünk az orvosi robotika, amelynek leglátványosabb eleme egyértelműen a da Vinci robot. A Bécsi Kórházból átszállított robot számunkra talán legfontosabb tulajdonsága, hogy nem az eredeti gyári vezérlést használja. Ez utóbbihoz – a gyártó Intuitive Surgical munkatársain kívül – senki nem is férhet hozzá. Kialakítottak azonban egy nyílt forráskódú – vagyis bárki által módosítható – hardvervezérlőt is, amely az eredeti vezérléshez hasonlóan ugyanúgy képes kezelni a robot összes funkcióját. Ezt a hardvervezérlőt már évek óta fejlesztik az USA több kutatóközpontjában – például a Johns Hopkins Egyetemen – így mi sem a nulláról indulunk, hanem egy stabil és jól működő hardver/szoftver infrastruktúra továbbfejlesztésébe kapcsolódunk be. A legfontosabb feladatunk az adatgyűjtés lesz: a hazai sebészszakemberek például műanyag fantomokon gyakorolhatnak majd, miközben mi különféle méréseket végzünk. Ennek során többek között az általunk meghívott sebészek képességeit fogjuk felmérni, amiből aztán létrehozható egy, a sebészi kvalitásokat pontos mérési adatok alapján értékelő rendszer. Egy másik munkánkban pedig arra keressük majd a választ, hogy a robot mozgásai alapján hogyan határozható meg automatikusan a kamera ideális pozíciója: ez azért lenne jó, mert így nem az operáló orvosnak kellene műtét közben egy pedállal állítgatni a kamerát. Egy harmadik kutatási terület, hogy a da Vinci roboton ki tudjuk majd próbálni azokat a távsebészetben használatos robotvezérlő algoritmusainkat, amelyeket eddig csak különféle szimulációkkal tudtunk tesztelni. Továbbra is együttműködünk a da Vincit gyártó és fejlesztő Intuitive Surgicallel, így az eredményeinket adott esetben felhasználhatják majd a jövőbeli fejlesztéseikhez. Épp most adtunk le egy kutatási tervet, amelyben azt vizsgálnánk, hogy miként lehetne a da Vinci robotot más, innovatív rendszerekhez kapcsolni. Ha elnyerjük a finanszírozást, akkor akár magyar fejlesztésű elemekkel is gazdagodhat ez a rendszer.

 ILLYÉS ANDRÁS

2014/41