医療のロボット工学による患者の転帰の改善

1980年代に登場した医療分野の最初のロボットは、ロボットアーム技術を用いた手術支援を提供していました。長年にわたり、人工知能 (AI) を搭載したコンピューター・ビジョンとデータ分析は、健康ロボティクスを変革し、医療以外の多くの分野に能力を拡大してきました。

現在、ロボットは手術室だけでなく、医療従事者をサポートし、患者ケアを強化するために臨床現場でも活用されています。COVID-19 パンデミックの間、病院や診療所では、病原体への曝露を減らすために、より広範囲の作業にロボットを配備し始めました。ヘルスロボット工学が提供する業務の効率化とリスク低減は、多くの分野で価値を提供していることが明らかになりました。

例えば、ロボットは独立して患者の部屋を掃除したり、準備をしたりすることができ、感染症病棟での人と人との接触を制限するのに役立ちます。AI 対応の薬識別ソフトを搭載したロボット は、病院での患者の識別、照合、薬の配布にかかる時間を短縮します。

技術の進化に伴い、ロボットはより自律的に機能するようになり、最終的には特定の作業を完全に自分で行うようになるでしょう。その結果、医師や看護師などの医療従事者は、さらに心を込めて患者のケアに注力することができます。

ヘルスケアにおけるロボティクスの利点

健康ロボット工学は、高レベルの患者ケア、臨床現場での効率的なプロセス、患者と医療従事者の双方にとって安全な環境を可能にします。

高品質な患者ケア

医療ロボットは、低侵襲処置、慢性疾患患者のためにカスタマイズされた頻繁なモニタリング、インテリジェントな治療法、高齢者患者のためのソーシャル・エンゲージメントをサポートします。また、ロボットが仕事の負担を軽減することで、看護師やその他の介護者は、患者により多くの共感と人間関係を提供することができ、長期的な幸福を促進することができます。

オペレーションの効率化

サービスロボットは、定型的な作業を合理化し、人間の作業員への物理的な要求を減らし、より一貫したプロセスを確保します。これらのロボットは、在庫を追跡してタイムリーに発注することができるため、必要な場所に必要な物資、機器、薬を確実に配置することができます。移動式の清掃・消毒ロボットにより、病室を消毒し、患者が入ってくるまでの準備を迅速に行うことができます。

安全な作業環境

サービスロボットは、病原体への曝露がリスクとなる病院内での消耗品やリネン類の運搬を行い、医療従事者の安全を確保するのに役立ちます。洗浄・消毒ロボットは病原体への曝露を制限しながら、病院での後天性感染症 (HAIs) の削減に貢献しており、すでに何百もの医療施設で使用されています¹ また、ソーシャルロボットは、ベッドや患者さんを移動させるなど、重い荷物を持ち上げる作業を手伝うので、医療従事者の身体的負担が軽減されます。

手術支援ロボット

モーション・コントロール技術の進歩に伴い、手術支援ロボットの精度が向上しています。これらのロボットは、外科医が大きな切開をせずに複雑なマイクロサージャリーを行うのに役立ちます。外科用ロボットが進化を続ける中、いずれ AI 対応ロボットがコンピューター・ビジョンを使って、神経やその他の障害物を避けながら身体の特定の領域にナビゲートするようになるでしょう。外科用ロボットの中には、自律的に作業をこなすことができるものもあり、外科医がコンソールから手順を監督できるようになっています。

ロボット支援を用いて行われる手術は、大きく分けて 2 つのカテゴリーに分類されます。

• 胴体の低侵襲手術。これには、ロボット子宮摘出術、ロボット前立腺摘出術、肥満手術など、主に軟部組織を中心とした手術が含まれます。小さな切開部から挿入した後、これらのロボットは自分の位置を固定し、遠隔操作で手術を行うための安定したプラットフォームを作ります。大切開を用いた開腹手術は、かつてはほとんどの内臓手術で当たり前のように行われていました。回復にかかる時間が長く、感染症やその他の合併症の可能性が高くなっていました。ボタンサイズの切開を手作業で行うのは、経験豊富な外科医であっても非常に困難です。Intuitive 社のダヴィンチロボットなどの外科用ロボットは、感染症やその他の合併症を減らすことを目標に、これらの手順を簡単かつ正確にします。

• 整形外科手術。Stryker 社の Mako 手術支援ロボットのようなデバイスは、膝や股関節の置換術など、一般的な整形外科手術を行うようにあらかじめプログラムされています。スマート・ロボット・アーム、3D イメージング、データ解析を組み合わせたこれらのロボットは、空間的に定義された境界線を使用して外科医を支援することで、より予測可能な結果をもたらします。AI モデリングにより、Mako 手術支援ロボットは特定の整形外科手術の訓練を受け、どこにどのような手術を行うかを正確に指示することができます。

手術室からのビデオ配信を近くや遠くのほかの場所に共有することができるため、外科医は、その分野をリードするほかの専門家とのコンサルテーションの恩恵を受けることができます。その結果、患者には最高の外科医が施術に関わることになります。

外科ロボットの分野は、AI の活用が進むように進化しています。コンピューター・ビジョンは、手術ロボットが視野内で組織の種類を区別することを可能にします。例えば、外科用ロボットは現在、外科医が処置中に神経や筋肉を避けるのを助ける能力を持っています。² 高精細 3D コンピューター・ビジョンは、外科医に詳細な情報を提供し、手技中のパフォーマンスを向上させることができます。ロボットはいずれ、外科医の注意深い視線の下で、縫合や他の定義されたタスクなどの小さなサブプロシージャを引き継ぐことができます。

外科医育成においてもロボット工学は重要な役割を果たしています。例えば、ミミック・シミュレーション・プラットフォームは、AI とバーチャルリアリティを利用して、新人外科医に手術ロボティクスのトレーニングを提供しています。バーチャル環境の中で、外科医はロボット制御を使用して手順を練習したり、スキルを磨いたりすることができます。

モジュラーロボット

モジュラーロボットは、他のシステムを強化し、複数の機能を実行するように構成することができます。ヘルスケア分野では、治療用の外骨格ロボットや義手・義足などがあります。

治療用ロボットは、脳卒中、麻痺、外傷性脳損傷、多発性硬化症の後のリハビリテーションに役立ちます。AI と深度カメラを搭載したこれらのロボットは、所定の運動を行う際に患者のフォームをモニターし、さまざまな位置での動きの度合いを測定し、人間の目よりも正確に進行状況を追跡することができます。また、患者さんと交流して指導や励ましをすることもできます。

サービスロボット

サービス ロボットは、日常的なロジスティック業務を処理することで、医療従事者の日々の負担を軽減します。これらのロボットの多くは自律的に機能し、タスクを完了するとレポートを送信することができます。これらのロボットは、患者の部屋を準備し、消耗品の追跡や購入指示書のファイリング、医療用品のキャビネットの補充、ランドリー施設へのベッドリネンの運搬などを行います。サービスロボットがいくつかの ルーチンタスクを実行することで、医療従事者は患者の緊急なニーズに集中する時間を確保することができます。

ソーシャルロボット

ソーシャルロボットは、人間と直接対話します。これらの「友好的な」ロボットは、社会的な相互作用と監視を提供するために、長期介護環境で使用することができます。彼らは患者に治療レジメンの遵守を促したり、認知的関与を提供したりして、患者の注意力とポジティブさを維持することができます。また、院内環境の中で、来院者や患者さんへの指示を出すこともできます。一般的に、ソーシャルロボットは介護者の仕事量を減らし、患者の情緒的な幸福感を向上させるのに役立ちます。

モバイルロボット

モバイルロボットは、病院や診療所の周りをワイヤーや事前に設定されたトラックに沿って移動します。部屋の消毒や患者の搬送、重機の移動など、幅広い用途に使われています。清掃・消毒移動ロボットは、紫外線 (UV) 光、過酸化水素蒸気、または空気ろ過を使用して、感染を低減し、到達可能な場所を均一な方法での衛生化するのに役立ちます。

自動ロボット

光検出測距 (LiDAR) システム、視覚計算、またはマッピング機能を内蔵した自動ロボットは、診察室や病室内の患者に向かって自分でナビゲートすることができ、臨床医が遠くからでも対話できるようになります。遠隔地の専門家や作業員が制御するロボットは、医師が病院を巡回する際に同行し、専門家が患者の診断やケアに関する相談に画面上で貢献することができます。これらのロボットは、自分のバッテリーを記録し、必要に応じて充電ステーションに戻ることができます。

自動ロボットの中には、感染症病棟や手術室、検査室、公共の病院空間をナビゲートしながら清掃や消毒を行うものがあります。スタートアップ企業の Akara が開発した自動ロボットのプロトタイプのつが、紫外線を使って汚染された表面を消毒するためのテストを行っています。その目標は、病院が部屋や機器を衛生化させ、COVID-19 との戦いを支援することです。プロトタイプでは、インテル® Movidius™ Myriad™ X VPU を使用して、動作中に人の周りを安全にナビゲートします。

ヘルスケアにおけるロボティクスのインテル® テクノロジー

インテル® のテクノロジーにより、ハードウェア・メーカーやソフトウェア・プロバイダーの多様なエコシステム間で、健康ロボティクス・ソリューションを実現しています。インテルは、高性能な手術支援技術や、より良い患者モニタリング、専門家の診察、強化されたソーシャル・エンゲージメントなどを可能にするモバイル・デリバリーや自律型 UV 消毒ロボットなどの設計ニーズに対応するために、コンピューター・ビジョンをサポートする幅広い計算技術を提供しています。

ロボティクスとヘルスケアの未来

ヘルスロボット工学は、機械学習、データ分析、コンピューター・ビジョンなどの技術の進歩とともに進化を続けていくでしょう。あらゆる種類のロボットが、自律的に、効率的に、そして正確にタスクを完了させるために進化し続けるでしょう。

インテルは、テクノロジープロバイダーや研究者と協力して、次世代のロボットソリューションを模索しています。例えば、インテルラボ中国は、蘇州協働イノベーション医療ロボット研究所と提携し、スタートアップのための医療ロボットインキュベーターを設立しています。インテルは技術と研究支援を提供し、医療ロボット分野における AI や IoT 技術の新たなアプリケーションの発見を支援しています。これらの貢献は、自動化を促進し、効率を高め、ヘルスケアの最大の課題を解決するための継続的なイノベーションを支援しています。