Хай-тек-Айболит

Высокотехнологичная медицинская помощь — вот что скоро, наряду со страховой медициной, войдет в обиход пациентов медучреждений. Специалисты говорят, в первую очередь, об операциях на открытом сердце, трансплантациях органов, нейрохирургических вмешательствах при опухолях головного мозга, лечении наследственных и системных заболеваний и т. д. Есте-ственно, развитие медицины высоких технологий невозможно без специального современного оборудования, созданного на основе последних научных разработок.

Рассмотреть нано

Развитие нано- и биотехнологий — самых многообещающих направлений мирового прогресса — все чаще тормозится из-за невозможности объективной оценки исследуемых образцов, зачастую имеющих нанометрические размеры (нанометр — десять в минус девятой степени метра). И в самые современные микроскопы не всегда удается рассмотреть элементы новых материалов, полупроводниковых или клеточных структур. Для прорыва в развитиb биотехнологий необходимо повысить разрешающую способность микроскопов до  десятков и даже единиц нанометров.

В небольшой российской хай-тек-компании «Лаборатория «Амфора» разработали электронный модуляционный интерференционный микроскоп (МИМ). С его помощью можно получить трехмерное изображение объектов размером от 5 до 200 нм, а разрешение по вертикали — 0,1 нм. МИМ мог бы претендовать чуть ли не на 40% мирового рынка приборов для микроисследований, который оценивается сейчас в $5,8 млрд.

Существуют также атомные микроскопы, которые в основном используются для научных исследований. Обычный просвечивающий электронный микроскоп похож на световой, за тем исключением, что объект облучается не световым потоком, а пучком электронов, генерируемым специальным электронным прожектором. Полученное изображение проецируется на люминесцентный экран с помощью системы линз. Увеличение просвечивающего электронного микроскопа может достигать миллиона, однако для атомно-силовых микроскопов и это не предел. Именно атомным микроскопам, способным вести исследования на молекулярном и даже атомном уровне, мы обязаны многим последним достижениям в областях генной инженерии, медицины, физики твердого тела, биологии и других наук.

Более сложные аппараты отличаются друг от друга конструкцией осветителя и конденсора, являются специальными и используются в узких областях науки. В особый вид выделяются стереомикроскопы, которые необходимы при проведении микрохирургических операций и производстве микроэлектронных компонентов, а также незаменимы в генной инженерии.

Знакомый ультразвук

Ультразвуковое исследование — широко используемый сегодня метод выявления доброкачественных и злокачественных образований. Принцип его действия основан на том, что специальное устройство посылает внутрь организма ультразвуковые волны, которые отражаются от тканей, имеющих разную плотность. Этот отраженный сигнал фиксируется датчиком. В зависимости от плотности или других характеристик тканей принимаемый сигнал меняется. Затем он преобразуется в цифровой сигнал, который врач может увидеть на экране монитора в виде достаточно четкого изображения анатомических структур.

Современные ультразвуковые сканеры экспертного класса с высочайшей разрешающей способностью применяют новые технологии формирования трехмерного изображения — мульти-луч, мультислайсинг и эластографию.

Глаз-алмаз в хирургии

Аккуратные щупальца с инструментами ювелирно, шаг за шагом разделяют ткани. Опухоль медленными, выверенными движениями захватывается и удаляется из организма. Манипулируя камерой, металлический спрут проверяет качество работы. Убедившись, что все в порядке, делает аккуратный шовчик и сам себе аплодирует. Так была закончена тяжелейшая операция, которую провел… робот.

Роботов, которые вместо человека выполняют функции оперирующего хирурга, начали применять только с конца 90-х годов прошлого века. Но благодаря своим непревзойденным возможностям новая технология очень быстро распространилась по всему миру и к началу нынешнего столетия проникла практически во все области медицины и получила высокую оценку врачей.

Перед операцией робота-хирурга специальным образом программируют, и он обеспечивает точнейшие траектории движения инструментов. А главное — роботы не устают, что свойственно обычному человеку. Они могут, как конвейер, работать по 24 часа в сутки и при этом не имеют права на ошибку. Даже если у врача, дистанционно управляющего роботом, вдруг «дрогнет» рука, система заблокирует неправильную команду и укажет руководителю на проблему. Это позволяет осуществлять все необходимые манипуляции с высокой степенью надежности.

В 2003 году американская компания Intuitive Surgical представила новую роботизированную систему под кодовым названием «да Винчи» (da Vinci), позволяющую хирургам выполнять самые сложные операции, не касаясь пациента, с минимальным повреждением его тканей.

Новый робот был продемонстрирован при поддержке университетского медицинского центра (University Medical Center, UMC) и отделения хирургии университета штата Аризона. Области применения «да Винчи» — кардиология, гинекология, урология и общая хирургия.

Роботизированная система позволяет хирургу оперировать, не касаясь пациента. Хирург может находиться за пару метров от операционного стола за компьютером, на мониторе которого представлено трехмерное изображение оперируемого органа. Картинку при желании, можно увеличить до 12 раз по сравнению с реальным размером оперируемого участка тела.

Хирург управляет длинными, узкими, специально закрепленными хирургическими инструментами, проникающими в тело пациента сквозь небольшие отверстия. Такие инструменты с дистанционным управлением можно использовать для операций на маленьких и труднодоступных участках тела.

Техно-аптекарь

Электронно-механическое чудо, работающее в большом подвале Пресвитерианской больницы в городе Альбукерке, штат Нью-Мексико, зовут Рози. «Родитель» этого мощного механического агрегата, перемещающегося по четырехметровому рельсу в темной застекленной комнате, — новое подразделение корпорации Intel, Intel Community Solutions, использующее достижения фирмы для решения социальных задач.

Задача Рози — приготовление и распределение лекарств сотен наименований. Работает она круглосуточно, практически не делает перерывов и при этом совершенно не ошибается. За два с половиной года службы в больничной аптеке не было ни одного случая, когда бы пациенту отправили не то лекарство. Коэффициент точности работы Рози — 99,7 %, а это значит, что сортировка и дозировка прописанных препаратов никогда не отличаются от тех, что указаны в рецептах врачей.

Более того, Рози помогла своевременно обнаружить множество ошибок. Рози никогда не отправит больному лекарство с истекшим сроком годности. Залогом точности машины являются заложенные в ее электронный мозг государственные стандарты контроля качества. Между тем, согласно данным Национального института здоровья в Вашингтоне, из-за ошибок с лекарствами в стране ежегодно умирают около 50 тыс. человек. Но и это еще не все. Механической «рукой», скользящей по рельсу, Рози собирает висящие вдоль стен маленькие пакетики с таблетками, на каждый из которых нанесен уникальный бар-код. Затем она вкладывает их в герметические конверты и отправляет пациентам.

Лучшие тренеры

Настоящий шаг в будущее сделали инженеры из Массачусетского технологического института, заменившие врача-физиотерапевта роботом. Как известно, люди, перенесшие инсульт, надолго забывают о своей привычной жизни. В течение многих месяцев и даже лет они вновь учатся ходить, держать ложку в руках, совершать те обыденные действия, о которых раньше даже не задумывались. Теперь им могут помочь не только врачи, но и роботы.

Речь идет о сеансах физиотерапии, необходимых для восстановления координации движений рук и ног. Сейчас пациенты обычно занимаются с врачами, которые показывают им соответствующие упражнения. В отделении реабилитации Бостонского городского госпиталя, где проводятся испытания новой установки, выздоравливающему после инсульта предлагается с помощью джойстика перемещать на экране по заданной траектории небольшой курсор или же разрабатывать ноги на тренажере. Если же человек не может этого сделать, управляемый компьютером джойстик с помощью встроенных электромоторов сам переместит его руку/ногу в необходимое положение.

В отличие от человека, робот может совершать одни и те же движения хоть тысячи раз в день и при этом не уставать. Что касается самих врачей, то им не стоит бояться безработицы: просто вместо того, чтобы часами учить упражнениям больных, они смогут разрабатывать новые, более эффективные программы тренировок.

Еще одна инновационная разработка в области реабилитации — специальный роботизированный костюм японской компании Matsushita для частично парализованных людей, который весит всего 1,8 кг. Когда человек, страдающий параличом на одну руку, делает движение здоровой рукой, парализованная рука делает то же самое движение, напрягая и сгибая компрессоры, которые играют роль мускулатуры. Повторяя движения здоровой руки, человек в роботизированном костюме может тренировать свою больную руку до восстановления ее нормального функционирования.

Заботливые сиделки

Страны Евросоюза выделили деньги на разработку робота, способного заменить младший медицинский персонал. Этим занимается группа ученых из университетов Уоррика, Кардиффа, Дублина и Ньюкасла.

По утверждению Томаса Шлегеля, одного из инициаторов проекта, в успешном создании такого помощника ученые не сомневаются и предполагают, что «уже к середине 2010 года первые роботы смогут приступить к работе».

Задолго до этого проекта был разработан робот, который может безболезненно делать уколы в вену. Это достигается за счет использования температурных сенсоров, с помощью которых определяется толщина кожи и степень ее сопротивляемости. В этом случае исключается возможность ошибки, робот-медсестра попадает в вену моментально. Изобрел этого помощника английский врач Алекс Зиванович (исследователь в области медицинской робототехники в Имперском колледже, Лондон).

А недавно американские пациенты с болезнью Альцгеймера получили помощника, который облегчает им общение с врачами и родственниками. Оборудованный камерой, экраном и всем необходимым для беспроводной связи через Интернет, робот Companion позволяет врачу контактировать с пациентом, который находится в специализированной клинике. Робот также используется для обучения персонала, помощи пациентам, имеющим проблемы с передвижением, общения пациентов с детьми. Как ни странно, пациенты, обычно неохотно принимающие все новое, отнеслись к механическому собеседнику совсем неплохо: показывали на него, смеялись, даже пытались заговаривать с ним.

Robo User
Web-droid редактор

     

Читайте також