Роботы против пандемии
Одним из результатов пандемии коронавирусной инфекции стал рост практического интереса к использованию роботов и прочих автоматизированных систем. Именно они позволяют минимизировать контакт зараженных с медперсоналом в ходе проведения медицинских процедур в лечебных учреждениях, а также позволяют обеспечивать контроль состояния здоровья людей, находящихся в публичных местах, и проводить ряд мер по профилактике распространения инфекции.
Мир уже несколько месяцев охвачен эпидемией коронавирусной инфекции. Как и любая другая массовая эпидемия, она создала серьезную нагрузку на систему здравоохранения. Во многих городах и странах службы скорой помощи работали на пределе нагрузки даже до того, как заболеваемость достигла своего пика.
При этом коварство пандемии COVID-19 заключается в том, что приблизительно у двух третей зараженных она проходит бессимптомно или в легкой форме, но это ничуть не мешает распространению вируса. А если оказался инфицирован персонал в лечебных и патронажных учреждениях, работающих с людьми уязвимых категорий (пожилые, находящиеся на лечении или реабилитации хронически больные), у которых ослаблен иммунитет, то происходит массовая вспышка заболеваемости – как правило, с тяжелыми последствиями.
В итоге заметно вырос практический интерес к разного рода решениям, позволяющим минимизировать контакты зараженных со здоровыми, причем без ущерба для качества диагностики и лечения. Данная задача может быть решена как с помощью телемедицины, так и с помощью роботов, искусственного интеллекта и средств аналитики. В то же время не исчезли и другие насущные задачи: обеззараживание помещений, доставка еды, медикаментов и предметов первой необходимости пациентам в стационарах, проведение медицинских исследований, в том числе для выявления тех, кто может быть заражен, но еще об этом не знает. Справляться с этим можно при помощи роботов и автоматизированных систем, причем не только тех, которые изначально являются медицинскими. Все это в свою очередь ведет к серьезной перестройке всей системы здравоохранения, как отметил главный врач ГКБ №71 города Москвы Александр Мясников.
Роботы спешат на помощь
Первые роботы, предназначенные для медицины, появились в середине 1980-х годов. Некоторые из них выпускаются до сих пор – например, робот-хирург Da Vinci. Еще в 2012 году количество операций, проведенных с помощью роботов данного семейства, превысило 100 тысяч. В 2018 году Da Vinci начали доверять даже участие в самых сложных, нейрохирургических операциях. Данное решение относится к классу роботов-ассистентов, призванных лишь помогать специалистам-людям. Роботы данного класса помогают врачам и медсестрам проводить такие лечебные и диагностические процедуры как эндоскопия, биопсия, лазерное рассечение костей, введение транспедикулярных винтов.
Алиса Конюховская, исполнительный директор Национальной ассоциации участников рынка робототехники (НАУРР)По оценке, которая приведена исполнительным директором Национальной ассоциации участников рынка робототехники (НАУРР) Алисой Конюховской в отчете "Перспективные направления применения робототехники в бизнесе", подготовленном НАУРР совместно с Департаментом координации и реализации проектов по цифровой экономике Минкомсвязи России, в нашей стране внедрение медицинских роботов происходит медленно. Согласно отчету, в настоящее время в России установлено несколько роботов-хирургов Da Vinci, а также отдельные системы Aesculap Einstein Vision 2.0 (Германия). Масштабы их использования невелики: так, из 748 эксплуатируемых в Европе систем Da Vinci на Россию приходится всего 28.
Другим классом медицинских роботов являются диагностические, предназначенные для автоматизации обработки медицинских исследований. Надо отметить, что скептицизма при использовании данного класса систем, которые изначально были автономными, намного меньше, чем по отношению к роботам-хирургам. Никто не будет отрицать, что возможности по анализу данных у робота намного больше, чем у человека. Плюс ко всему, автомат не устает и ошибается не просто в разы, а на порядки реже. Например, робот UR5 позволяет обрабатывать до 3 тыс. проб крови в сутки, при этом 90 % результатов готовы в течение часа. Также существует прототип робота-ангиографа диаметром всего 2 мм, который управляется с помощью электромагнитных элементов. Предполагается, что данные системы будут использоваться для проведения тестов на наличие биомаркеров раковых опухолей.
Существуют также терапевтические роботы, позволяющие выполнять сложные виды лечебных процедур, включая вакуумную, лазерную, лучевую, электро- и термотерапию. Важным преимуществом робота является возможность гибкой подстройки терапии под особенности каждого пациента, что позволяет избежать воздействия на незатронутую заболеванием ткань. Такие системы эксплуатируются и в России.
Самым молодым классом медицинских роботов являются 3D-принтеры медицинского назначения. Среди них есть такие, которые позволяют "печатать" живыми тканями, сочетая их с другими материалами – с металлом, керамикой, разного рода полимерами. Их используют для создания протезов, максимально подогнанных под конкретного пациента. Современные устройства позволяют производить протезы конечностей, сердечных клапанов, а также стоматологические капы (элайнеры). При этом применение протезов, полученных с помощью 3D-печати, менее травматично для пациента, а их изготовление происходит быстрее и дешевле. Так, себестоимость стоматологической капы составляет $5,5, что на порядок дешевле, чем традиционных скобок-брекетов. При этом процесс коррекции с их помощью требует вдвое меньше времени, а количество осложнений – втрое меньше.
"У каждого человека – уникальная биомеханика и разная анатомия. Роботизированная система позволяет учесть все нюансы конкретного пациента и рассчитать полностью правильную установку протеза. Есть такое понятие как выживаемость протеза. Один из необходимых параметров – это правильная установка компонентов. Отклонение даже на один-два градуса может через 10-15 лет привести к нестабильности протеза и преждевременному износу его компонентов. Роботизированная система позволяет рассчитать все в точности так, чтобы установить протез нужным для пациента образом", – так директор Клиники травматологии, ортопедии и патологии суставов, заведующий кафедрой травматологии, ортопедии и хирургии катастроф Сеченовского университета Алексей Лычагин оценил преимущество, которое дало внедрение в клинике роботизированной системы эндопротезирования, начатое в декабре 2019 года. Уже в текущем году с ее помощью планируется провести 200 операций. При этом данная система, в отличие от аналогов, является полностью автономной. Для проведения операции достаточно загрузить в робота данные обследований. Важно и то, что такие аппараты стоят относительно недорого. Например, цена устройства, которое "печатает" элайнеры, составляет $5-7 тыс.
В докладе "COVID-19: Вызов здравоохранению", соавтором которого является Александр Мясников, предлагается целый комплекс мер, среди них – серьезное техническое переоснащение медицинских учреждений, широкое внедрение аналитических систем (в частности, средств моделирования распространения инфекционных заболеваний), серьезный пересмотр учебных программ для подготовки и переподготовки медперсонала, а также смена подходов к проектированию медицинских учреждений с учетом опыта пандемии. Естественно, все эти меры потребуют решений, использующих искусственный интеллект.
Вместе с тем, большинство разработок в области медицинской робототехники являются зарубежными. Соответственно, доставка оборудования вследствие возникших из-за карантинных мероприятий проблем стала проблематичной. Кроме того, медицинские роботы являются самыми дорогими. Как отмечается в отчете, подготовленном НАУРР совместно с департаментом Минкомсвязи, по итогам 2019 года средняя стоимость медицинского робота с учетом аксессуаров и сопутствующих услуг составляла около $550 тыс. Впрочем, даже это обстоятельство не помешало данному сегменту продемонстрировать впечатляющие темпы роста. В итоге, по оценке Международной федерации робототехники (International Federation of Robotics, IFR), на системы медицинского назначения в денежном выражении пришлась треть всего мирового рынка робототехники.
Новые вызовы
Пандемия породила целый ряд новых вызовов. Прежде всего возник острый дефицит средств защиты (например, медицинских масок, средств санитарии и гигиены), ряда медикаментов, а также аппаратов искусственной вентиляции легких. Многие предприятия, которые производят эту продукцию, чтобы удовлетворять возникший спрос, заметно активизировали внедрение роботизированных линий. О таких инициативах объявили Bayer, Teva, Procter & Gamble и другие, менее известные компании.
Также серьезно выросла нагрузка на медицинский персонал всех уровней, от санитаров до профильного федерального министра. Персонал инфекционных клиник работает на пределе возможностей. "Система здравоохранения огромных и богатых стран зачастую не в состоянии справиться с коронавирусом. Во многих странах есть серьезные проблемы с оказанием медицинской помощи всем людям, ведь никуда не деваются другие инфекции, стоматология, онкология, гинекология, женщины продолжают рожать, а детям надо делать прививки", – напомнил детский врач, телеведущий, кандидат медицинских наук Евгений Комаровский. Аналогичный вывод сделан в аналитическом докладе "Влияние коронавируса COVID-19 на ситуацию в российском здравоохранении", подготовленном Центральным НИИ организации и информатизации здравоохранения Минздрава РФ.
Альберт Ефимов, руководитель Лаборатории робототехники Сбербанка Соответственно, остро встал вопрос снижения нагрузки на медперсонал, в том числе при помощи различных средств автоматизации. Не менее важной проблемой является минимизация контактов медперсонала с больными и потенциальными вирусоносителями. Руководитель Лаборатории робототехники Сбербанка Альберт Ефимов отметил, что в этих условиях использование робототехники позволяет сохранить здоровье и жизнь людей. Например, дезинфекцию помещений, которые посещали зараженные, можно и нужно проводить без участия персонала клиник.
Консалтинговая компания CBRE, как напомнил в своем выступлении на пресс-конференции, организованной ООО "Промобот" и ТАСС, исполнительный директор ООО "НПО Андроидная техника" Евгений Дудоров, среди первоочередных задач для роботизации в ходе пандемии COVID-19 назвала проведение удаленных консультаций пациентов и плановых осмотров, раздачу лекарственных препаратов, дезинфекцию помещений.
Также остро встала проблема диагностики заболевших. В случае коронавирусной инфекции необходимо своевременно выявлять специфичные поражения легких. Для решения данной задачи все чаще используют искусственный интеллект. Так, Медицинский информационно-аналитический центр Ямало-Ненецкого автономного округа (МИАЦ ЯНАО) в апреле начал использовать для анализа рентгеновских снимков платформу Botkin.AI, разработанную ООО "Интеллоджик" и размещенную в облаке Mail.RU. Вся процедура занимает несколько секунд. При этом использование Botkin.AI бесплатно для медицинских учреждений.
"Программа позволяет оперативно обработать все поступившие цифровые изображения и выдает свое мнение врачу. Рентгеновские снимки пациентов, у которых система заподозрила патологию, будут отмечены красным. Врач может в приоритетном порядке начать работать с этими пациентами. В первую очередь это дает время, выигранное для здоровья пациентов", – прокомментировала внедрение Botkin.AI руководитель МИАЦ ЯНАО Ольга Белоус.
29 апреля было объявлено, что данные со всех центров компьютерной томографии Москвы будут обрабатываться искусственным интеллектом в едином референс-центре. "Это компьютерное "зрение" – с помощью технологий искусственного интеллекта запускается экспертное заключение по снимкам компьютерной томографии на коронавирус", – заявил мэр Москвы Сергей Собянин при посещении референс-центра. Директор научно-практического клинического центра диагностики и телемедицинских технологий Сергей Морозов заявил, что к новому сервису получили доступ врачи всех московских поликлиник. Обработка снимка занимает около пяти минут, точность расчетов превышает 90 %. За первый день работы центра было проведено 3,8 тыс. исследований, точность которых, по оценке Сергея Морозова, составила 92 %.
На волне коронакризиса произошла заметная активизация отечественных разработчиков робототехнических решений. Как подчеркнул председатель Фонда "Сколково" Аркадий Дворкович на конференции SAP NOW, создание систем медицинского назначения является для фонда одним из важнейших приоритетов.
13 апреля сразу пять российских компаний представили свои разработки в виртуальном пресс-центре ТАСС. Примечательно, что все продемонстрированные решения представляли собой системы разного назначения и были адаптированы для сферы здравоохранения. При этом они намного дешевле систем изначально медицинского назначения, а их поставки могут быть налажены оперативно.
Одной из важных задач является обеспечение связи с потенциально проблемными категориями населения – например, с теми, кто контактировал с заболевшими или вернулся из стран с неблагополучной эпидемиологической обстановкой. Здесь на помощь приходят голосовые ассистенты. Так, разработка Voximplant на основе технологии синтеза и распознавания речи "Яндекс.Облака" позволяет заменить пять операторов-людей. Именно этот голосовой ассистент, для тренировки которого использовался визуальный редактор Voximplant Kit, Минздрав Московской области применил для информирования 20 тыс. человек об открытии "электронных больничных". Как подчеркнул руководитель направления по связям с общественностью "Яндекс.Облака" Иван Кузнецов, для тренировки Voximplant потребовалась всего неделя, тогда как обычно на обучение голосовых помощников уходит месяц. Затем голосовой ассистент был обучен таким задачам как мониторинг состояния здоровья жителей и вызов медицинской помощи при наличии таких симптомов как кашель, температура, затруднения дыхания. При этом проект, как отметил Иван Кузнецов, реализован без монетизации и был полностью бесплатен для заказчика. Важно и то, что инфраструктура "Яндекс.Облака" находится на территории России, что не нарушает законодательство о защите персональных данных, тогда как для работы многих других голосовых сервисов используются зарубежные облака, что в ряде случаев вызывало широкий общественный резонанс.
Другим примером является внедрение для скрининга пациентов голосового ассистента Dasha.AI. Как отметил на форуме SAP NOW сооснователь и генеральный директор ООО "Даша.АИ" Владислав Чернышев, ассистент адаптирован для проведения скрининга населения и оценки рисков заражения. Как утверждается, данный сервис может отличить симптомы ОРВИ от коронавирусной инфекции. Стоимость разговора с Dasha.AI длительностью до двух минут составляет 4,5 рубля, что вчетверо дешевле, чем использование услуг удаленного call-центра и почти в полтора раза меньше, чем при использовании других голосовых ассистентов.
Своего ассистента "Виртуальный консультант" представил 13 апреля руководитель отдела развития проектов ООО "Наносемантика" Максим Мельников. По его словам, сфера здравоохранения является для "Наносемантики" одной из приоритетных. Среди тех, кто уже эксплуатирует "Виртуального консультанта" – федеральное Министерство здравоохранения, которое столкнулось с резким ростом обращений после объявления карантина. Голосовой помощник на сайте ведомства отвечает на типовые вопросы о том, как протекает заболевание коронавирусной инфекцией, о мерах профилактики и группах риска. Если ассистент не может ответить, то переводит звонок на специалиста. Ассистент может подключаться к мессенджерам и социальным сетям.
Алексей Южаков, председатель совета директоров ООО "Промобот" Для проведения осмотра больных адаптировали сервисных роботов в пермской компании "Промобот". Как отметил председатель совета директоров ООО "Промобот" Алексей Южаков на виртуальной пресс-конференции в ТАСС, работы над адаптацией флагманского продукта компании были начаты еще в 2019 году, так что речь идет не о прототипе, а о законченном решении, готовом к реальной эксплуатации. Что не менее важно, компания уже готова поставлять таких роботов. Мощности "Промобота" позволяют выпускать до 20 роботов в месяц, цена за единицу – максимум 2 млн рублей.
Медицинская модификация "Промобота" позволяет собирать медицинский анамнез в ходе массовых диспансеризаций, а также выполнять инструментальные исследования (сердечно-сосудистой, дыхательной, эндокринной системы, бесконтактное измерение температуры тела и др.) и анализировать полученные результаты. Медицинский "Промобот" может диагностировать в том числе простудные заболевания, включая коронавирусные поражения. Как показал опыт реальной работы в ходе диспансеризации в Перми, среднее время скрининга одного пациента занимает три минуты. Решение не может полностью заменить врача, но для первичного осмотра больных, имеющих явные признаки заражения, как отметил врач-терапевт Алексей Вронский, представлявший робота в ходе пресс-конференции, "Промобот" будет незаменимым помощником. Системы робота интегрируются с медицинскими информационными системами клиники, города или региона, и пациент может сразу же записаться к врачу. Возможна консультация в формате видеоконференцсвязи, для этого робот оснащен всеми необходимыми компонентами.
Евгений Дудоров представил линейку продуктов MedBot, состоящую из четырех моделей, призванных решать различные задачи, возникающие в ходе диагностики и ухода за больными. MedBot M-201 служит для дистанционной оценки состояния пациентов, MedBot M-302 предназначен для доставки больным белья, питания и медикаментов. Наиболее функциональный MedBot M-303 может использоваться для проведения медицинских манипуляций – как диагностических, так и терапевтических. Как особо отметил исполнительный директор "НПО Андроидная техника", все разработки компании не требуют от пользователей специальных навыков и освоить их не сложнее, чем мобильное приложение.
Серьезной задачей является в том числе проведение регулярной дезинфекции помещений. MedBot M-304, за основу которого взят имеющийся клининговый робот, предназначен для проведения дезинфекции – как внутри помещений, так и вне их. Как отметил Евгений Дудоров, целевой аудиторией данного робота являются не только медицинские учреждения, но также любые предприятия и организации, которые продолжают работу в условиях пандемии. Своего дезинфектора представил и "Промобот". За его основу взята платформа "Скорпион", на базе которой строятся роботы-охранники. Разработка "Промобота" ориентирована на обработку больших открытых пространств.
Часто оборудование для проведения дезинфекционных процедур разрабатывают компании, далекие от медицины. Так, Лаборатория робототехники Сбербанка на базе робота-курьера разработала автономного дезинфектора. "В условиях карантина и роста числа пациентов с диагнозом COVID-19 такой робот может существенно снизить нагрузку на персонал медицинских учреждений и замедлить скорость распространения вируса – благодаря массовой дезинфекции общественных пространств. Учитывая чрезвычайные обстоятельства, мы стараемся максимально сократить путь от прототипа к продукту и как можно быстрее вывести готовое решение на рынок", – оценил значимость проекта Альберт Ефимов.
Данный метод высоко оценивают и врачи, особенно в условиях дефицита дезинфицирующих средств. "Сейчас всем нужно обратить внимание на то, что это очень эффективный и неплохой метод дезинфекции, особенно с учетом дефицита моющих средств", – прокомментировал в своем блоге Евгений Комаровский тот факт, что использование ультрафиолетовых ламп сочли наиболее оптимальным способом санобработки городского транспорта в Шанхае. Также теледоктор подчеркнул серьезный имиджевый эффект: к тем компаниям и учреждениям, которые проводят дезинфекцию часто, больше доверия со стороны потребителей.
С помощью робота-дезинфектора от Сбербанка можно за ночь обработать более 2,5 тыс. м² помещений. В среднем на то, чтобы обработать 20 м², уходит пять минут. Машина оснащена ультрафиолетовыми лампами, излучение которых уничтожает все виды патогенов – вирусы, грибки, болезнетворные бактерии. При этом при появлении людей в момент проведения обработки робот автоматически останавливает работу. Отмечается, что для "обучения" робота достаточно "показать" ему помещения, которые необходимо обработать. Он может функционировать как в полностью автономном режиме, так и под управлением оператора, через сенсорный дисплей или голосом. Тестирование робота в офисах Сбербанка уже началось. А в конце апреля робот приступил к работе в Европейском медицинском центре (ЕМС), где будет обрабатывать операционные, родовые, реанимационные, палаты стационара и кабинеты врачей. За час робот может обработать до десяти кабинетов или до шести палат стационара.
Алексей Южаков напомнил, что для предприятий непрерывного цикла важной задачей является мониторинг состояния здоровья сотрудников. Одним из наиболее простых в реализации сценариев такого мониторинга является контроль температуры тех, кто проходит через проходную. Именно для этого предназначена новая разработка "Промобота" – терминал "Термоконтроль Плюс", который в автоматическом режиме измеряет температуру тела (причем бесконтактно и тратя на одного человека не более пяти секунд с точностью 0,2 градуса) и фиксирует результаты. Данный терминал интегрируется с системами контроля и управления доступом, а также с системами распознавания лиц. Все сертификаты на "Термоконтроль Плюс" уже получены. Стоимость решения составляет около 200 тыс. рублей, возможен вариант аренды. Менеджер компании "Промобот" выразил уверенность, что эти аппараты ждет большое будущее, и скоро они будут стоять на входе в любые учреждения и места скопления людей – где-то рядом со ставшими привычными рамками металлодетекторов.
Средства 3D-печати также активно используются в коронакризис. Возникло даже целое движение "Мейкеры против COVID-19", начало которому было положено в Италии, где столкнулись с острым дефицитом кислородных клапанов для аппаратов искусственной вентиляции легких. Врачи через СМИ обратились с призывом о помощи, на который откликнулись в стартапе Isinnova. За считанные часы в клинику были доставлены нужные детали, "отпечатанные" на 3D-принтере. Впоследствии было освоено изготовление другой продукции, востребованной во время эпидемии: например, средств индивидуальной защиты, которые во всем мире оказались в дефиците. К движению "Мейкеры против COVID-19" присоединились и крупные компании: например, HP, на сайте которой появилась страничка, где выкладывались модели разного рода изделий – деталей и узлов медицинской техники, средств защиты, инструментов.
Препятствия на пути
Одной из главных проблем в ходе реализации проектов внедрения роботов и искусственного интеллекта является время – точнее, его недостаток. Например, на тренировку голосового ассистента, как честно признают разработчики Dasha.AI, в обычных условиях требуется месяц. Однако, как отметил Владислав Чернышев, коронакризис значительно ускорил развитие речевых технологий, что позволило получить работающие решения уже к началу апреля.
По мнению Алексея Южакова, основной сложностью является недостаток информации об имеющихся разработках (прежде всего отечественных), в том числе среди лиц, принимающих решения, сотрудников оперативных штабов, действующих как в регионах, так и в крупных компаниях. По словам председателя совета директоров "Промобота", многие потенциальные заказчики сетуют на то, что они просто не знали о существовании отечественных разработок, которые помогли бы решить насущные задачи, а когда о них узнали, то время уже было упущено. Недостаток информирования, особенно высших руководителей, о том, насколько применение робототехники повышает эффективность и снижает риски, является одним из главных препятствий при внедрении таких решений и по оценке Алисы Конюховской.
Карантинные меры существенно усложнили логистику, а также техническое обслуживание оборудования, в том числе такого сложно как роботы. Впрочем, средства удаленной поддержки, в том числе с использованием виртуальной и дополненной реальности, позволяют успешно решать подобные задачи, что в ходе пресс-конференции 13 апреля продемонстрировал руководитель проектов ООО "Иторум Эм Ар" Ренат Хайруллин.
Вскрылись и более серьезные проблемы. Ряд СМИ в конце марта сообщили, что производители медицинского оборудования подали серию исков на движение "Мейкеры против COVID-19", участники которого организовали производство расходных материалов к аппаратам искусственной вентиляции легких. Иск связан с нарушением законодательства о защите авторских и смежных прав: энтузиастов 3D-печати приравняли к производителям контрафакта. Однако спустя непродолжительное время эта информация была дезавуирована.
Но больше всего жалоб было на то, что процедура сертификации продукции медицинского назначения является длительной и сложной. К примеру, в России на сертификацию аппарата искусственной вентиляции легких требуется минимум 18 месяцев, причем процедура часто затягивается. И что гораздо хуже, любое обновление ПО требует проведения сертификации заново. При этом использование несертифицированного оборудования чревато привлечением к уголовной ответственности. Среди важнейших мер поддержки отечественных разработок, наряду со льготным кредитованием, Алексей Южаков назвал ускорение сертификационных процедур. Эти призывы не остались незамеченными: в начале апреля вышло постановление правительства РФ, где существенно упрощаются сертификационные процедуры на некоторые виды медицинского оборудования.
