Polska może stać się europejskim ośrodkiem produkującym robota chirurgicznego zdolnego rywalizować z najlepszymi – mówi prof. Zbigniew Nawrat, pomysłodawca i główny konstruktor robota kardiochirurgicznego Robin Heart, Dyrektor Instytutu Protez Serca Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religii.
Prof. Zbigniew Nawrat. Fot. Bartłomiej Barczyk / Agencja Gazeta
Renata Kołton: To Pan wymyślił nazwę Robin Heart?
Prof. Zbigniew Nawrat: Tak, to był mój pomysł. Spodobało mi się zarówno bezpośrednie znaczenie tego hasła – Robot w sercu – jak i skojarzenie z legendarnym bohaterem, który chciał zrobić coś dobrego dla ludzi.
Co Robin Heart potrafi?
Dziś Robin Heart to określenie całej rodziny polskich robotów chirurgicznych przeznaczonych do operacji na tkankach miękkich, np. sercu. W latach 2000-2003 powstały modele Robin Heart 0, Robin Heart 1 i Robin Heart 2, w latach 2007-2008 stworzyliśmy służącego do sterowania położeniem endoskopowego toru wizyjnego robota Robin Heart Vision, a w 2009 roku Robin Heart mc2, z pomocą którego przeprowadziliśmy operację wszczepienia by-passów u świni. Pięć lat później pokazaliśmy TeleRobina.
Gdy powstał, Robin Heart mc2 był największym robotem chirurgicznym na świecie. Składa się z 3 ramion, z których 2 zewnętrzne są ramionami narzędziowymi i mogą zastąpić przy stole asystenta trzymającego dwa narzędzia i przygotowującego pole operacji. Środkowe ramię wyposażone jest w tor wizyjny i kamerę. Dzięki temu niektóre operację zamiast 3 chirurgów, może wykonywać jeden specjalista podpięty do konsoli Robin Heart Shell, za pomocą której steruje się całym urządzeniem. Lekarz siedzi, trzymając w dłoniach zadajniki ruchu, a na ekranie przed sobą widzi, co się dzieje we wnętrzu pacjenta. Konsola wyposażona jest w dodatkowy ekran dotykowy, który umożliwia zmianę parametrów sterowania, takich jak usunięcie drżenia czy przeskalowanie ruchu – np. żeby 5-centymetrowe przesunięcie dłoni chirurga powodowało 2 milimetry przemieszczenia narzędzia w ciele pacjenta.
Wciąż ten model udoskonalamy. A kolejne innowacje: nowe roboty, mechatroniczne narzędzia i ergonomiczne stanowisko pracy, wprowadzenie sprzężenia siłowego podczas operacji, świadczą o naszej pomysłowości i zaangażowaniu. To potencjał, którego nie można zmarnować.
Kiedy Robin Heart mc2 może trafić do klinik?
Cały czas się o to staramy. Ale niestety w medycynie przejście od działającego prototypu do urządzenia klinicznego wymaga pokonania toru przeszkód, który niestety jest coraz dłuższy. Trzeba zdobyć certyfikat, posiadać odpowiednią dokumentację oraz mieć możliwość produkcji. Aby Fundacja sama mogła tego dokonać, musiałaby zatrudniać znacznie więcej ludzi i posiadać odpowiednio duże środki finansowe.
Choć tych pieniądze nie potrzeba znowu aż tak wiele. Koszt uruchomienia produkcji takich robotów jest porównywalny z otworzeniem fabryki makaronu. Gdybyśmy mieli te środki kilkanaście lat temu, to pewnie weszlibyśmy w tę niszę.
Dziś przemysł robotów medycznych jest zmonopolizowany przez producenta robota da Vinci. Ceny są bardzo wysokie, więc konkurencja bardzo by się przydała. Czy roboty Robin Heart mogą konkurować z da Vinci?
Da Vinci otrzymał akceptację amerykańskiej Agencji Żywności i Leków (Food and Drug Administration – FDA) dla prowadzenia operacji laparoskopowych w USA w 2000 roku. Obecnie na całym świecie przy użyciu tych robotów wykonywanych jest około 600 tys. operacji w ciągu roku. Jednak większość z nich to zabiegi ginekologiczne i urologiczne. Na sercu wykonywanych jest może kilka tysięcy. Okazało się, że sposób przestrzennego zobrazowania i możliwości tych robotów nie przekładają się na znacząco lepsze przeprowadzenie operacji kardiochirurgicznych w porównaniu z wykonywaniem ich metodami klasycznymi.
Czyli jeśli chodzi o roboty kardiochirurgiczne, na rynku wciąż jest nisza.
Jeśli chodzi o roboty medyczne, to ten przemysł jest na świecie na takim poziomie, jak automobilowy w roku 1910. Jest miejsce, aby zaproponować zupełnie nowe rzeczy. Polska może stać się europejskim ośrodkiem produkującym robota chirurgicznego zdolnego rywalizować z najlepszymi.
Może trudno byłoby wedrzeć się teraz na rynek z polskimi robotami przemysłowymi. Dysponujemy jednak odpowiednim potencjałem, by stać się producentem robotów medycznych. Jest jeszcze wiele do zrobienia, ale istnieje też ogromna szansa wskoczenia na odpowiedni poziom technologiczny. Na różnych uczelniach w Polsce funkcjonuje kilkanaście katedr, które zajmują się robotyką. Mamy kilka tysięcy kompetentnych, wykształconych ludzi gotowych zająć się robotami medycznymi.
Fundacja mocno popularyzuje wiedzę z zakresu robotyki medycznej.
Co roku organizujemy dwa główne eventy. Wiosną konferencję „BioMedTech Silesia”, która gromadzi zainteresowanych bioinżynierią i biotechnologią medyczną od gimnazjalistów po doktorantów i naukowców. W tym roku prelegenci przygotowali 80 różnych prezentacji. Dzień później odbyły się warsztaty chirurgiczne, podczas których kolejne 200 osób próbowało ręcznego szycia kurzego skrzydełka, poznało narzędzia laparoskopowe, oraz zapoznało się z obsługą robotów.
W grudniu odbywa się konferencja „Roboty Medyczne” oraz Akademia sztuki budowania robotów medycznych Międzynarodowego Stowarzyszenia na rzecz Robotyki Medycznej. Konferencja „Roboty Medyczne” to regularne pokazy robotów – sprowadzamy urządzenia z całej Polski. Osoby, które nad nimi pracują, wymieniają się swoimi doświadczeniami. Akademia to szersze grono dyskusyjne – rozmowy z psychologami, socjologami, ekonomistami, designerami, i przede wszystkim z potencjalnymi użytkownikami robotów. Naszą misją jest nie tylko wynalezienie i spowodowanie, żeby polskie roboty znalazły się na rynku, ale też inspirowanie do współdziałania. Wspólnie debatujemy więc o tym, jak projektować roboty, żeby były pożyteczne zarówno na sali operacyjnej, jak i w domu, gdzie mogą służyć pomocą ludziom.
Stworzyliśmy też wirtualną salę operacyjną oraz wydajemy czasopismo „Medical Robotics Reports”. Wciąż jednak mamy nadzieję, że nasze osiągnięcia uda się przekuć w coś więcej niż tylko w ciekawy ośrodek edukacyjny dla młodzieży.
Polski rząd nie chce inwestować w roboty medyczne?
Opracowane przez nas roboty są produktem właściwie gotowym do wprowadzenia na rynek i robimy wszystko, aby skomercjalizować nasze osiągnięcia. Fundacja jest członkiem regionalnego klastra MedSilesia. Staramy się wspólnie uruchomić Flagowy Projekt Polski Robot Medyczny. Od prawie dwóch lat jest przekładany w różnych ministerstwach z jednego biurka na drugie i nic z tego nie wynika.
Robotyka będzie się silnie rozwijała przez wiele najbliższych lat. A my moglibyśmy być krajem producentów robotów i innowacji w tej dziedzinie. Dziwi mnie, że osoby zasiadające w gremiach decyzyjnych wciąż nie są tym zainteresowane.
A prywatni inwestorzy?
Mamy nadzieję znaleźć w tym roku producenta dla robota toru wizyjnego Robin Heart PortVisionAble, nad którym pracowaliśmy w latach 2011-2016. To nasz najprostszy, jednoramienny robot, sterowany pilotem. Waży kilka kilogramów i mieści się w walizce. Przy stole operacyjnym może zastąpić asystenta, który trzyma tor wizyjny i przesuwa kamerę w miejsce operacji podczas gdy chirurg używa klasycznych narzędzi laparoskopowych. Jesteśmy przygotowani do tego, aby wdrażać go klinicznie. Pierwszy eksperyment zostanie przeprowadzony przez doktora Grzegorza Religę.
Kiedy Robin Heart PortVisionAble znajdzie się już na sali operacyjnej to wrócimy do koncepcji multizestawowego robota Robin Heart mc2 i mechatronicznych narzędzi, które opracowaliśmy w międzyczasie w różnych wersjach prototypowych.
Jak 20 lat temu zareagował profesor Zbigniew Religa, kiedy powiedział mu Pan, że chciałby stworzyć robota do zabiegów kardiochirurgicznych?
Zapytał, kiedy będzie mógł nim operować. Mieliśmy potrzebę posiadania narzędzia, które sprawi, że chirurgia endoskopowa będzie odpowiednio precyzyjna, aby można było operować by-passy czy zastawki.
Wcześniej mieliście już na koncie duży sukces, wdrożyliście sztuczne komory sercowe.
Tak, to była moja pierwsza praca. Projektowałem i wdrażałem POLVAD – który do dziś ratuje pacjentów. Najdłużej wspomagany pacjent korzystał z nich przez prawie 2 lata i z sukcesem udało się zregenerować jego własne serce. Ale kiedy pod koniec lat 90. wykonywano prototypowe operacje robotami Zeus (obecnie wycofanym już z rynku) i da Vinci przeznaczonymi do zabiegów na tkankach miękkich, ja zajmowałem się już symulacjami operacji chirurgicznych. Gdy zobaczyłem zabiegi wykonywane przy użyciu robotów, stwierdziłem, że to pierwsze narzędzie, które pozwala bezpośrednio nadzorować operację, może działać jak system doradczy i daje szansę wprowadzenia pewnych procedur.
Najważniejszym celem wprowadzania robotów chirurgicznych jest standaryzacja. A bardzo trudno standaryzować coś, co właściwie jest sztuką uprawianą przy pomocy ruchu dłoni. Jeśli jednak pomiędzy dłonią chirurga a narzędziem wewnątrz pacjenta zamontujemy komputer, zyskujemy nowe możliwości: skorygowania ruchu, przeskalowania, zniwelowania drżenia. To pozwala na wprowadzenie pewnych podstawowych obowiązujących standardów.
Rozmawiałem ze znakomity chirurgiem ginekologicznym, który operował robotem da Vinci. Stwierdził, że po kilku takich operacjach zmienił sposób operowania klasycznymi narzędziami laparoskopowymi, bo zobaczył, że zabieg można wykonywać w sposób bardziej elegancki. Inspiracja może więc iść w dwie strony. Roboty chirurgiczne są jedynym sposobem zwiększenia efektywności naszego działania.
W Polsce jednak generalnie rzadko korzystamy z możliwości robotów.
Gdyby nie przemysł motoryzacyjny, to bylibyśmy w tym obszarze niemal pustynią. W ostatnich latach sytuacja jednak znacznie się poprawiła. Statystykę poprawiają nam firmy prywatne, na ogół z zagranicznymi kapitałem i technologiami. 5 lat temu mieliśmy 19 robotów przypadających na 10 tys. pracowników przemysłu, obecnie mamy około 28. To jednak wciąż ponad dwukrotnie mniej niż wynosi średnia światowa.
Liderem od lat pozostaje Japonia z wynikiem 1276 robotów. Ponad 1200 ma też Korea Południowa i USA. Za nimi są Niemcy z wynikiem 1147 robotów na 10 tys. pracowników. Nasi południowi sąsiedzi, Czesi, mają ich ponad 80.
Wspólnie z moją doktorantką Karoliną Korczek przeanalizowaliśmy, ile robotów chirurgicznych powinno być w Polsce, jeśli chcemy równać do krajów rozwiniętych, np. takich jak Anglia. Jeden robot chirurgiczny powinien przypadać na około milion mieszkańców. Czyli powinniśmy mieć 35 takich robotów, w tym 4-5 tylko do zabiegów kardiochirurgicznych.
Tymczasem w 2010 roku szpital we Wrocławiu zakupił robota da Vinci i przez wiele lat był to jedyny robot chirurgiczny w Polsce. Do dziś wykonano nim tylko kilkaset operacji. Ale zainteresowanie wśród lekarzy jest coraz większe, więc mam nadzieję, że roboty coraz częściej będą wykorzystywane w kolejnych klinikach. Dwa kolejne już zakupiono. Liczę na to, że następnym, którego szpitale kupią, będzie Robin Heart.
Czy wyobraża Pan sobie, że kiedyś robot może zastąpić w gabinecie lekarza?
Myślę, że po olbrzymich postępach tele-komunikacji, czyli przesyłania informacji na odległość, w ciągu najbliższych lat nastąpi rozwój tele-akcji, czyli działania na odległość. Dzięki robotowi lekarz będzie mógł wykonać zabieg, znajdując się w zupełnie innym miejscu niż pacjent.
W systemie ochrony zdrowia ciągle borykamy się z niedoborami finansowymi i kadrowymi. Czy inwestycje w roboty pozwolą nam zwiększyć wydajność posiadanych zasobów?
Oczywiście, i to na wiele sposobów. Wróćmy do naszego robota, który trzyma tor wizyjny. Dzisiaj przy tysiącach operacji endoskopowych wykonywanych w Polsce potrzebny jest przy stole operacyjnym człowiek, który ten tor trzyma. A przy stole chirurgicznym nie może stanąć każdy, w związku z tym na ogół jest to specjalista. Jeśli to niewymagające zajęcie będzie mógł wykonać robot, to lekarz może w tym czasie pomóc kolejnemu pacjentowi.
W Polsce mamy kilka tysięcy chirurgów, ale ich średnia wieku to ponad 50 lat. Coraz mniej absolwentów medycyny wybiera tę specjalizację. Za pomocą różnych sposobów powinniśmy stwarzać komfortowe warunki pracy, dzięki którym chirurdzy będą mogli dłużej i efektywniej pracować. Dzięki robotom chirurgicznym, nowoczesnym narzędziom, nowym metod planowania operacji lekarz może pozostać dłużej sprawny.
Poza chirurgią w medycynie jest cały szereg obszarów, gdzie roboty mogą podnieść jakość usług i zwiększyć ich dostępność. Wyobraźmy sobie, że rehabilitant ma do dyspozycji urządzenia, do których może podłączyć pacjentów i tylko nadzorować przebieg ćwiczeń. Jeden osoba może równocześnie pomóc kilku chorym, mając pewność, że odpowiednia ilość powtarzalnych ruchów zostanie wykonana w sposób właściwy. Do tego dochodzi możliwość monitorowania i łatwej korekty zabiegów w zależności od potrzeb pacjenta, którego stan może być na bieżąco analizowany przez urządzenie wyposażone w programy doradcze.
Roboty znajdą też szerokie zastosowanie także w tzw. medycynie domowej. Nasze społeczeństwo wyraźnie się starzeje. Szacuje się, że w Polsce już dziś pomocy w codziennym funkcjonowaniu potrzebuje ponad 2,5 mln osób. Ilu z nas wstaje codziennie tylko po to, żeby opiekować się swoimi niepełnosprawnymi dziećmi, współmałżonkiem, rodzicami? Bez możliwości zaplanowania czegokolwiek innego w swoim życiu, wyjazdu, kariery zawodowej.
Roboty będą się nami opiekować?
Roboty medyczne zaliczane są dziś do szerszej kategorii robotów społecznych, osobistych serwisowych, których sprzedaż dynamicznie rośnie. Powszechnie sięgamy po urządzenia, które ułatwiają sprzątanie czy gotowanie. Technologie w nich wykorzystywane będą za chwilę aplikowane do robotów, które pomogą nam jeść, podniosą, gdy upadniemy, położą do łóżka, a komuś, kto nie mówi bądź nie słyszy, ułatwią nawiązanie kontaktu. Badania pokazują, że w niektórych okolicznościach, np. w sytuacjach sanitarnych, wolelibyśmy, aby obsługiwał nas robot niż człowiek.
W przyszłości pod opieką robotów będziemy zostawiać nawet dzieci. Robot nie tylko przypilnuje, żeby dziecko nie odkręciło gazu, ale też odpyta z lekcji, opowie bajkę, przeczyta książkę, a w razie potrzeby wezwie pomoc. W Polsce myślimy już o takich osobistych opiekunach. Nie wiemy jeszcze, jak będą wyglądać. Roboty socjalne, czyli takie, które potrafią nawiązać kontakt (mówią, naśladują ludzką mimikę twarzy) rozwijane są głównie przez Japończyków, którzy nie mają przed tym oporów. Europejczycy wolą, aby robot domowy nie przypominał i nie udawał człowieka. Może mieć różne kształty, kolory, ale ważne, aby się od nas odróżniał.
Jednak wszyscy chętnie korzystamy w możliwości robotów, które mogą wykonywać za nas powtarzalne, wymagające dużego wysiłku fizycznego czynności i być w tym bardziej precyzyjne niż my. Dzięki nim ludzie zyskają wolny czas, który będą mogli wykorzystać w dowolny sposób.
Możemy też zaryzykować hipotezę, że sztuczna inteligencja, czyli roboty, które będą nie tylko przetwarzać i analizować dane, ale również podejmować decyzje, usprawnią zarządzanie w wielu dziedzinach funkcjonowania społeczeństw, np. zarządzanie środkami finansowymi. Roboty będą w tym bardziej efektywne i nieskore do sprzeniewierzeń. Człowiek nie zmienia się od tysięcy lat, ciągle popełniamy te same grzechy i nie potrafimy tego zmienić. Nad robotami możemy jeszcze popracować i sprawić, by spełniały najlepsze marzenia człowieka. Nie czyniły z niego niewolnika, ale zwiększały zakres ludzkiej wolności.
Jakie zagrożenia dostrzega Pan w związku z rozwojem sztucznej inteligencji?
Przede wszystkim równoległy rozwój procederu przestępczego, który temu towarzyszy. Niedawno dwa kolejne amerykańskie szpitale zapłaciły tysiące dolarów szantażystom, którzy ukradli dane. Ktoś postanowił ingerować w system obsługujący automatyczną sztuczną trzustkę, co groziło śmiercią pacjenta i musiano ten program przerwać.
Dlatego musimy budować systemy zabezpieczeń, których cena może być wyższa niż koszt stworzenia algorytmów do analizy danych. Elektroniczne systemy bankowe borykają się z tym od początku funkcjonowania. Na świecie wciąż pozostaje ten sam odsetek ludzi, którzy chcą czerpać korzyści kosztem innych. To oczywiście źle świadczy o homo sapiens – jakby dążył do jakiejś katastrofy. A technologia może tę katastrofę przyspieszyć. Efektywność naszego działania zwiększamy dziś bowiem w sposób nieproporcjonalnie duży w stosunku do zmian, jakie zachodzą w sposobie naszego myślenia i postrzegania. Abyśmy wszyscy mogli korzystać z tego wygodniejszego, ułatwionego przez roboty życia, musimy wcześniej poradzić sobie z pewnymi cechami człowieka. Nie wiem czy mężczyźni są z Marsa, a kobiety z Wenus. Wiem jednak, że roboty są z Ziemi i tylko od nas zależy czy będą naszą szansą na piękniejsze i szczęśliwsze życie.
Rozmawiała Renata Kołton
Dr hab. Zbigniew Nawrat, prof. IPS – fizyk teoretyk, doktor habilitowany nauk medycznych; specjalizuje się w biofizyce i robotyce medycznej. Adiunkt w Katedrze Kardiochirurgii i Transplantologii Wydziału Lekarskiego z Oddziałem Lekarsko-Dentystycznym w Zabrzu Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach. Dyrektor Instytutu Protez Serca Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religii. Założycielem i prezydent Międzynarodowego Stowarzyszenia Na Rzecz Robotyki Medycznej. Pomysłodawca i główny konstruktor robota kardiochirurgicznego Robin Heart – pierwszego polskiego i europejskiego robota do operacji na sercu.
