Роботы в медицине
 Скачать 256.96 Kb.
|
|
264 УДК 617 РОБОТЫ В МЕДИЦИНЕ Сманцер Анастасия Студент 4 курса кафедры ИиИС ФТИ УрФУ, г. Екатеринбург anastasia_smantser@mail.ru Эта статья о возможностях, которые открывает нанотехнология в целом и нанороботах, особенно в будущем медицины. Представлены наиболее интересные, на мой взгляд, роботы и их возможности. В статье также говорилось о необходимости создания роботов. Ключевые слова: медицина, нанотехнологии, роботы , нанороботы, зоотерапевт, хирургия, экзоскелет. Наука с каждым днем движется вперед и инновации внедряются во все сферы деятельности. Медицина также не стоит на месте. Появляются сложные аппараты для жизнеобеспечения человека, различные микроаппараты для измерения давления, роботы для ухода за больными, осуществляется разумная доставка лекарств и т.д. Во многих странах система здравоохранения сталкивается с высокой нагрузкой. С ростом спроса на медицинские услуги, совершенствуются методы, как следствие, улучшается результат. Одним из возможных решений является внедрение робототехники. Но, к сожалению, в России, несмотря на ее экономический рост и укрепление политического влияния в мире - практически отсутствует роботизация [1]. Причины этого: • - отсутствие квалифицированных специалистов, занимающихся разработкой роботов; • - проблемы финансирования; • - отсутствие лабораторий, учебных центров; • - инертность людей. 265 Это, действительно, является проблемой. Целью данной работы является оценить роботизацию в медицинских учреждениях России, а также предложить возможные пути решения проблемы. Для достижения поставленной цели потребуется решить ряд задач: • Изучить различные виды роботов за последнее время; • Сделать сравнительный анализ роботов, выявить их преимущества, недостатки. В 1981году Э. Дрекслер - известный американский ученый выпустил книгу “Машины создания”, где были описаны системы молекулярного производства и нанотехнологии. В 1992 году он же выпустил новую книгу “ Машины создания: Грядущая эра нанотехнологий”. В ней нанотехнологии были описаны с позиции квантовой механики, а так же химии и физики. Но главной проблемой реализации поразительных результатов, было изобретение опытного образца машины починки клеток, то есть нанороботов, которые снабжены полной информацией о человеческой структуре тела с точностью до атома. [2] Но прошло почти полвека и возможности нанороботов изменились колоссально. На данный момент большое количество роботов приспособляются в таких областях как: микрохирургия, сердечно- сосудистая, ортопедия, реабилитация и многих других. Новые технологии, внедряемые в медицине, в ближайшем будущем могут совершенно изменить деятельность организаций и институтов целью, которых является улучшение здоровья. Нанороботы, которые доставляют лекарственный препарат до места заболевания; системы, с помощью которых будет возможно проводить хирургические вмешательства через естественные отверстия в человеческом теле и постоянное слежение за состоянием здоровья пациента через мобильное устройство, все это является перспективным направлением роботизации в медицине. Одной из главной задач инженеров на сегодняшний день является создание такого робота, который будет перемещаться не только по крупным 266 артериям, но и по узким кровеносным сосудам. Это могло бы позволить проводить операции без травмирующего хирургического вмешательства. Микророботы также могут быть полезны для лечения рака. Для того, чтобы создать подобный микроробот, необходимо учитывать все нюансы. Например, касательно физики – как столь малый объект должен двигаться самостоятельно в крови? Касательно инженерии – как обеспечить робота энергией и как следует отслеживать его перемещения внутри человека? Ведь он крохотный. И наконец , с точки зрения биологии – как изготовить такого робота, чтобы не причинить вред организму. В идеале, он должен быть биоразглагаемым, для того чтобы не пришлось решать проблему о выводу его из организма. Конечно, одними лишь микророботами в медицине не обойтись. На сегодняшний день сущетсвует масса других разнообразных и интереснычх роботов, некоторые из них будут приведены ниже. Существуют роботы – санитары, позволяющие сократить работу мед. персонала, фармацевты, решающие проблему « принеси – унеси – найди», существуют даже роботы, позволяющие улучшить психоэмоциональное состояние больного. Конечно, современные хирургические роботы не могут полностью заменить работу специалиста, но зашивание им уже доверяют. Также они могут быть использованы в качестве манипуляторов (продолжение рук хирурга). Существует множество споров на сей счет. Многие специалисты утверждают, что такие роботы абсолютно не выгодны. Ведь из-за такого дорогостоящего оборудования растут и цены на медицинские услуги. В таблице представлены наиболее интересные реализации медицинских роботов, их преимущества и возможные недостатки. Сравнительный анализ роботов Робот Стоимость Применение Назначение Производитель Преимущества/недостатки Статистика Хирург Да Винчи 2 млн. $ Желудочное шунтирование Абляция тканей сердца Лобэктомия легкого Операции на позвоночнике, замена дисков Пиелопластика Реваскуляризация миокарда Лоботомия головного мозга Эзофагоэктомия Хирургическая андрология и урология Хирургическая гинекология Реконструктивная хирургия Торакальная хирургия Хирургическая гастроэнтерология Хирургическая эндокринология Intuitive Surgical США Робот Да Винчи позволяет хирургу сделать операцию с большей точностью. Риск возникновения осложнений во время и после операции значительно снижен. Время пребывания в стационаре и процесс реабилитации намного короче. Минимум кровопотери и операционных швов. Риск возникновения инфекций практически сведён к нулю. Единственным недостатком использования в хирургии Да Винчи можно считать увеличение длительности операции. На подготовку машины требуется не менее часа. На данный момент хирургам в Frimley Park Hospital удается провести не более двух операций в день с использованием этого робота На 2015 год построено более 3000 таких аппаратов. В США на июль 2014 года клиники располагали 2153 системами «da Vinci». В США 85% всех операций проводится с использованием такого робота. В России 20 таких аппаратов. Японский робот – хирург 200 тыс. $ Коронарное шунтирование Хирургия Университет Васеда Япония Робот управляется дистанционно. Хирург может ощущать давление, оказываемое на кончики пальцев робота. Еще одно преимущество системы в ее компактности и легкости. Новый японский робот-хирург способен действовать с такой точностью, что может оперировать сердце, не останавливая его. Но практическое использование довольно туманно, из-за высокой цены и сложности в обслуживании. Модель, которую можно будет использовать на практике, появится через 4-5 лет Самособира ющийся робот (ARES project) Цена неизвестна Гастростомия Гастроэнтеростомия Дистальная резекция желудка и поджелудочной железы Дренирование желчного пузыря Энтеростомия Энтеротомия и т.д. Гастроэнтерология Итальянские ученые из Scuola Superiore Sant'Anna Проведение операций без разрезов. Действуя изнутри тела, хирурги могут избежать наружных надрезов, что позволяет снизить боль до минимума и сократить период восстановления пациента Система ARES представляет собой образец технологий завтрашнего дня 268 Робот удалённого присутствия Beam от $16 тысяч Может быть подключен к аппарату УЗИ, фонендоскопу или отоскопу для проведения консультации с пациентом. Консультация Калифорнийская фирма Suitable Tech В отличие от остальных роботов удаленного присутствия у данного робота решена проблема малого, однако создатели и переборщили с этим. 17 дюймовый монитор - слишком много для таких роботов. Как результат робот имеет проблемы с боковой устойчивостью, из-за этого картинка дрожит при езде. Робот имеет док станцию. Двойной канал связи существенно улучшает качество продукта. Известен с 2013 года PARO около $ 6000 PARO можно гладить, обнимать, делиться с ним переживаниями. Робозверь поймет и ответит соответственно. Такого эмоционального отклика часто не хватает в больницах детям, пожилым и тем, кто надолго прикован к постели. Зоотерапия помогает пережить долгие дни в госпитале, но содержать животных в больнице часто невозможно Зоотерапевт Разрабатывался Таканори Сибата из японского научно- исследовательск ого института интеллектуальны х систем «AIST» Уменьшает стресс у больного и у тех, кто за ним ухаживает. Способствует взаимодействию больного и его «сиделки». Обладает ярко выраженным психологическим эффектом влияния на больного, улучшая его мотивацию и способствуя расслаблению. Улучшает основные показатели состояния организма (пульс, дыхание, температура, иногда кровяное давление). Улучшает социализацию больных как между собой, так и со своими сиделками. с 2003 года роботюленями обзавелись клиники Японии, Европы и США, например клиника Национальной ассоциации болезни Альцгеймера (Чикаго), Детский диагностический центр (Вентура, Калифорния) Экзоскелет HAL 4000 $ Восстановление двигательных навыков пациентов, временно обездвиженных из-за травмы или долгой болезни Экзоскелет Cyberdyne, Япония HAL дополнительно поставляется с «роботизированный автономной системой управления», которая обеспечивает движение человека на основе роботизированной системы, которая работает с «автономной системой управления», чтобы сделать движение как можно естественнее. Cyberdene утверждает, что HAL является первым в мире роботом киборгом. К 2012г. экзоскелеты HAL использованы на 130 различных медицинских учреждений. 269 В таблице рассмотрены лишь некоторые виды роботов. На самом деле, их огромное количество и появляются все новые и новые . Робот – фармацевт , робот – санитар и многие другие. Все они, безусловно, востребованы и нужны в медицине. Из таблицы видно – что наибольшее количество роботов производится в Японии. И цена, по моему мнению, не такая уж и пугающая. Ведь медицинское оборудование , к примеру, для МРТ стоит немалых денег. Для увеличения уровня роботизации в России необходимо: 1. Подготовка специалистов IT технологий и узких специалистов по различным отраслям медицины для разработок новых образцов роботов или создания аналогов лучших мировых роботов( Например, под Казанью создан центр высококлассных специалистов в области IT – технологий, компания ООО "ОЛМЕ" специализируется на производстве и сопровождении инновационного реабилитационного оборудования , но это лишь первый шаг к развитию роботизации) 2. Выделение средств на развитие программ по внедрению роботизации как на государственном уровне, так и с привлечением частного капитала. 3. Создание материально – трудовой базы ( улучшение лабораторий, приборов, оплаты труда специалистов). Роботизация дает возможность увеличить точность операции, сделать минимальной процедуру, связанной с проникновением через естественные внешние барьеры организма (кожа, слизистые оболочки). Хирургия станет почти «натуральной» — чтобы получить доступ к внутренним органам не нужно будет нарушать внешнюю поверхность тела, а использовать естественные отверстия. Меньшее вмешательство в человеческий организм должно сократить сроки выздоравливания пациентов. На сегодняшний день в нашей стране очень маленький процент роботизированной техники. В нашем городе Екатеринбурге, с численностью населения 1.3 миллиона человек не применяется ни одного хирургического робота. Уровень квалифицированной медицинской помощи в этой области 270 достаточно низкий, именно поэтому часто приходится делать дорогостоящие, трудозатратные операции за рубежом. Кроме этого, в наших медицинских учреждениях существует дефицит младшего обслуживающего персонала, а также могут присутствовать грубейшие ошибки в достаточно простых операциях (могут небрежно зашить, занести инфекцию или даже оставить медицинский инструмент в теле человека). Именно эту операцию великолепно исполнит робот. Таким образом, я хотела привлечь внимание к проблеме внедрения медицинских роботов, как независящего фактора, в развитие научно- технического прогресса, которого нам не избежать. И если мы хотим жить и развиваться, как экономически развитая страна, то проблема роботизации является одной из актуальных проблем перспективного будущего в России. Список используемой литературы 1. Сырямкин В. И. Интеллектуальные робототехнические и мехатронные системы. М.: Ленинград.2014. 188 c. 2. Абдурахманов А. И.,Курбанов О. Р. Детали и механизмы роботов. Основы расчета, конструирования и технологии производства. М.: Медицина, 2014. 208 c. 3. Информационные устройства робототехнических систем . / ред. Д. Бирюков. М.: Медгиз, 2016. 300 c. 4. Электронный ресурс http://5ballov.qip.ru/current/robotyi-rtk 5. Электронный ресурс http://www.radiosovet.ru/book/robototehnika/ ROBOTS IN MEDICINE Smantser Anastasia - - Innovation and Intellectual Property Department, Institute of Physics and Technology, Ural Federal University, Ekaterinburg, anastasia_smantser@mail.ru This article is about possibilities which are opened by nanotechnology in general and nanorobots particularly in modern and nearest future medicine. The article presents the most interesting in my opinion robots and their capabilities. The article also mentioned about the need in medicine to create robots. 271 Keywords: medicine, nanotechnology, robots, nanobots, zootropic, surgery, exoskeleton. References: 1. Syrjamkin V. I. Intellektual'nye robototehnicheskie i mehatronnye sistemy. M.: Leningrad. 2014. 188 c. 2. Abdurahmanov A. I.,Kurbanov O. R. Detali i mehanizmy robotov. Osnovy rascheta, konstruirovanija i tehnologii proizvodstva. M.: Medicina, 2014. 208 c. 3. Informacionnye ustrojstva robototehnicheskih sistem . / red. D. Birjukov. M.: Medgiz, 2016. 300 c. 4. Jelektronnyj resurs http://5ballov.qip.ru/current/robotyi-rtk 5. Jelektronnyj resurs http://www.radiosovet.ru/book/robototehnika/ |