Robotica nell'assistenza sanitaria: il futuro dei robot in medicina

I robot medici assistono negli interventi chirurgici, semplificano il flusso di lavoro clinico e la logistica dell'ospedale e migliorano l'assistenza dei pazienti e la sicurezza del luogo di lavoro.

Una panoramica sulla robotica nell'assistenza sanitaria:

  • I robot medici rientrano in diverse categorie: di assistenza chirurgica, modulari e autonomi.

  • L'uso dei robot in campo medico aiuta a migliorare l'assistenza ai pazienti e i risultati, aumentando l'efficienza operativa.

  • La robotica Intel® promuove l'innovazione grazie alla chirurgia assistita da IA, all'automazione, e all'analisi dei dati dei pazienti in tempo reale.

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I primi robot nel campo medico fecero la loro comparsa negli anni '80 e fornivano assistenza durante gli interventi mediante tecnologie come i bracci robotici. Nel corso degli anni, la visione artificiale con intelligenza artificiale (IA) e l'analisi dei dati hanno trasformato i robot medici, espandendone le funzionalità in molte altre aree dell'assistenza sanitaria.

I robot vengono attualmente utilizzati non solo in sala operatoria, ma anche negli ambienti clinici per supportare gli operatori sanitari e per il migliorare l'assistenza dei pazienti. Ad esempio, gli ospedali e le cliniche impiegano i robot per una gamma molto più ampia di attività al fine di contribuire a ridurre l'esposizione agli agenti patogeni durante la pandemia da COVID-19.

L'utilizzo della robotica e dell'automazione si estende anche ai laboratori di ricerca dove vengono utilizzati per automatizzare le attività manuali, ripetitive e ad alto volume, in modo che i tecnici e gli scienziati possano concentrare la loro attenzione su attività più strategiche che consentono di fare scoperte più rapidamente.

I flussi di lavoro semplificati e la riduzione dei rischi forniti dalla robotica medica offrono valore in molte aree. Ad esempio, i robot sono in grado di pulire e di preparare le stanze dei pazienti in modo indipendente, contribuendo a limitare il contatto da persona a persona nei reparti di malattie infettive. I robot con software di identificazione di farmaci con IA riducono i tempi necessari per identificare, abbinare e distribuire i farmaci ai pazienti negli ospedali.

Con l'evolversi delle tecnologie, i robot funzioneranno in modo più autonomo, eseguendo in ultima istanza determinate attività in assoluta autonomia. Di conseguenza, i medici, gli infermieri e gli altri operatori sanitari avranno più tempo a disposizione per fornire assistenza diretta ai pazienti.

Vantaggi della robotica nell'assistenza sanitaria

L'utilizzo della robotica in campo medico rende possibili un alto livello di assistenza dei pazienti, processi efficienti in contesti clinici e un ambiente sicuro per i pazienti e gli operatori sanitari.

Cura dei pazienti di alta qualità

I robot medici supportano le procedure minimamente invasive, il monitoraggio su misura e frequente per i pazienti affetti da malattie croniche, le terapie intelligenti e l'impegno sociale per i pazienti anziani. Inoltre, grazie ai robot in grado di alleviare i carichi di lavoro, gli infermieri e gli altri operatori sanitari hanno la possibilità di offrire ai pazienti una maggiore empatia e interazione umana, elementi che possono favorire il benessere a lungo termine.

Flussi di lavoro clinici semplificati

I robot mobili autonomi (AMR) semplificano le attività di routine, riducono la necessità di compiti fisici svolti dal personale umano e garantiscono processi più costanti. Questi robot sono in grado di affrontare le carenze e le problematiche del personale tenendo traccia dell'inventario ed effettuando tempestivamente gli ordini al fine di garantire la disponibilità delle forniture, delle apparecchiature e dei farmaci al momento del bisogno. Gli AMR di pulizia e disinfezione permettono di igienizzare e preparare rapidamente le camere di ospedale per i pazienti in arrivo, consentendo agli operatori di concentrarsi sul lavoro inerente ai pazienti che crea valore.

Ambiente di lavoro sicuro

Al fine di mantenere gli operatori sanitari al sicuro, gli AMR sono utilizzati per trasportare forniture e biancheria negli ospedali in cui l'esposizione agli agenti patogeni rappresenta un rischio. I robot di pulizia e disinfezione limitano l'esposizione agli agenti patogeni riducendo allo stesso tempo le infezioni contratte in ospedale (HAI) e centinaia di strutture sanitarie ne stanno già facendo uso.1. I robot sociali, i quali sono un tipo di AMR, aiutano anche a sollevare pesi, come ad esempio durante lo spostamento di letti o pazienti, contribuendo così a ridurre lo sforzo fisico degli operatori sanitari.

Robot di assistenza chirurgica

Con l'avanzare delle tecnologie di controllo del movimento, i robot di assistenza chirurgica sono diventati più precisi. Questi robot aiutano i chirurghi a raggiungere nuovi livelli di velocità e precisione durante l'esecuzione di interventi complessi grazie alla tecnologia IA e di visione artificiale. Alcuni robot chirurgici potrebbero anche essere in grado di completare le attività in modo autonomo, consentendo ai chirurghi di monitorare le procedure da una console.

Le operazioni chirurgiche eseguite con l'assistenza robotica rientrano in due categorie principali:

 

  • Operazioni chirurgiche minimamente invasive del torso. Tra esse figurano l'isterectomia robotica, la prostatectomia robotica, la chirurga bariatrica e altre procedure principalmente incentrate sui tessuti morbidi. In seguito all'inserimento tramite una piccola incisione, questi robot si bloccano in una posizione, creando una piattaforma stabile da cui effettuare interventi chirurgici tramite il controllo da remoto. La chirurgia a cielo aperto che fa uso di grandi incisioni rappresentava una volta la norma per la maggior parte delle procedure interne. I tempi di recupero erano molto più lunghi e il potenziale infettivo e le altre complicazioni erano più elevate. La lavorazione manuale tramite un'incisione dalle dimensioni di un bottone è estremamente difficile, anche per un chirurgo esperto. I robot chirurgici rendono queste procedure facili e precise, con l'obiettivo di ridurre le infezioni e altre complicazioni.
  • Operazioni chirurgiche ortopediche. I dispositivi possono essere programmati per eseguire interventi di chirurgia ortopedica comuni, come ad esempio la sostituzione del ginocchio o dell'anca. Questi robot, mediante una combinazione di bracci robotici intelligenti, imaging 3D e analisi dei dati, consentono risultati più prevedibili grazie all'impiego di confini definiti volti ad assistere il chirurgo. La modellazione IA consente ai robot di venir addestrati su specifici interventi di chirurgia ortopedica, con istruzioni precise su dove andare e come eseguire le procedure.

La capacità di condividere un filmato dalla sala operatoria con altre sedi, vicine o lontane, consente ai chirurghi di trarre vantaggio dalle consultazioni con altri specialisti del loro campo. Di conseguenza, i pazienti godono del coinvolgimento dei migliori chirurghi nei loro interventi.

Il campo della robotica chirurgica si sta evolvendo a favore di un maggiore utilizzo dell'IA. La visione artificiale consente ai robot chirurgici la differenziazione tra tipi di tessuti nel loro campo visivo. Ad esempio, i robot chirurgici ora riescono ad aiutare i chirurghi a evitare nervi e muscoli durante le procedure2. La visione artificiale in 3D ad alta definizione è in grado di fornire ai chirurghi informazioni dettagliate e prestazioni migliorate durante le procedure. Prima o poi, i robot saranno in grado di gestire sottoprocedure di minore rilevanza, come la sutura o altre attività definite, sotto lo sguardo vigile del chirurgo.

La robotica inoltre svolge un ruolo chiave nella formazione del chirurgo. Le piattaforme di simulazione utilizzano l'IA e la realtà virtuale per fornire formazione sulla robotica chirurgica. All'interno dell'ambiente virtuale, i chirurghi possono praticare procedure e ottimizzare le competenze utilizzando i controlli robotici.

Robot modulari

I robot modulari potenziano altri sistemi e possono essere configurati per l'esecuzione di più funzioni. Nell'assistenza sanitaria, tra questi figurano i robot esoscheletrici terapeutici e i bracci e le gambe robotiche prostatiche.

I robot terapeutici possono aiutare nella riabilitazione a seguito di ictus, paralisi, lesioni cerebrali traumatiche o con le menomazioni causate dalla sclerosi multipla. Un braccio robotico montato su una sedia a rotelle attualmente in fase di sviluppo da parte di Intel e Accenture mira ad aiutare i pazienti con lesioni spinali nell'esecuzione delle attività quotidiane. Dotando i robot di IA e telecamere con rilevamento della profondità, è possibile monitorare lo stato di salute di un paziente mentre esegue gli esercizi prescritti, misurando i gradi di movimento in diverse posizioni e tenendo traccia dei progressi in maniera più accurata della visione umana. Essi possono inoltre interagire con i pazienti per fornire loro informazioni e incoraggiamento.

Robot mobili autonomi

Le organizzazioni sanitarie spesso si affidano agli AMR per via della loro capacità di aiutare in compiti critici come disinfezione, telepresenza e consegna di farmaci e forniture mediche, creando un ambiente sicuro e consentendo al personale di trascorrere più tempo con i pazienti. Dotandoli di sistemi di rilevamento e misura della distanza a mezzo della luce (LiDAR), visione artificiale e funzionalità di mappatura, gli AMR possono accompagnare autonomamente i pazienti agli esami e alle loro camere di ospedale, consentendo ai medici di interagire da remoto. Con il controllo da remoto di un AMR da parte di uno specialista o di un altro operatore, questo può accompagnare i medici durante le loro visite in corsia, permettendo allo specialista di aiutare nella diagnosi e nell'assistenza del paziente mediante consulto video.

Alcuni robot possono aiutare i professionisti prima dell'ammissione del paziente. Ad esempio, un robot autonomo in Messico sviluppato dalla start-up Roomie viene utilizzato per aiutare il personale medico con i pazienti COVID-19 ad alto rischio. RoomieBot, infatti, esegue il triage dei pazienti registrando la temperatura corporea, il livello di ossigeno nel sangue e l'anamnesi al loro arrivo in ospedale. RoomieBot utilizza la tecnologia Intel®, tra cui algoritmi IA su unità di elaborazione visiva Intel® Movidius™ (VPU), Intel® NUC di ottava generazione e telecamere Intel® RealSense™.

Altri tipi di AMR utilizzati nell'assistenza sanitaria sono i robot di servizio e i robot sociali.

Robot di servizio

I robot di servizio alleviano il carico quotidiano degli operatori sanitari tramite la gestione di attività logistiche di routine. Molti di questi robot funzionano in modo autonomo e sono in grado di inviare un report alla fine di un'attività. Questi robot allestiscono le stanze dei pazienti, tengono traccia delle forniture e archiviano ordini di acquisto, riforniscono gli armadi sanitari e trasportano le lenzuola da e verso le strutture di lavanderia. L'esecuzione di alcune attività di routine da parte dei robot consente agli operatori sanitari di avere più tempo per concentrarsi sulle esigenze immediate dei pazienti e contribuisce a migliorare la soddisfazione sul lavoro. Il TUG Robot di Aethon è un robot di servizio che fa proprio questo. TUG è in grado di muoversi in ambienti complessi e mutevoli per fornire in modo sicuro lenzuola agli infermieri sia sulla base di un programma che su richiesta.

I robot di servizio possono inoltre aiutare nella pulizia e nella disinfezione. Questi AMR possono utilizzare la luce ultravioletta (UV), i vapori di perossido di idrogeno o la filtrazione dell'aria per contribuire a ridurre le infezioni e a igienizzare i luoghi raggiungibili in modo uniforme. Un prototipo di robot mobile autonomo sviluppato dalla start-up Akara è attualmente in fase di test per uno di queste attività di routine essenziali: la disinfezione di superfici contaminate utilizzando la luce UV. L'obiettivo di Akara è aiutare gli ospedali a sanificare le stanze e le attrezzature, contribuendo alla lotta contro il COVID-19.

Robot sociali

I robot sociali interagiscono direttamente con gli esseri umani. Questi robot “amichevoliˮ possono essere utilizzati in contesti di assistenza a lungo termine per l'interazione sociale e il monitoraggio. Possono incoraggiare i pazienti a rispettare i regimi di trattamento o fornire coinvolgimento cognitivo, contribuendo a mantenere i pazienti vigili e ottimisti. Possono inoltre essere utilizzati per fornire indicazioni ai visitatori e ai pazienti all'interno dell'ospedale. In linea generale, i robot sociali contribuiscono a ridurre i carichi di lavoro degli operatori sanitari e a migliorare il benessere emotivo dei pazienti.

Tecnologie Intel® per robot medici

Le tecnologie Intel® realizzano soluzioni di robotica sanitaria in un ecosistema diversificato di produttori hardware e di fornitori di software. Intel offre una vasta gamma di tecnologie di elaborazione con supporto per la visione artificiale al fine di soddisfare le esigenze di progettazione delle tecnologie di assistenza chirurgica ad alte prestazioni; di fornitura mobile e di robot autonomi per la disinfezione tramite UV; e di robot che consentono un migliore monitoraggio dei pazienti, una consulenza specialistica, un maggiore coinvolgimento sociale e molto altro ancora.

Le tecnologie Intel® offrono una base per la robotica nell'assistenza sanitaria

Processori Intel® IoT ed embedded

I processori Intel® sono disponibili in una vasta gamma di opzioni di prestazioni di elaborazione e di consumo energetico, realizzando dai robot chirurgici con deep learning ai robot di disinfezione a basso consumo energetico.

Tecnologia Intel® RealSense™

Le telecamere con rilevamento della profondità Intel® RealSense™ aiutano gli operatori a tenere traccia dei cambiamenti nelle articolazioni dei pazienti affetti da artrite reumatoide al fine di monitorare con precisione la progressione della malattia. Per i pazienti in fisioterapia, le telecamere consentono ai terapeuti di monitorare i cambiamenti nel campo di movimento al fine di determinare con maggiore precisione i progressi nella riabilitazione.

Reti 5G supportate da Intel

Le reti 5G supportate da Intel aumenteranno l'accesso agli specialisti medici tramite controlli basati su video e consentiranno interventi chirurgici con assistenza AR/VR mediante velocità di connessione senza eguali, latenza bassissima e un'estrema affidabilità della rete.

Distribuzione Intel® del toolkit OpenVINO™

La distribuzione Intel® di OpenVINO™ toolkit semplifica lo sviluppo delle applicazioni di visione artificiale sulle piattaforme Intel®, incluse le VPU e le CPU. Questo portafoglio rende possibile una vasta gamma di casi di utilizzo, dai robot di assistenza chirurgica ai robot autonomi di servizio e sociali capaci di muoversi tra le corsie dell'ospedale.

Intel® FPGA

Intel offre un portafoglio completo di reti di porte programmabili (FPGA) per una vasta gamma di esigenze: dai requisiti per prestazioni elevate nel caso dei robot di assistenza chirurgica con IA fino ai robot a basso consumo energetico e a prezzi accessibili per robot impiegati nella rimozione dei rifiuti o nella fornitura della biancheria.

Approfondimenti edge per i robot mobili autonomi

Edge Insights per robot mobili autonomi di Intel® fornisce agli sviluppatori un kit di sviluppo apposito, aperto e modulare in modo da poter sviluppare, costruire e implementare applicazioni robot end-to-end in maniera più rapida e semplice.

Il futuro della robotica nel campo medico

Con l'avanzamento dell'apprendimento automatico, dell'analisi dei dati, della visione artificiale e di altre tecnologie, la robotica medica si evolverà a fine di completare attività in autonomia e in maniera ancora più efficiente e precisa. 

Intel sta lavorando in collaborazione con fornitori e ricercatori di tecnologie al fine di esplorare la nuova generazione di soluzioni robotiche. Supportando la tecnologia e la ricerca, Intel contribuisce alla scoperta di nuove applicazioni per tecnologie IA e IoT nel campo della robotica medica. Questi contributi supportano le innovazioni in corso che aumentano l'automazione, promuovono l'efficienza e risolvono alcune delle più grandi sfide sanitarie.

Il futuro della robotica e dell'assistenza sanitaria

La robotica sanitaria continuerà a evolversi con i progressi nell'apprendimento automatico, nell'analisi dei dati, nella visione artificiale e in altre tecnologie. I robot di tutte le tipologie continueranno a evolversi al fine di poter completare le attività in modo autonomo, efficiente e preciso.

Intel sta lavorando in collaborazione con fornitori e ricercatori di tecnologie al fine di esplorare la nuova generazione di soluzioni robotiche. Ad esempio, Intel Labs China sta collaborando con il Suzhou Collaborative Innovation Medical Robot Institute per la creazione di un incubatore di robotica medica per le startup. Fornendo il supporto tecnologico e alla ricerca, Intel sta contribuendo alla scoperta di nuove applicazioni per le tecnologie di IA e IoT nel campo della robotica medica. Questi contributi supportano le innovazioni in corso che aumentano l'automazione, promuovono l'efficienza e risolvono alcune delle più grandi sfide sanitarie.

Domande ricorrenti

Settore in rapida crescita nell'assistenza sanitaria, l'uso della robotica medica sta portando a una maggiore precisione nelle procedure chirurgiche e all'efficienza negli ospedali e nelle cliniche.

I robot nel campo medico abbracciano diverse aree. Ad esempio, i robot chirurgici consentono interventi chirurgici minimamente invasivi e permettono ai nuovi chirurghi di eseguire procedure complesse nelle prime fasi della loro carriera. I robot mobili autonomi sono utilizzati negli ospedali e nelle cliniche. Possono pulire e disinfettare le superfici lungo percorsi predefiniti, oppure possono spostarsi in autonomia all'interno delle strutture, interagire con i pazienti e consentire le consultazioni da remoto dei medici.

Generalmente, i robot sono utilizzati nel campo medico per assistere gli operatori sanitari nel loro lavoro quotidiano. L'assistenza robotica può andare dall'automazione di attività ripetitive in un laboratorio di ricerca alla navigazione autonoma all'interno degli ospedali per fornire biancheria nelle camere dei pazienti e al monitoraggio dello stato di salute dei pazienti durante l'esecuzione degli esercizi prescritti di fisioterapia.

I robot medici stanno cambiando in modo significativo l'assistenza sanitaria. Rendono le attività manuali che richiedono molto tempo una cosa del passato grazie all'automazione, la quale accelera la ricerca sanitaria e consente a medici, infermieri e altri operatori di trascorrere più tempo con i pazienti. I robot di assistenza chirurgica aiutano i chirurghi in sala operatoria a raggiungere nuovi livelli di velocità e di precisione. I robot autonomi sociali migliorano l'esperienza dei pazienti mediante l'interazione sociale e il monitoraggio.

I principali tipi di robot medici utilizzati nell'assistenza sanitaria sono i robot chirurgici, i robot modulari e i robot mobili autonomi.

I robot medici stanno cambiando in modo significativo l'assistenza sanitaria. Rendono le attività manuali che richiedono molto tempo una cosa del passato grazie all'automazione, la quale accelera la ricerca sanitaria e consente a medici, infermieri e altri operatori di trascorrere più tempo con i pazienti. I robot di assistenza chirurgica aiutano i chirurghi in sala operatoria a raggiungere nuovi livelli di velocità e di precisione. I robot autonomi sociali migliorano l'esperienza dei pazienti mediante l'interazione sociale e il monitoraggio.

I principali tipi di robot medici utilizzati nell'assistenza sanitaria sono i robot chirurgici, i robot modulari e i robot mobili autonomi.

Informazioni su prodotti e prestazioni

1

“Coronavirus: i robot utilizzano raggi luminosi per neutralizzare i virus negli ospedali", BBC, marzo 2020, https://www.bbc.com/news/business-51914722.

2

“Domande frequenti sulla chirurgia assistita da robot", UC Davis Health, https://health.ucdavis.edu/surgicalservices/roboticsurgery/faqs.html.