Как создать интеллектуальную роботизированную систему для нейро- и кардиохирургии

Правша — интеллектуальная роботизированная система для сосудистой нейро- и кардиохирургии. Решение представляет собой экосистему из трех продуктов, работающих как в связке, так и каждый как самостоятельный элемент.

Тренажёр «Правша» применяется для обучения хирургов через симулятор c тактильной обратной связью и дополненной реальностью. «Персонализированная сосудистая хирургия» — сервис с программным обеспечением на основе ИИ, который по снимкам КТ и МРТ позволяет создать индивидуальную симуляцию сосудов мозга конкретного человека. Оперирующий «Правша» (в разработке) — инструмент телехирургии для проведения операций дистанционно.

В интервью циклу «Страну меняют люди» Александра, создательница проекта, рассказала о том, как за год её стартап сделал учебное устройство мирового уровня, начав с деревянного прототипа, как врач может практиковаться в безопасной среде, не подвергая риску живых пациентов, и при чём тут метафизика.

— Ещё пять-десять лет назад трепанация черепа при сосудистой патологии была основной операцией для помощи человеку с аневризмой, тромбозом и патологией развития сосудов. Трепанация черепа — это всегда инвалидизирующая операция.

Сегодня, благодаря передовым технологиям, медицина сделала огромный шаг вперёд. Современные методы эндоваскулярной хирургии предполагают минимальное воздействие на организм пациента. В сосудистой хирургии, особенно касающейся мозга и сердца, теперь не требуется больших разрезов или трепанации черепа. Хирурги делают маленький прокол, обычно в области паха, и направляют катетер к нужному органу через магистральные сосуды.

Допустим, катетер движется по бедренной артерии и должен, например, безопасно пройти через аорту, не вызывая никаких осложнений, а потом подняться по артерии же в мозг. На конце у него при этом находятся оптические наконечники, стенты или захваты для удаления тромбов. Весь процесс контролируется в реальном времени с помощью рентгеновской навигации. То есть рентгеновский аппарат в операционной постоянно сканирует человека и позволяет хирургу видеть, куда направляется катетер. Но даже с рентгеном — это очень сложная операция.

Мы предлагаем учиться на нашем тренажёре и оттачивать навыки без риска для пациентов. Тренажёр полностью воссоздаёт реальные условия операции в симуляции с тактильной обратной связью. Таким образом, врач может практиковаться в безопасной среде, не подвергая риску живых пациентов, совершенствовать свои навыки и избегать возможных ошибок.

На самом деле мастерство нейро- и кардиохирургов сфокусировано в пальцах. Они с практикой чувствуют, когда протыкают сосуд, когда скручивается катетер. Но чтобы это почувствовать, надо напротыкаться. Мы позволяем хирургам напротыкаться в симуляции.

Если вдруг хирург катетером протыкает сосуд в симуляторе — он тут же получает тактильную обратную связь от тренажёра в виде сопротивления сосуда и в виде дополнительного визуального сигнала в дополненной реальности. Вы как хирурги чувствуете, что пошло сопротивление, что произошло скручивание катетера. Никто в мире так не делает. Мы сейчас на переднем крае науки.

— Почему тренажёр первоначально назвали «Левша»?

— Первый робот был деревянным, и я тогда ошиблась — сделала крутилку управления катетером под левую руку. Хирурги протестировали, сказали, что им всё нравится, только крутилку справа бы.

Мы его переименовали. Он теперь не «Левша», а «Правша». После повторного прочтения сказки Лескова я осознала, что судьба Левши обернулась для него довольно печально. Решили не шутить с метафизикой и переименовались в «Правшу». А третья модель будет называться «Амбидекстр». Функционал для неё ещё в разработке, но скорее всего мы так назовём оперирующий блок. Тогда будет трио: «Левша», «Правша» и «Амбидекстр».

Также мы внимательно следим за развитием телехирургии и телемедицины, потому что «Правша» вообще-то получился случайно. Ко мне пришли хирурги и попросили сделать аналог da Vinci (аппарат для проведения полостных хирургических операций), только для сосудистой хирургии. Система состоит из трёх блоков. Первый предназначен для хирурга-оператора, второй — робот-манипулятор — является исполнительным устройством. Консоль видеозрения является вспомогательным элементом системы для эндоваскулярной хирургии.

Сосудистые хирурги хотели как раз телехирургию, чтобы не находиться в операционной, потому что вся операция, как я уже говорила, проходит при участии рентгена. Для защиты от излучения врачи вынуждены надевать свинцовую спецодежду. Однако, несмотря на это, голова и руки остаются незащищенными. Понятно, что хирурги хотят минимизировать дозу и увеличить количество операций.

Оперирующий блок «Правши» пока в разработке, и еще предстоит этап пилотирования. Зато тренажёр, предназначенный для обучения хирургов, скоро будем пилотировать в Пироговском центре с поддержкой Московского инновационного кластера. Пока согласовываем методологию.

Важно подчеркнуть, что наш тренажёр — это учебное устройство, он не подлежит медицинской регистрации. Однако персонализированная система симуляции сосудов и оперирующий блок точно потребуют регистрационного удостоверения, потому что влияют на принятие решений врачами.

— Всё это — чтобы что?

— Две основные цели: увеличить количество операций и уменьшить количество осложнений.

Мы уменьшаем количество осложнений за счёт того, что внедряем персонализацию. Хирург может несколько раз провести операцию в симуляции, учесть анатомию сосудов мозга и сердца конкретного человека, протестировать несколько стендов, выбрать тактику оперативного вмешательства, перед тем как приступать к ней в реальности.

А увеличиваем количество операций за счет того, что помогаем хирургам учиться. Сейчас потребность в сосудистых нейро- и кардиохирургах в четыре раза больше, чем в реальности. Из-за этого пациенты или умирают, или получают помощь оперативным вмешательством с трепанацией черепа вместо эндоваскулярной операции.

Любой хирург может к нам прийти обучиться на тренажёре.

Плюс телехирургия тоже увеличивает количество хирургов, потому что делает сложные операции доступными почти где угодно. Тот же da Vinci, кстати, требует передачи потокового видео 5G. В России 5G нет и не планируется, планируется 6G несколько позже.

Наш «Правша» не требует передачи потокового видео благодаря ИИ, математическим алгоритмам и нашему протоколу передачи данных. Серверная часть устройства пакует данные об относительном перемещении катетера по сосудам мозга и референсных точках сосудов, а клиентская часть восстанавливает движение по предварительно симулированной модели.

— Гордитесь сделанным?

— Нет.

— А что чувствуете?

— Досаду.

Мы, конечно, передовые, но пока не получили инвестиций и достаточной грантовой поддержки. Сколково оказало грантовую поддержку в регистрации интеллектуальной собственности. Но основное финансирование разработки осуществляется за счет личных сбережений учредителя — меня.

АСИ, кстати, нам очень помогает, коллеги рассылают письма в разные организации, организации откликаются, хирургам всё нравится, готовы к пилотированию, к апробации. Но что такое апробация? Мы даём устройство, настраиваем, поддерживаем, обучаем...

Я коллег предварительно спрашиваю: «Готовы ли купить после апробации?». А они отвечают: «Понимаете, это не медицинское устройство, оно должно финансироваться из другой статьи бюджета. Мы не принимаем решение»... И это не единичный случай. Наверное, нас воспринимают как большую фарму, и думают, что у нас есть серьезный финансовый ресурс. А мы как Левша.

Мы сейчас ищем инвестиции и грантовую поддержку, но в медтех боятся инвестировать. Когда выбрала название «Левша» — оно было немножко шуткой. Но оказалось правдой. Лесковский Левша пришел с решением, которое помогло бы победить в Крымской войне, а его даже не послушали. И мы сделали крутое решение мирового уровня.

Все говорят, что России нужны прорывные проекты, что нас надо поднять на мировой уровень, нужно импортозамещение и опережающее развитие...

Вот мы сделали и даже переназвались.

Что-то ведь должно поменяться, правда?