МАИ принимает участие в разработке уникального робота для УЗИ

В России создаётся уникальный медицинский робот для ультразвуковой диагностики в автономном режиме RoboScan. Промышленно выпускаемых роботов такого типа пока не существует ни в нашей стране, ни за рубежом. Московский авиационный институт принимает участие в проекте. В университете провели сборку и отладку прототипа устройства и оснастили оригинальным программным обеспечением. Сейчас робот готовится к стендовым испытаниям на базе Первого Московского государственного медицинского университета им. И. М. Сеченова.

Концепция проекта

Проект RoboScan был запущен в 2020 году. Это роботизированный автономный комплекс для проведения УЗИ, разделяющий процессы получения данных обследования и их анализа.

— Такое решение позволяет исключить необходимость присутствия врача УЗ-диагностики во время проведения процедуры, — рассказывает руководитель проекта и генеральный директор ООО «Робоскан» Артём Бадриев. — Уходит выраженная оператор-зависимость: принимать пациента могут медицинские работники среднего звена, лаборанты, а врач подключается уже на этапе расшифровки полученных снимков. Сама процедура проводится по заранее заложенной траектории в зависимости от зоны исследования. Подобрать подходящий датчик и запустить программу помогает присутствующий при приёме пациента лаборант.

Таким образом, разрабатываемый комплекс позволит снизить нагрузку на врачей и заменить квалифицированных специалистов там, где потребность в них не закрыта. Ещё один плюс — результат смогут независимо друг от друга оценить несколько врачей, что потенциально повысит качество диагностики.

Технические решения

В 2021 году к проекту присоединились специалисты Московского авиационного института, которые взяли на себя модернизацию аппаратной части и разработку программного обеспечения. Отдел разработки ПО возглавил доцент кафедры 704 «Информационно-управляющие комплексы летательных аппаратов» Николай Бодунков, за конструктивные решения отвечал доцент кафедры 701 «Авиационные робототехнические системы» МАИ Виталий Полянский. В команду вошли сотрудники кафедры 704 Илья Мохов, Вячеслав Розовляк и Мария Золотенкова, а также руководитель СКБ-4 МАИ Василий Егоров.

— В рамках сотрудничества с проектом RoboScan в МАИ был создан программно-аппаратный комплекс управления роботом, включающий в себя собственную электронику и весь софт. Это программы управления манипулятором, перемещения его в нужные точки, опроса датчиков и другие, — говорит Виталий Полянский. — В сущности, наша работа заключалась в том, чтобы понять, каким требованиям должен отвечать робот для автономного проведения УЗИ, в том числе с точки зрения безопасности, точности и так далее, и найти соответствующие решения.

Например, команда МАИ интегрировала в контур управления роботом датчик давления, созданный командой RoboScan.

— Датчик позволяет контролировать силу нажатия на рабочую поверхность при проведении УЗИ с учётом дыхания, движений и особенностей телосложения пациента. В дальнейшем планируется добавить систему сенсорных датчиков, чтобы пациент, почувствовав дискомфорт, мог остановить процедуру и перевести робота в безопасное положение одним прикосновением к нему, — поясняет Николай Бодунков.

Сейчас отрабатываются алгоритмы проведения роботом УЗИ органов малого таза. В частности, в МАИ проводились испытания на силиконовом макете, включающем в себя напечатанные на 3D-принтере кости таза и шар с водой, имитирующий мочевой пузырь. В дальнейшем RoboScan «научат» делать УЗИ и других областей.

Перспективы развития

Робот УЗИ станет удобным инструментом не только для обследования пациентов, но и для сбора медицинских данных.

— Сейчас не существует базы данных по ультразвуковым исследованиям, так как записывается меньше 1% проводимых процедур, — говорит научный консультант проекта Игорь Шадёркин. — С помощью робота мы сможем создать такую базу из набора DICOM снимков или реконструированных 3D-моделей органов. Впоследствии этот массив информации может лечь в основу фундаментальных изменений в области УЗИ, например способствовать внедрению в неё искусственного интеллекта.

Кроме того, использование робота позволит объединить данные УЗИ с данными МРТ, КТ и другими: совмещая разные типы изображений можно получить более информативную картину. При «ручном» УЗИ провести такое объединение практически невозможно.

— После лабораторных испытаний прототипа в Первом МГМУ им. И. М. Сеченова и предварительного сбора статистики мы приступим к созданию предсерийного образца, — делится планами Артём Бадриев. — Подготовить документы на сертификацию медицинского устройства предполагается уже через год.