Прецизионное управление перемещением для улучшения ухода за пациентами

Когда-то считавшаяся футуристической концепцией, роботизированная хирургия делает «невозможное» возможным. Теперь хирурги могут проводить спасающие жизни удаленные операции на пациентах, находящихся за тысячи миль. Кроме того, было обнаружено, что минимально инвазивная, высокоточная роботизированная хирургия значительно снижает послеоперационные осложнения.

Автоматизация трансформирует медицинскую отрасль, помогая работникам здравоохранения улучшить комфорт для пациентов, уход за ними и результаты лечения. CGI Inc., входящая в портфель промышленных решений Timken, разрабатывает инновационные решения в области зубчатых передач и технологических процессов, которые обеспечивают точность и эффективность роботизированных хирургических операций, улучшая самочувствие и продолжительность жизни пациентов по всему миру.

«Наши клиенты создают решения, которых раньше не было. Они рассматривают нас как расширение своих внутренних возможностей исследований и разработок, а также инжиниринга, полагаясь на нас в решении проблем на самых ранних этапах процесса проектирования».

Tim Pirie
Главный технический директор, CGI Inc

Медицинские инновации, определяющие будущее

Рынок высоких технологий все еще находится на начальной стадии развития, однако хирургические роботы делают первые шаги на пути к масштабной трансформации ухода за пациентами. Сегодня ежегодно проводится более 14 миллионов роботизированных операций, что на три миллиона больше, чем в 2017 году.

Этот рост и инновации создавались на протяжении 25 лет. По словам Tim Pirie, главного технического директора CGI Inc., хирургические робототехнические системы имеют длительные циклы разработки из-за их сложной конструкции, повышенных требований к точности и строго регулируемой медицинской среды.

«Наши клиенты создают решения, которых раньше не было, – сказал Pirie – Они рассматривают нас как расширение своих внутренних возможностей исследований и разработок, а также инжиниринга, полагаясь на нас в решении проблем на самых ранних этапах процесса проектирования».

Решения CGI на основе прецизионных зубчатых передач используются в хирургических роботах для обеспечения перемещения и точного позиционирования. Хирурги используют элементы управления для перемещения роботизированных рук, которые могут выполнять восстановление сердечного клапана, удалять аппендикс или лечить рак. Некоторые системы оснащены одной роботизированной рукой для проведения операций с одним разрезом; более сложные системы используют до четырех рук для выполнения самых сложных процедур и обеспечивают большую гибкость в операционной.

Многие из этих хирургических платформ состоят из нескольких подсистем, а решения CGI не ограничиваются одной, а поддерживают несколько из них.

Технический опыт CGI также способствует развитию медицинских инноваций не только в хирургии. В поддержку диагностики компания CGI влияет на разработку роботизированных бронхоскопов, которые позволяют выявлять рак легких на ранних стадиях, а также автоматизированного лабораторного испытательного оборудования, позволяющего идентифицировать заболевание. Некоторые из самых маленьких прецизионных зубчатых приводов CGI помогают искусственным сердцам автоматически перекачивать кровь пациентам, страдающим тяжелой сердечной недостаточностью.

Технологии для этих приложений постоянно развиваются, и оборудование на базе CGI является основой, на которой в настоящее время строится новое поколение медицинской автоматизации.

Наследие клиентоориентированных исследований и разработок

Компания CGI, основанная инженерами в 1967 году под названием California Gear and Instrument, изначально помогала предприятиям аэрокосмической и медицинской промышленности внедрять инновации для многих технических «новшеств».

Используя дизайнерские решения, зародившиеся еще в миссиях NASA «Аполлон», компания CGI разработала специальный прецизионный зубчатый привод для ручного инструмента, который астронавты использовали для завершения первой миссии по обслуживанию космического телескопа «Хаббл» в 1993 году. Этот инструмент сегодня все еще используется на борту Международной космической станции.

Данный аэрокосмический опыт хорошо подошел для молодого рынка медицинских приборов. В 1970-х годах были проведены первые успешные операции по замене коленного сустава с использованием ортопедических хирургических инструментов, разработанных при участии CGI.

«Работа с костью является сложной задачей, и нашим клиентам, использующим хирургические инструменты, нужны были зубчатые приводы, которые могли бы создавать больший крутящий момент для безупречной работы, – сказал Pirie. – Мы были одними из немногих, кто обладал таким опытом».

Pirie добавил, что существуют параллели между ранней ортопедией и сегодняшним рынком медицинской автоматизации. «На переднем крае находится лишь несколько компаний и инженеров, потому что это очень новое направление, – сказал он. – Клиенты знают, что мы можем их поддержать, потому что мы помогли решить самые большие технические проблемы современной медицины с самого начала».

Один из первых новаторов в области хирургической робототехники обратился в CGI после того, как столкнулся с неисправностью стандартных механизмов у 80% своих первых роботов. Технические специалисты и специалисты по исследованиям и разработкам компании CGI быстро разработали новое решение для устранения проблемы производительности и возобновления производства роботизированной платформы. Вскоре тот же клиент обратился к экспертам CGI с просьбой разработать индивидуальное решение, которое исправило бы проблему люфта, возникшую при использовании стандартных зубчатых передач конкурентов.

Сегодня специалисты отдела исследований и разработок и инженеры компании CGI участвуют в начальном этапе цикла проектирования для этого клиента. Сотрудничество на ранних этапах приводит к появлению более интегрированных решений в области прецизионных зубчатых передач, которые повышают эффективность как оборудования, так и внутренних процессов заказчика.

Результатом являются ускорение инноваций, которые быстро расширяют доступ пациентов к медицинской помощи, поддерживаемой автоматизацией. Все больше диагностических тестов автоматизируются для обработки больших объемов данных. А робототехника, ранее ограничивавшаяся конкретными процедурами, теперь применяется в общей хирургии для лечения более широкого спектра заболеваний.

Pirie добавил: «Поразительно думать о том, сколько препятствий мы преодолели, чтобы достичь этого, и что станет возможным в будущем. Быть частью инноваций здорово».

Published: 2025/06/5