Naučna robotika. Roboti u medicini: Pregled modernih tehnologija Robotska medicina

Danas istraživačke grupe širom svijeta pokušavaju napipati koncept upotrebe robota u medicini. Iako je možda ispravnije reći "već napipao". Sudeći po broju razvoja i interesovanju različitih naučnih grupa, može se tvrditi da je stvaranje medicinskih mikrorobota postalo glavni pravac. Ovo također uključuje robote s prefiksom "nano-". Štaviše, prvi uspjesi u ovoj oblasti postignuti su relativno nedavno, prije samo osam godina.

Godine 2006. tim istraživača predvođen Sylvanom Martelom izveo je prvi uspješan eksperiment na svijetu lansirajući malenog robota veličine lopte nalivpera u karotidnu arteriju žive svinje. U isto vrijeme, robot se kretao duž svih "putnih tačaka" koje su mu dodijeljene. I tokom godina koje su prošle od tada, mikrorobotika je donekle napredovala.

Jedan od glavnih ciljeva današnjih inženjera je stvaranje takvih medicinskih robota koji će se moći kretati ne samo kroz velike arterije, već i kroz relativno uske krvne žile. To bi omogućilo izvođenje složenih tretmana bez takve traumatske hirurške intervencije.

Ali ovo je daleko od jedine potencijalne prednosti mikrorobota. Prije svega, oni bi bili korisni u liječenju raka tako što bi lijek isporučili direktno na malignitet na ciljani način. Teško je precijeniti vrijednost ove mogućnosti: tokom kemoterapije lijekovi se isporučuju kroz kapaljku, uzrokujući jak udarac cijelom tijelu. U stvari, to je jak otrov koji oštećuje mnoge unutrašnje organe i, za društvo, sam tumor. Ovo je uporedivo sa bombardovanjem tepiha za uništavanje jedne male mete.

Zadatak stvaranja takvih mikrorobota nalazi se na raskrsnici brojnih naučnih disciplina. Na primjer, sa stanovišta fizike - kako natjerati tako mali predmet da se kreće samostalno u viskoznoj tekućini, što je za njega krv? Sa stanovišta inženjerstva - kako robotu obezbijediti energiju i kako pratiti kretanje sićušnog objekta kroz tijelo? Sa stajališta biologije - koje materijale koristiti za proizvodnju robota kako ne bi štetili ljudskom tijelu? A idealno bi bilo da roboti budu biorazgradivi kako ne bi morali rješavati problem njihovog uklanjanja iz tijela.

Jedan primjer kako mikroroboti mogu "kontaminirati" tijelo pacijenta je "bio-raketa".

Ova verzija mikrorobota je jezgro od titanijuma okruženo aluminijumskom školjkom. Prečnik robota je 20 µm. Aluminij reagira s vodom, pri čemu se na površini ljuske stvaraju mjehurići vodonika koji guraju cijelu strukturu. U vodi takva "bioraketa" prepliva u jednoj sekundi udaljenost jednaku 150 njenih promjera. Ovo se može uporediti sa čovjekom od dva metra koji prepliva 300 metara u sekundi, 12 bazena. Takav hemijski motor radi oko 5 minuta zbog dodavanja galija, koji smanjuje intenzitet stvaranja oksidnog filma. Odnosno, maksimalna rezerva snage je oko 900 mm u vodi. Smjer kretanja robotu daje vanjsko magnetsko polje, a može se koristiti za ciljanu isporuku lijeka. Ali tek nakon što "naboj" ponestane, pacijent će pronaći raspršivanje mikrobalona s aluminijskom školjkom, koja nema blagotvoran učinak na ljudsko tijelo, za razliku od biološki neutralnog titana.

Mikroroboti moraju biti toliko mali da jednostavno skaliranje tradicionalnih tehnologija na pravu veličinu neće raditi. Također se ne proizvode standardni dijelovi odgovarajuće veličine. A čak i da jesu, jednostavno ne bi bili pogodni za takve specifične potrebe. I stoga istraživači, kao što se to mnogo puta dogodilo u istoriji izuma, traže inspiraciju u prirodi. Na primjer, u istoj bakteriji. Na mikro, a još više na nanorazini, djeluju potpuno drugačiji fizički zakoni. Konkretno, voda je veoma viskozna tečnost. Dakle, drugo inženjerska rješenja kako bi se osiguralo kretanje mikrorobota. Bakterije često rješavaju ovaj problem uz pomoć cilija.

Ranije ove godine, tim istraživača sa Univerziteta u Torontu kreirao je prototip mikrorobota dužine 1 mm, kontrolisan spoljnim magnetnim poljem i opremljen sa dva hvataljka. Programeri su uspjeli izgraditi most s njim. Također, ovaj robot se može koristiti ne samo za isporuku lijekova, već i za mehaničku popravku tkiva u cirkulatornom sistemu i organima.

Mišićavi roboti

Još jedan zanimljiv trend u mikrorobotici jesu roboti vođeni mišićima. Na primjer, postoji takav projekt: stimuliran strujom mišićna ćelija, za koji je pričvršćen robot, čiji je "greben" napravljen od hidrogela.

Ovaj sistem, zapravo, kopira prirodno rješenje koje se nalazi u organizmima mnogih sisara. Na primjer, u ljudskom tijelu, kontrakcija mišića se prenosi na kosti preko tetiva. Kod ovog biorobota, kada se ćelija skuplja pod dejstvom struje, „greben“ se savija i poprečne šipke, koje deluju kao noge, privlače se jedna drugoj. Ako se jedan od njih, prilikom savijanja "grebena", pomakne na kraću udaljenost, tada se robot kreće prema ovoj "nozi".

Postoji još jedna vizija onoga što bi medicinski mikroroboti trebali biti: mekani, koji ponavljaju oblike raznih živih bića. Na primjer, evo takve robo-pčele (RoboBee).

Istina, nije namijenjena u medicinske svrhe, već za niz drugih: oprašivanje biljaka, operacije potrage i spašavanja, otkrivanje otrovnih tvari. Autori projekta, naravno, ne kopiraju slijepo anatomske karakteristike pčele. Umjesto toga, oni pažljivo analiziraju različite "konstrukcije" organizama različitih insekata, prilagođavajući ih i pretvarajući ih u mehaniku.

Ili još jedan primjer korištenja "konstrukcija" dostupnih u prirodi - mikrorobot u obliku školjke. Kreće se uz pomoć zalupanja "zatvarača", stvarajući tako mlazni tok. S veličinom od oko 1 mm, može plivati unutar čovjeka očna jabučica. Kao i većina drugih medicinskih robota, ova "školjka" koristi vanjsko magnetsko polje kao izvor energije. Ali postoji bitna razlika - on samo prima energiju za kretanje, samo polje ga ne pokreće, za razliku od većine drugih vrsta mikrorobota.

veliki roboti

Naravno, parkiraju se samo mikroroboti medicinska tehnologija nije ograničeno. U fantastičnim filmovima i knjigama medicinski roboti se obično predstavljaju kao zamjena za ljudskog hirurga. Kao, ovo je neka vrsta velikog uređaja koji brzo i vrlo precizno izvodi sve vrste hirurških manipulacija. I nije iznenađujuće što je ova ideja bila jedna od prvih koja je implementirana. Naravno, moderni hirurški roboti nisu u stanju zamijeniti osobu u cjelini, ali im se već u potpunosti povjerava šivanje. Koriste se i kao produžeci ruku kirurga, poput manipulatora.

Međutim, u medicinskom okruženju ne jenjavaju sporovi o prikladnosti upotrebe takvih mašina. Mnogi stručnjaci smatraju da takvi roboti ne pružaju posebne pogodnosti, ali zbog visoke cijene značajno poskupljuju medicinske usluge. S druge strane, postoji studija koja kaže da pacijenti s karcinomom prostate koji se podvrgavaju operaciji s robotskim asistentom kasnije zahtijevaju manje intenzivnu upotrebu. hormonalni lekovi i radioterapija. Općenito, nije iznenađujuće da su napori mnogih naučnika bili usmjereni na stvaranje mikrorobota.

Zanimljiv projekat je Robonaut, telemedicinski robot dizajniran za pomoć astronautima. Ovo je još uvijek eksperimentalni projekt, ali ovaj pristup se može koristiti ne samo da bi se obezbijedili tako važni i skupi ljudi na obuci kao što su astronauti. Telemedicinski roboti se također mogu koristiti za pružanje pomoći u raznim teško dostupnim područjima. Naravno, to bi bilo preporučljivo samo ako bi bilo jeftinije ugraditi robota u ambulantu neke udaljene tajge ili planinskog sela nego držati bolničara na plaći.

A ovaj medicinski robot je još više specijalizovan, koristi se za lečenje ćelavosti. ARTAS automatski „iskapa“ folikule dlake iz vlasišta pacijenta na osnovu fotografija visoke rezolucije. Tada ljudski doktor ručno unosi "žetvu" u ćelava područja.

Ipak, svijet medicinskih robota uopće nije tako monoton kao što se neiskusnoj osobi može učiniti. Štaviše, aktivno se razvija, dolazi do akumulacije ideja, eksperimentalnih rezultata i traže se najefikasniji pristupi. I ko zna, možda će i tokom našeg života reč „hirurg“ značiti doktora ne sa skalpelom, već sa teglom mikrorobota, koju će biti dovoljno da proguta ili uvede kroz kapaljku.

". Prevod na ruski urednički sajt

2.3 Medicina i robotika

2.3.1 Pregled područja

Zdravstvo i roboti

Kao rezultat demografskih promjena u mnogim zemljama, zdravstveni sistemi se suočavaju sa sve većim pritiskom jer moraju služiti starijoj populaciji. Kako potražnja za uslugama raste, procedure se poboljšavaju, što dovodi do boljih rezultata. Istovremeno, trošak pružanja medicinske usluge, uprkos padu broja zaposlenih u oblasti zdravstvene zaštite.

Čini se da je primjena tehnologije, uključujući robotiku, dio mogućeg rješenja. U ovom dokumentu, oblast medicine je podeljena na tri podoblasti:

- Roboti za bolnice (klinička robotika): Odgovarajuće robotske sisteme možete definirati kao one koji pružaju procese "njege" i "liječenja". Prije svega, to su roboti za dijagnostiku, liječenje, hirurške intervencije i davanje lijekova, kao i u hitnim sistemima. Ovim robotima upravlja bolničko osoblje ili obučeni stručnjaci za njegu pacijenata.

- Roboti za rehabilitaciju (Rehabilitacija): Takvi roboti pružaju postoperativnu ili posttraumatsku njegu kada će direktna fizička interakcija sa robotskim sistemom ili ubrzati proces oporavka (oporavka) ili pružiti zamjenu za izgubljenu funkcionalnost (na primjer, kada je u pitanju protetska noga ili ruka ).

- Pomoćni roboti (pomoćna robotika): Ovaj segment uključuje i druge aspekte robotike koji se koriste u medicinskoj praksi, kada je primarna namjena robotskih sistema pružanje podrške bilo onome ko pruža medicinsku negu ili direktno pacijentu, bez obzira da li se radi o bolnici ili drugoj zdravstvenoj ustanovi.

Sve ove poddomene karakteriše potreba da se obezbede sigurnosni sistemi koji uzimaju u obzir kliničke potrebe pacijenata. Ovim sistemima obično upravlja ili ih konfiguriše kvalifikovano bolničko osoblje.

Medicinska robotika je više od tehnologije

Pored razvoja direktno robotskih tehnologija, važno je uvođenje odgovarajućih robota kao dio procesa liječenja u bolnici ili drugih medicinskih procedura. Sistemski zahtjevi trebaju biti zasnovani na jasno identificiranim potrebama korisnika i primaoca usluge. Prilikom razvoja takvih sistema, ključno je pokazati dodatnu vrijednost koju oni mogu pružiti kada se implementiraju, što je ključno za nastavak uspjeha na tržištu. Za postizanje dodatne vrijednosti potrebno je direktno uključivanje medicinskih stručnjaka, ali i pacijenata, u proces razvoja ove tehnike, kako u fazi dizajna tako iu fazi implementacije razvoja robota. Razvoj sistema u kontekstu njihovog budućeg okruženja aplikacija osigurava da su zainteresovane strane uključene. Jasno razumijevanje postojeće medicinske prakse, očigledna potreba za obukom medicinskog osoblja za korištenje sistema i posjedovanje različitih informacija koje mogu biti potrebne za razvoj su kritični faktori u kreiranju sistema pogodnog za dalju implementaciju. Uvođenje robota u medicinska praksaće zahtijevati adaptaciju cjelokupnog sistema pružanja zdravstvene zaštite. To je delikatan proces u kojem su tehnologija i praksa u pružanju zdravstvene zaštite međusobno pod utjecajem i morat će se prilagoditi jedna drugoj. Od samog početka razvoja, važno je uzeti u obzir ovaj aspekt „međuzavisnosti“.

Razvoj robota za potrebe medicine uključuje vrlo širok spektar različitih potencijalnih primjena. Razmotrimo ih u nastavku, u kontekstu prethodno identifikovana tri glavna tržišna segmenta.

Roboti za bolnice

Ovaj segment je predstavljen raznim aplikacijama. Na primjer, mogu se razlikovati sljedeće kategorije:

Sistemi koji direktno poboljšavaju sposobnosti hirurga u smislu spretnosti (fleksibilnost i preciznost) i snage;

Sistemi koji omogućavaju daljinsku dijagnostiku i intervencije. Ova kategorija može uključivati i sisteme sa daljinskim upravljanjem, kada lekar može biti na većoj ili manjoj udaljenosti od pacijenta, i sisteme za upotrebu unutar tela pacijenta;

Sistemi koji pružaju podršku tijekom dijagnostičkih procedura;

Sistemi koji pružaju podršku tokom hirurških zahvata.

Pored ovih bolničkih aplikacija, postoji niz bolničkih pomoćnih aplikacija, uključujući robote za uzorkovanje, laboratorijsko testiranje uzoraka tkiva i druge usluge potrebne u bolničkoj praksi.

Roboti za rehabilitaciju

Robotika za rehabilitaciju uključuje uređaje kao što su proteze ili, na primjer, robotski egzoskeleti ili ortoze koje pružaju obuku, podršku ili zamjenu za izgubljene aktivnosti ili oštećenu funkcionalnost. ljudsko tijelo i njegove strukture. Takvi uređaji se mogu koristiti iu bolnicama i u Svakodnevni život pacijenata, ali obično zahtijevaju početno postavljanje od strane medicinskih stručnjaka i naknadno praćenje njihovog ispravnog rada i interakcije s pacijentom. Predviđa se da će postoperativni oporavak, posebno u ortopediji, biti glavna primjena takvih robota.

Specijalistička podrška i pomoćna robotika

Ovaj segment uključuje pomoćne robote za upotrebu u bolnicama ili u kućnom okruženju koji su dizajnirani da pomognu bolničkom osoblju ili njegovateljima u obavljanju rutinskih zadataka. Može se primijetiti značajna razlika u dizajnu i implementaciji robotskih sistema povezana s mjestom i uvjetima njihove upotrebe. U kontekstu kvalifikovane upotrebe, bilo u bolničkom okruženju ili kod kuće kada se robot koristi za brigu o starijoj osobi, programeri se mogu osloniti na kvalifikovanu osobu da upravlja robotom. Takav robot mora ispunjavati zahtjeve i standarde bolničkog i zdravstvenog sistema i imati odgovarajuće certifikate. Ovi roboti će pomagati osoblju odgovarajućih zdravstvenih ustanova u svakodnevnom radu, posebno medicinskim sestrama i njegovateljima. Ovakvi robotski sistemi bi trebali omogućiti medicinskoj sestri da provodi više vremena sa pacijentima, smanjujući fizički stres, na primjer, robot će moći podići pacijenta kako bi s njim obavio potrebne rutinske operacije.

2.3.2 Mogućnosti sada i u budućnosti

Robotika za medicinu je izuzetno složeno područje razvoja zbog svoje multidisciplinarne prirode i potrebe da se udovolji raznim strogim zahtjevima, kao i činjenice da u mnogim slučajevima medicinski robotski sistemi fizički komuniciraju s ljudima koji također mogu biti u vrlo ranjivom stanju. . Evo glavnih mogućnosti koje postoje u segmentima medicine koje smo identifikovali.

2.3.2.1 Bolnički roboti

To su roboti za hirurgiju, dijagnostiku i terapiju. Tržište hirurških robota je veliko. Robotski-asistivne sposobnosti mogu se koristiti u gotovo svim oblastima - kardiologiji, vaskularnoj, ortopediji, onkologiji i neurologiji.

S druge strane, postoje mnogi tehnički izazovi koji se odnose na ograničenja veličine, ekološka ograničenja i mali broj tehnologija koje su dostupne za neposrednu upotrebu u bolničkom okruženju.

Osim tehnoloških problema, postoje i komercijalni. Na primjer, vezano za činjenicu da Sjedinjene Države pokušavaju zadržati monopolski položaj na ovom tržištu zbog obima intelektualnog vlasništva. Ova situacija se može zaobići samo razvojem fundamentalno novog hardvera, softvera i koncepta upravljanja. Takođe, ovakvi razvoji zahtevaju solidnu finansijsku podršku za skupe, ali neophodne razvoje i srodne kliničkim ispitivanjima. Tipične oblasti u kojima trenutno postoje mogućnosti:

Minimalno invazivna hirurgija (MIS)

Uspjeh se ovdje može postići razvojem sistema koji mogu proširiti fleksibilnost pokreta instrumenata izvan granica anatomije ruku kirurga, povećati efikasnost ili dopuniti sisteme povratnom spregom (na primjer, za procjenu sile pritiska) ili dodatnim podatke koji pomažu u proceduri. Uspješan prodor na tržište može ovisiti o isplativosti proizvoda, smanjenom vremenu implementacije i smanjenoj dodatnoj obuci koja je potrebna za učenje kako koristiti robotski sistem. Svaki razvijeni sistem mora jasno pokazati "dodatnu vrijednost" u kontekstu operacije. Kliničke pilot implementacije i evaluacije tokom takvog testiranja u klinikama su od suštinskog značaja da bi sistem bio prihvaćen od strane hirurške zajednice.

U poređenju sa drugim oblastima minimalno invazivne hirurgije, pomoćni robotski sistemi imaju potencijal da hirurgu pruže bolju kontrolu nad hirurškim instrumentima, kao i bolju vidljivost tokom operacije. Od hirurga više nije potrebno da stoji tokom čitave operacije, tako da se ne umara tako brzo kao kod tradicionalnog pristupa. Drhtanje ruku može se gotovo u potpunosti filtrirati pomoću robotskog softvera, što je posebno važno za primjene u mikrohirurgiji kao što je operacija oka. U teoriji, hirurški robot se može koristiti gotovo 24 sata dnevno, zamjenjujući hirurške timove koji rade s njim.

Robotika može osigurati brzi oporavak, smanjenje i smanjenje ozljeda negativan uticaj na tkivo pacijenta, kao i smanjenje potrebne doze zračenja. Robotski hirurški instrumenti mogu rasteretiti doktorov mozak, skratiti krivulju učenja i poboljšati ergonomiju toka posla za hirurga. Terapije koje su ograničene granicama ljudskog tijela također postaju moguće s prelaskom na korištenje robotskih tehnologija. Na primjer, nova generacija fleksibilnih robota i alata koji mogu doprijeti do duboko usađenih organa u ljudskom tijelu, smanjiti veličinu ulaznog reza u ljudskom tijelu ili izostaviti prirodne otvore u ljudskom tijelu za izvođenje hirurških operacija.

Dugoročno, upotreba sistema učenja u hirurgiji može smanjiti složenost operacije povećanjem protoka korisne informacije koje će hirurg dobiti tokom operacije. Ostale potencijalne prednosti uključuju mogućnost da se poboljšaju sposobnosti paramedicinskih ("hitna pomoć") timova za izvođenje standardnih kliničkih hitnih procedura koristeći robote u terenski uslovi, kao i izvođenje telehirurških operacija na udaljenim lokacijama, gdje postoji samo odgovarajući robot, a nema kvalifikovanog hirurga.

Mogu se razlikovati sljedeće mogućnosti:

Novi kompatibilni alati koji pružaju povećanu sigurnost uz zadržavanje potpunih mogućnosti manipulacije, uključujući krute alate. Korištenjem novih metoda upravljanja ili posebnih rješenja (koja, na primjer, mogu biti ugrađena u instrument ili izvan njega), funkcioniranje instrumenata može se prilagoditi u realnom vremenu kako bi se osigurala kompatibilnost ili stabilnost, kada je ono što važnije;

Uvođenje unapređenih asistivnih tehnologija koje vode i upozoravaju hirurga tokom operacije, što nam omogućava da govorimo o pojednostavljenju rešavanja hirurških zadataka i smanjenju broja lekarskih grešaka. Ova „podrška za obuku“ treba da poveća „kompatibilnost“ opreme i hirurga, što će osigurati intuitivnost i bez sumnje pri korišćenju sistema.

Primjena odgovarajućih nivoa autonomije robota u hirurška praksa do potpune autonomije specifičnih dobro određenih procedura, na primjer: autonomna obdukcija; uzimanje uzoraka krvi (Veebot); biopsija; automatizacija dijela hirurških zahvata (zatezanje čvorova, podupiranje kamere...). Povećanje autonomije ima potencijal za povećanje efikasnosti.

- "Pametne" hirurške instrumente u suštini uslovno kontrolišu hirurzi. Ovi instrumenti su u direktnom kontaktu sa tkivom i poboljšavaju nivo veštine hirurga. Minijaturizacija i pojednostavljenje hirurških instrumenata u budućnosti, kao i dostupnost hirurških zahvata unutar i izvan "operacione sale" glavni je način razvoja takvih tehnologija.

Obrazovanje: Pružanje fizički tačnih modela, što se postiže korištenjem alata sa taktilnom povratnom spregom, pruža potencijal za poboljšanje učenja, kako u ranim fazama učenja, tako i prilikom postizanja sigurnih radnih vještina. Sposobnost simulacije širokog spektra uslova i složenosti takođe može povećati efikasnost ove vrste učenja. Trenutno, kvalitet taktilne povratne informacije još uvijek sadrži niz ograničenja, što otežava demonstriranje superiornosti ove vrste učenja.

Clinical Samples: Postoji mnogo aplikacija za offline sisteme uzorkovanja, od sistema za uzimanje uzoraka krvi i uzoraka tkiva za biopsiju do manje invazivnih tehnika autopsije.

2.3.2.2 Robotika za rehabilitaciju i protetiku

Rehabilitacijska robotika pokriva širok raspon razne forme rehabilitacije i mogu se podijeliti na podsegmente. U Evropi postoji prilično jaka industrija u ovom sektoru i aktivna interakcija sa njom će ubrzati tehnološki razvoj.

Sredstva za rehabilitaciju

To su proizvodi koji se mogu koristiti nakon ozljede ili nakon operacije za trening i podršku oporavku. Uloga ovih alata je da podrže oporavak i ubrzaju oporavak, dok štite i podržavaju korisnika. Takvi sistemi se mogu koristiti u bolničkom okruženju pod nadzorom medicinskog osoblja ili se mogu koristiti kao samostalna vježba, pri čemu uređaj kontrolira ili ograničava kretanje, prema potrebi u određenom slučaju. Takvi sistemi također mogu pružiti vrijedne podatke o procesu oporavka i pratiti stanje direktnije nego čak i kada se posmatra pacijent u bolničkom okruženju.

Funkcionalni alati za zamjenu

Svrha ovakvog robotskog sistema je da zamijeni izgubljenu funkcionalnost. Ovo može biti rezultat starenja ili traumatske ozljede. Takvi uređaji se razvijaju kako bi poboljšali mobilnost i motoričke sposobnosti pacijenata. Mogu se izvoditi kao proteze, egzoskeleti ili ortopedski uređaji.

U naprednim rehabilitacionim sistemima, ključno je da su postojeći evropski proizvođači uključeni u proces kao poznati učesnici na tržištu, a relevantne klinike i partneri klinika uključeni u proces razvoja. Evropa trenutno prednjači u svijetu u ovoj oblasti.

Neuro rehabilitacija

(COST mreža TD1006, Evropska mreža za robotiku za neurorehabilitaciju pruža platformu za razmjenu standardiziranih definicija i primjera razvoja širom Evrope).

Trenutno je u upotrebi nekoliko robotskih uređaja za neurorehabilitaciju, jer još nisu široko prihvaćeni. Robotika se koristi za rehabilitaciju nakon moždanog udara u post-akutnoj fazi i drugim neuromotornim patologijama kao što su Parkinsonova bolest, multipla skleroza i ataksija. Rezultati istraživanja počinju potvrđivati pozitivne rezultate primjenom robota (ni gori ni bolji nego kod tradicionalne terapije) u rehabilitacijske svrhe. Nedavno su pozitivni rezultati potvrđeni i neuroimaging istraživanja. Dokazano je da je integracija sa FES-om pokazala povećanje pozitivnog rezultata (kako za mišićni sistem, tako i za periferni i za centralni motorni sistem). Biofeedback vježbe i interfejsi za igre počinju da se doživljavaju kao rješenja koja se mogu implementirati, ali takvi sistemi su još uvijek u ranoj fazi razvoja.

Da bi se razvili funkcionalni sistemi, potrebno je riješiti nekoliko problema. To su jeftini uređaji, dokazani rezultati kliničkih ispitivanja, dobro definiran proces procjene stanja pacijenta. Sposobnost sistema da ispravno identifikuju namjeru korisnika i na taj način spreče ozljede trenutno ograničava efikasnost takvih sistema. Kontrola i mehatronika integrisani kako bi se zadovoljile mogućnosti ljudskog tijela, uključujući kognitivno opterećenje, su u ranim fazama razvoja. Moraju se napraviti poboljšanja u pouzdanosti i vremenu neprekidnog rada prije nego što se mogu razviti komercijalno održivi sistemi. Također, razvojni ciljevi bi trebali biti brzo vrijeme implementacije i zahtjevi terapeuta.

Protetika

Značajan napredak može se postići u oblasti proizvodnje pametnih proteza koje su u stanju da se prilagode karakteristikama pokreta korisnika i uslovima okoline. Robotika ima potencijal da kombinuje poboljšane sposobnosti samoučenja sa povećanom fleksibilnošću i kontrolom, posebno za proteze. gornji udovi i ručne proteze. Posebna područja istraživanja uključuju sposobnost prilagođavanja ličnoj, poluautonomnoj kontroli, obezbjeđivanje vještačke osjetljivosti putem povratnih informacija, poboljšanu verifikaciju, poboljšanu energetsku efikasnost, samooporavak energije, poboljšanu obradu mioelektričnih signala. Pametne proteze i ortoze, kontrolisane aktivnošću mišića pacijenta, omogućiće velikoj grupi korisnika da iskoristi prednosti ovakvih sistema.

Sistemi za podršku mobilnosti

Pacijenti sa smanjenim fizičkim kapacitetom, bilo privremeno ili trajno, mogu imati koristi od povećane mobilnosti. Robotski sistemi mogu pružiti podršku i vježbe potrebne za povećanje mobilnosti. Već postoje primjeri razvoja ovakvih sistema, ali su oni u ranoj fazi razvoja.

U budućnosti je moguće da takvi sistemi mogu čak i kompenzirati kognitivna oštećenja, sprečavajući padove i nesreće. Ograničenja ovakvih sistema su vezana za njihovu cijenu, kao i mogućnost dugotrajnog nošenja takvih sistema.

U brojnim rehabilitacijskim aplikacijama moguće je koristiti prirodna sučelja kao što su mioelektrika, slika mozga, kao i sučelja zasnovana na govoru i gestikulaciji.

2.3.2.3 Specijalistička podrška i pomoćni roboti.

Podrška stručnjaka i pomoćne robotike može se podijeliti u niz područja primjene.

Sistemi podrške za njegu pacijenata: Sistemi podrške koje koriste njegovatelji koji komuniciraju sa pacijentima ili sistemi koje koriste pacijenti. To može uključivati robotske sisteme koji osiguravaju upotrebu lijekova, uzimaju uzorke, poboljšavaju higijenu ili poboljšavaju procese oporavka.

Podizanje i pomeranje pacijenta : Sistemi za podizanje i pozicioniranje pacijenata mogu se kretati od preciznog pozicioniranja tokom operacije ili sesije zračne terapije do pomoći medicinskim sestrama ili negovateljima u podizanju ili postavljanju osobe u krevet i iz njega, te transportu pacijenata po bolnici. Takvi sistemi mogu biti projektovani tako da se mogu konfigurisati u zavisnosti od stanja pacijenta i koristiti tako da pacijent ima određeni stepen kontrole nad svojim položajem. Ograničenja ovdje mogu biti povezana s potrebom za pribavljanjem sigurnosnih certifikata i bezbednim upravljanjem snagama dovoljnim za pomeranje pacijenata na način koji izbegava moguće povrede pacijenata. Energetski efikasne strukture i dizajn koji štedi prostor bit će kritični za efikasnu implementaciju.

Prilikom razvoja rješenja za pomoćnu robotiku, važno je pridržavati se skupa osnovnih principa. Razvoj treba da se fokusira na podržavanje nedostajuće funkcionalnosti, a ne na stvaranje specifičnih uslova. Rješenja moraju biti praktična u smislu upotrebe i pružiti mjerljive prednosti korisniku. To može uključivati korištenje tehnologije kako bi se pacijenti motivirali da učine što je više moguće za sebe uz očuvanje sigurnosti. Uvođenje ovakvih sistema neće biti održivo i traženo ako ne daju priliku da se smanji opterećenje osoblja, stvarajući ekonomsku opravdanost za implementaciju, dok su istovremeno pouzdani i sigurni za upotrebu.

Roboti za biomedicinske laboratorije za medicinska istraživanja

Roboti već pronalaze put u biomedicinske laboratorije, gdje sortiraju i manipulišu uzorcima u istraživačke svrhe. Aplikacije za složene robotske sisteme još više proširuju mogućnosti, na primjer, u području naprednog probira ćelija i manipulacija vezanih za ćelijsku terapiju i selektivno sortiranje ćelija.

2.3.2.4 Zahtjevi u srednjem roku

Sljedeća lista predstavlja "tačke rasta" u oblasti medicinske robotike

Egzoskeleti donjeg torza koji prilagođavaju svoju funkciju individualnom ponašanju i/ili anatomiji pacijenta, optimizirajući podršku na osnovu korisnika ili uslova okoline. Sisteme korisnik može prilagoditi različitim uslovima i performansama razne zadatke. Primjene: neurorehabilitacija i podrška radnicima.

Roboti dizajnirani za autonomnu rehabilitaciju (npr. rehabilitacija u režimu igre, rehabilitacija gornjih udova nakon moždanog udara) moraju razumjeti potrebe pacijenta i njegove reakcije, te im prilagoditi terapijski učinak.

Roboti dizajnirani da podrže mobilnost pacijenata i mogućnosti manipulacije moraju podržavati prirodna sučelja kako bi osigurali sigurnost i performanse u okruženju koje je gotovo prirodno.

Roboti za rehabilitaciju dizajnirani da integrišu senzore i motore obezbeđujući dvosmernu komunikaciju, uključujući unos komandi u više modova (mioelektrični + inercijalni sensing) i povratne informacije u više modova (elektro-taktilni, vibro-taktilni i/ili vizuelni).

Protetske ruke, zapešća, šake koje se automatski prilagođavaju pacijentu, omogućavajući mu da pojedinačno kontroliše svaki prst, rotaciju palca, karpalne DOF. Ovo bi trebalo biti popraćeno upotrebom više senzora i algoritama za prepoznavanje uzoraka kako bi se osigurala prirodna kontrola (kontrola konstantne sile) na račun mogućih DOF-ova. Primjene: Obnavljanje funkcionalnosti ruku kod amputiraca.

Proteze i rehabilitacijski roboti opremljeni poluautomatskim kontrolnim sustavima za poboljšanje kvalitete funkcioniranja i/ili smanjenje kognitivnog opterećenja korisnika. Sistemi moraju omogućiti percepciju i interpretaciju okoline do određenog nivoa kako bi omogućili autonomno donošenje odluka.

Proteze i rehabilitacijski roboti sposobni koristiti različite online resurse (skladištenje informacija, obrada) kroz korištenje računalstva u oblaku za implementaciju napredne funkcionalnosti koja je značajno izvan mogućnosti "on-board" elektronike i/ili direktne korisničke kontrole.

Jeftine proteze i robotska rješenja kreirana korištenjem aditivnih tehnologija ili masovne proizvodnje (3D printanje, itd.)

Kućna terapija koja smanjuje neuropatski ili fantomski bol u gornjim ekstremitetima kroz poboljšanu interpretaciju mišićnih signala korištenjem robotskih udova (manje fleksibilnih od prethodnih primjera) i/ili "virtualne stvarnosti".

Biomimetrijska kontrola interakcije sa hirurškim robotom.

Adekvatne tehnologije mehaničkog pokretanja i senzora za razvoj fleksibilnih minijaturnih robota s povratnom spregom, kao i naprednih i naprednih instrumenata za minimalno invazivnu hirurgiju.

Ekološki sistemi punjenja za implantabilne mikrorobote.

Za dobijanje biomometrijskog upravljanja procesima rehabilitacije: integracija voljnih "impulsa" tokom kretanja subjekta, uz podršku FES-a za poboljšano ponovno učenje motoričkih veština, prilikom upravljanja robotom.

Razvoj bolničko primjenjivih metoda za obnovu motoričke aktivnosti koja nadilazi paradigmu uobičajenih statičkih mehanizama s ručnim podešavanjem.

Na niskom TRL-u

Automatizirano kognitivno razumijevanje potrebnih zadataka u operativnom okruženju. Besprekorno fizičko povezivanje čoveka-robota za uslove "normalnog" okruženja zasnovano na dodatnom upravljačkom interfejsu. Potpuna prilagodljivost pacijentu bez prilagođavanja. Pouzdanost otkrivanja namjera.

>>
Last

Medicinski roboti danas i sutra

Medicina je oduvijek bila teška, danas o njoj govore kao o jednoj od najtežih oblasti koje je čovječanstvo savladalo. Ipak, medicinski roboti mogu postaviti tačne dijagnoze i pružiti liječenje, a uskoro će ovladati i drugim medicinskim područjima.

Rađamo se, živimo i na kraju umiremo. Istina je. Međutim, kvalitet našeg života često je u korelaciji s našim zdravljem. Općenito, što smo zdraviji, to više možemo postići – samim tim smo sretniji.

Zato je zdravlje oduvijek predstavljalo problem. Danas je medicina prešla veoma dug put u odnosu na doba Hipokrata Kosa. Sada ljudi mogu da rade veoma složene operacije, izmišljaju lekove za razne bolesti itd. Postavlja se pitanje: može li medicina ići dalje i kako?

Odgovor na prvi dio pitanja je "definitivno". Međutim, odgovori na drugi dio mogu se razlikovati. Postoje mnoga značajna polja koja bi mogla promijeniti tok medicinske povijesti, kao što su matične ćelije. Međutim, uvjeren sam da će polje robotike i područja vezana za robotiku, kao što su medicinska bionika i biomehatronika, igrati veliku ulogu u medicini u bliskoj budućnosti.

U stvari, mnogo se zanimljivih stvari dešava na ovim prostorima upravo sada. Dakle, u ovom dijelu moje web stranice pokušat ću baciti svjetlo na pitanja o medicinskim robotima i poljima vezanim za robotiku u medicini, sada iu budućnosti.

Operacije uz pomoć robota

Medicinski roboti koji mogu obavljati operacije zvuče divno, zar ne? Svi postojeći hirurški roboti do danas su u stvari pametno napravljeni od strane manipulatora pod kontrolom kompetentnih doktora. Postoje neki problemi sa nivoom veštačke inteligencije koji je potreban za to samostalan rad, ali to se jednog dana može postići.

Trenutno postoje dva polja u kojima se razvijaju i testiraju hirurški roboti. Jedan od njih je telerobot koji omogućava doktoru da izvrši operaciju iz daljine. Druga oblast je minimalno invazivna hirurgija - operacija se izvodi bez velikih rezova.

Da Vinci sistem robotske hirurgije jedan je od vrhunskih primera upotrebe robotike u hirurške svrhe. Preko hiljadu jedinica je u upotrebi širom sveta. Saznajte više o robotskoj hirurgiji općenito.

Roboti su novo bolničko osoblje

Bolnice su pomalo kao fabrike. Mnogo je svakodnevnih zadataka. Na primjer - prenošenje stvari, premeštanje uzoraka iz jednog aparata u drugi, čišćenje. Postoje i zadaci koji zahtijevaju određenu snagu. Na primjer, podizanje i pomicanje pacijenata.

Vjerujem da razumijete da postoji mnogo zadataka koje medicinski roboti mogu obavljati. Došlo je do nekih pomaka u ovoj oblasti - postoje roboti dizajnirani za laboratorijsku upotrebu, postoje AGV (Automated Guided Vehicle) dizajnirani za upotrebu u bolnicama.

Koliko ja znam, većina njih je u fazi testiranja. Međutim, to je svakako izvodljiv zadatak.

Terapeutski roboti

Medicinski roboti koji se koriste u terapiji. Ideja iza ovoga je prilično slična terapiji životinjama, samo su roboti predvidljiviji. Saznajte više o terapeutskim robotima.

Biološka protetika

Ovo je oblast vezana za robotiku. Rezultat se ne može smatrati robotom, ali discipline koje su uključene u njega su prilično slične - AI, elektronika, mehanika i još mnogo toga.

Veliki san je da će jednog dana postojati bioničke ruke i bioničke noge jednako dobre i funkcionalne (ili čak bolje) od naših prirodnih udova. Nedavni razvoj u ovoj oblasti je prilično upečatljiv. Nekoliko kompanija radi u ovoj oblasti - Ossur, Otto Bock i Touch Bionics su neke od onih koje poznajem.

Primjena i upotreba robota u medicini u budućnosti

Možda će to biti moguće u budućnosti. Ideja je da se razviju uređaji male veličine od nekoliko nanometara, pa otuda i naziv nano-roboti. Ovi mali uređaji se zatim mogu koristiti na različite načine. Na primjer, popraviti slomljenu kost ili dostaviti lijek Pravo mesto ili da ubije ćelije raka.

Mogućnosti su ograničene samo maštom. Do sada su nanoroboti u fazi istraživanja i razvoja, tako da je ovo zapravo fantazija.

Druga polovina 20. veka bila je vreme intenzivnog razvoja u svim oblastima nauke, tehnologije, elektronike i robotike. Medicina je postala jedan od glavnih vektora za uvođenje robota i umjetne inteligencije. Osnovni cilj razvoja medicinske robotike je visoka tačnost i kvalitet usluge, povećanje efikasnosti lečenja i smanjenje rizika od štetnih posledica po zdravlje ljudi. Stoga ćemo se u ovom članku osvrnuti na nove metode liječenja, kao i na upotrebu robota i automatiziranih sistema u različitim oblastima medicine.

Sredinom 70-ih godina u bolnici u Fairfaxu, SAD, Virdžinija, pojavio se prvi medicinski mobilni robot ASM, koji je prevozio kontejnere s tacnama za hranjenje pacijenata. 1985. godine, po prvi put, svijet je vidio robotski hirurški sistem PUMA 650, dizajniran posebno za neurohirurgiju. Nešto kasnije, hirurzi su dobili novi PROBOT manipulator, a 1992. godine pojavio se RoboDoc sistem koji se koristio u ortopediji za protetiku zglobova. Godinu dana kasnije, Computer Motion Inc. predstavila Aesop automatsku ruku za držanje i repozicioniranje video kamere tokom laparoskopskih procedura. I 1998. isti proizvođač je stvorio napredniji ZEUS sistem. Oba ova sistema nisu bila potpuno autonomna, njihov zadatak je bio da asistiraju ljekarima tokom operacije. Krajem 90-ih, kompanija za razvoj Intuitive Surgical Inc stvorila je univerzalni daljinski upravljani robotski hirurški sistem - Da Vinci, koji se svake godine poboljšava i još uvijek se implementira u mnogim medicinskim centrima širom svijeta.

Klasifikacija medicinskih robota:

Trenutno roboti igraju veliku ulogu u razvoju moderne medicine. Oni doprinose precizan rad tokom operacija pomažu u postavljanju dijagnoze i postavljanju ispravne dijagnoze. Oni zamjenjuju nedostajuće udove i organe, obnavljaju i poboljšavaju fizičke sposobnosti osobe, skraćuju vrijeme hospitalizacije, pružaju udobnost, brzu reakciju i udobnost i štede financijske troškove za održavanje.

Postoji nekoliko vrsta medicinskih robota koji se razlikuju po svojoj funkcionalnosti i dizajnu, kao i opsegu za različite oblasti medicine:

Robotski hirurzi i robotski hirurški sistemi- koristi se za složene hirurške operacije. Nisu autonomni uređaji, već daljinski upravljani instrument koji doktoru pruža tačnost, povećanu spretnost i upravljivost, dodatnu mehaničku čvrstoću, smanjuje umor hirurga i smanjuje rizik od hepatitisa, HIV-a i drugih bolesti za hirurški tim.

Roboti za simulaciju pacijenata- dizajniran za razvoj vještina donošenja odluka i praktičnih medicinskih intervencija u liječenju patologija. Takvi uređaji u potpunosti reproduciraju ljudsku fiziologiju, simuliraju kliničke scenarije, reagiraju na primjenu lijekova, analiziraju radnje polaznika i odgovaraju na kliničke podražaje.

Egzoskeleti i robotske proteze- egzoskeleti povećavaju fizičku snagu i pomažu u procesu oporavka mišićno-koštanog sistema. Robotske proteze - implantati koji zamjenjuju nedostajuće udove, sastoje se od mehaničkih i električnih elemenata, mikrokontrolera s umjetnom inteligencijom, a mogu se kontrolirati i sa ljudskih nervnih završetaka.

Roboti za medicinske ustanove i roboti pomoćnici- predstavljaju alternativu bolničarima, medicinskim sestrama i medicinskim sestrama, medicinskim sestrama, dadiljama i drugom medicinskom osoblju, u stanju su da pruže negu i pažnju pacijentu, pomognu u rehabilitaciji, obezbede stalnu komunikaciju sa lekarom koji ga leči i transportuje pacijenta.

Nanobots- mikroroboti koji djeluju u ljudskom tijelu na molekularnom nivou. Dizajniran za dijagnostiku i liječenje rak, istraživanje krvni sudovi i popravku oštećenih ćelija, mogu analizirati strukturu DNK, ispravljati je, uništavati bakterije i viruse itd.

Ostali specijalizovani medicinski roboti- postoji ogroman broj robota koji pomažu u određenom procesu liječenja osobe. Na primjer, uređaji koji mogu automatski pomicati, dezinficirati i kvarcne bolničke sobe, mjeriti puls, uzimati krv za analizu, proizvoditi i izdavati lijekove itd.

Razmotrimo detaljnije svaku vrstu robota koristeći primjere modernih automatiziranih uređaja razvijenih i implementiranih u mnogim područjima medicine.

Robotski hirurzi i robotski hirurški sistemi:

Najpoznatiji robotski hirurg na svijetu je Da Vinci. Aparat proizvođača Intuitive Surgical težak je pola tone i sastoji se od dva bloka, jedan je kontrolna jedinica dizajnirana za operatera, a drugi je četverokraka mašina koja djeluje kao kirurg. Umjetni ručni manipulator ima sedam stupnjeva slobode, slično ljudskoj ruci, i 3D sistem snimanja koji prikazuje trodimenzionalnu sliku na monitoru. Ovaj dizajn povećava preciznost pokreta kirurga, eliminira drhtanje ruku, neugodne pokrete, smanjuje dužinu rezova i gubitak krvi tokom operacije.

Robot hirurg Da Vinci

Uz pomoć robota moguće je izvesti ogroman broj različitih operacija, poput restauracije mitralni zalistak, revaskularizacija miokarda, ablacija srčanih tkiva, ugradnja epikardijalnog pejsmejkera za biventrikularnu resinhronizaciju, operacija štitne žlezde, gastrična premosnica, Nissen fundoplikacija, histerektomija i miomektomija, operacija kičme, zamena diska, timektomija - operacija uklanjanja lunga timusa lobektomija, operacija lung timusa lobektomija u urologiji, ezofagektomiji, resekciji tumora medijastinuma, radikalnoj prostatektomiji, pijeloplastici, uklanjanju bešike, podvezivanju i odvajanju jajovoda, radikalnoj nefrektomiji i resekciji bubrega, reimplantaciji uretera i dr.

Trenutno se odvija borba za tržište medicinskih robota i automatizovanih hirurških sistema. Naučnici i kompanije za medicinske uređaje željne su da uvedu svoje uređaje, pa je svake godine sve više robotskih uređaja.

Da Vinčijevi konkurenti uključuju novog hirurškog robota MiroSurge dizajniranog za kardiohirurgiju, robotsku ruku kompanije UPM za precizno umetanje igala, katetera i drugih hirurških instrumenata u minimalno invazivnim hirurškim procedurama, hiruršku platformu pod nazivom IGAR iz CSII, robotski sistem - Sensei X kateter proizvođača Hansen Medical Inc složene operacije na srcu, sistem za transplantaciju kose ARTAS kompanije Restoration Robotics, hirurški sistem Mazor Renaissance, koji pomaže u izvođenju operacija na kralježnici i mozgu, robot hirurg naučnika sa Instituta za biorobotiku SSSA i robot asistent za praćenje hirurških instrumenata iz GE Globalna istraživanja u razvoju i mnoga druga. Robotski hirurški sistemi služe kao asistenti ili asistenti lekarima i nisu potpuno autonomni uređaji.

Robot hirurg MiroSurge

Robot hirurg iz UPM-a

Robot hirurg IGAR

Robotski kateter Sensei X

Robotski sistem za transplantaciju kose ARTAS

Robot kirurg Mazor Renaissance

Robot hirurg sa Instituta za biorobotiku SSSA

Robot za praćenje hirurških instrumenata kompanije GE Global Research

Roboti simulatora pacijenata:

Za razvoj praktičnih vještina budućih liječnika, postoje posebne robotske lutke koje reproduciraju funkcionalne karakteristike kardiovaskularnog, respiratornog, ekskretornog sistema, a također nehotice reagiraju na razne aktivnosti studenti, na primjer, prilikom uvođenja farmakološki preparati. Najpopularniji robotski simulator pacijenata je HPS (Human Patient Simulator) američke kompanije METI. Na njega možete priključiti noćni monitor i pratiti krvni pritisak, minutni volumen, EKG i tjelesnu temperaturu. Uređaj je sposoban da troši kisik i oslobađa ugljični dioksid, baš kao pravo disanje. Dušikov oksid se može apsorbovati ili osloboditi tokom režima anestezije. Ova funkcija omogućava obuku u vještačkoj ventilaciji pluća. Zjenice u očima robota mogu reagirati na svjetlost, a pokretni kapci se zatvaraju ili otvaraju ovisno o tome da li je pacijent pri svijesti. Na karotidnoj, brahijalnoj, femoralnoj, radijalnoj poplitealnoj arteriji osjeća se puls koji se mijenja automatski i ovisi o krvnom tlaku.

HPS simulator ima 30 profila pacijenata sa različitim fiziološkim podacima, simulirajući zdravog muškarca, trudnicu, stariju osobu itd. Tokom obuke modelira se specifičan klinički scenario koji opisuje mjesto događaja i stanje pacijenta, ciljeve, potrebnu opremu i lijekove. Robot ima farmakološku biblioteku od 50 lijekova, uključujući plinovite anestetike i intravenske lijekove. Lutka je kontrolisana bežičnim kompjuterom, omogućavajući instruktoru da kontroliše sve aspekte procesa obuke neposredno pored učenika.

Treba napomenuti veliku popularnost simulatora porođaja kao što je GD/F55. Namijenjen je za obuku medicinskog osoblja na odjelima akušerstva i ginekologije, omogućava vam da razvijete praktične vještine i sposobnosti iz ginekologije, akušerstva, neontologije, pedijatrije, intenzivne njege i medicinske njege u porodilištu. Simroid robot imitira pacijenta u zubarskoj stolici, njegova usna šupljina potpuno ponavlja ljudsku. Uređaj je u stanju da simulira zvukove i stenjanje koje osoba stvara ako je boli. Postoje robotski simulatori za podučavanje manipulativnih tehnika. Ovo je, zapravo, model osobe sa simulatorima vena i krvnih sudova od elastičnih cijevi. Na takvom uređaju učenici odrađuju vještine venesekcije, kateterizacije, venepunkcije.

Egzoskeleti i robotske proteze:

Jedan od najpoznatijih medicinskih uređaja je robotsko odijelo - egzoskelet. Pomaže osobama sa fizičkim invaliditetom da pokreću svoja tijela. U trenutku kada osoba pokuša pomaknuti ruke ili noge, posebni senzori na koži očitavaju male promjene u električnim signalima tijela, dovodeći mehaničke elemente egzoskeleta u radno stanje. Neki od popularnih uređaja su Walking Assist Device (pomoćni uređaj za hodanje) japanske kompanije Honda, rehabilitacijski egzoskelet HAL kompanije Cyberdyne, koji se široko koristi u japanskim bolnicama, aparat Parker Hannifin Univerziteta Vanderbilt (Vanderbilt University), koji omogućava pomicanje zglobova kukova i koljena, moćni egzoskelet NASA X1 dizajniran za astronaute i paralizirane osobe, Kickstart egzoskelet od Cadence Biomedical, koji ne radi na baterije, već koristi kinetičku energiju koju osoba generiše prilikom hodanja, eLEGS, Esko Rex, HULC egzoskeleti proizvođača Ekso Bionics, ReWalk iz ARGO, Mindwalker iz Space Applications Services, pomoć paraliziranim ljudima, kao i jedinstveni moždano-mašinski interfejs (BMI) ili samo egzoskelet za mozak MAHI-EXO II za obnavljanje motoričkih funkcija čitanjem moždanih valova.

Široka upotreba egzoskeleta pomaže mnogim ljudima širom svijeta da se osjećaju potpuno. Čak i potpuno paralizovani ljudi već danas mogu da hodaju. Upečatljiv primjer su robotske noge fizičara Amita Goffera, koje se kontroliraju pomoću posebnih štaka i mogu automatski odrediti kada treba napraviti korak, prepoznati govorne signale "naprijed", "sjedi", "stoj".

Egzoskelet za pomoć pri hodanju

Egzoskelet HAL iz Cyberdynea

Egzoskelet Parker Hannifin

Egzoskelet NASA X1

Exoskeleton Kickstart od Cadence Biomedical

Egzoskelet HULC kompanije Ekso Bionics

Exoskeleton ReWalk iz ARGO

Exoskeleton Mindwalker iz Space Applications Services

Egzoskelet mozga MAHI-EXO II

Egzoskelet Amita Goffera

Ali šta učiniti kada nedostaju udovi? Ovo se uglavnom odnosi na ratne veterane, kao i na žrtve slučajnih okolnosti. S tim u vezi, kompanije kao što su Quantum International Corp (QUAN) i njihove egzoproteze i Agencija za napredna istraživanja u oblasti odbrane (DARPA), zajedno sa Odjelom za pomoć veteranima, Centrom za rehabilitaciju i američkom službom za razvoj, ulažu velika sredstva u istraživanje i razvoj robotskih proteza (bioničke ruke ili noge) koje imaju umjetnu inteligenciju, sposobnu za osjećaj okruženje i prepoznaju namjeru korisnika. Ovi uređaji precizno oponašaju ponašanje prirodnih udova, a kontrolira ih i vlastiti mozak (mikroelektrode ugrađene u mozak ili senzori čitaju neurosignale i prenose ih kao električne signale mikrokontroleru). Vlasnik najpopularnije bioničke ruke vrijedne 15.000 dolara je Britanac Nigel Ackland, koji putuje svijetom i promoviše korištenje umjetnih robotskih proteza.

Jedan od važnih naučnih dostignuća bili su iWalk BiOM umjetni robotski gležnjevi, koje su razvili profesor MIT Hugh Herr i njegova grupa za biomehatroniku u MIT Media Lab. iWalk prima sredstva od američkog Ministarstva za pitanja veterana i Ministarstva odbrane, zbog čega su mnogi veterani invalidi koji su služili u Iraku i Afganistanu već dobili svoje bioničke gležnjeve.

iWalk BiOM robotski gležnjevi

Naučnici iz cijelog svijeta nastoje ne samo poboljšati funkcionalne karakteristike robotskih proteza, već im dati realističan izgled. Američki istraživači predvođeni Zhenan Baoom sa Univerziteta Stanford u Kaliforniji kreirali su nanokožu za medicinske protetske uređaje. Ovaj polimerni materijal ima visoku fleksibilnost, snagu, električnu provodljivost i osjetljivost na pritisak (čitanje signala poput dodirnih panela).

Nanoskin sa Univerziteta Stanford

Roboti za medicinske ustanove i roboti pomoćnici:

Bolnica budućnosti je bolnica sa minimalnim ljudskim osobljem. Svakim danom se robotske medicinske sestre, robotske medicinske sestre i roboti za teleprisutnost sve više uvode u medicinske ustanove kako bi kontaktirali ljekara. Na primjer, Panasonic roboti za medicinske sestre, roboti pomoćnici Toyota Human Support Robot (HSR), irski RP7 robot medicinske sestre kompanije InTouch Health, korejski robot KIRO-M5 i mnogi drugi već dugo rade u Japanu. Takvi uređaji su platforma na točkovima i u stanju su da mere otkucaje srca, temperaturu, kontrolišu vreme jela i uzimanja lekova, blagovremeno obaveštavaju o problemskim situacijama i potrebnim radnjama, održavaju kontakt sa živim medicinskim osobljem, prikupljaju razbacane ili pale stvari. , itd.

Robotski bolničari iz Panasonica

Toyota HSR pomoćni robot

Robot medicinska sestra RP7 iz InTouch Healtha

Medicinska sestra robot KIRO-M5

Često, u uslovima kontinuirane medicinske nege, lekari fizički ne mogu da posvete dovoljno pažnje pacijentima, posebno ako su jedni od drugih na velikoj udaljenosti. Programeri robotske medicinske opreme isprobali su i kreirali robote za teleprisutnost (na primjer, LifeBot 5 ili RP-VITA od iRobot i InTouch Health). Automatizirani sistemi omogućavaju prijenos audio i video signala putem 4G, 3G, LTE, WiMAX, Wi-Fi, satelitskih ili radio komunikacija, mjerenje otkucaja srca pacijenta, krvnog tlaka i tjelesne temperature. Neki uređaji mogu da obavljaju elektrokardiografiju i ultrazvuk, imaju elektronski stetoskop i otoskop, kreću se po bolničkim hodnicima i odjeljenjima, izbjegavajući prepreke. Ovi medicinski asistenti pružaju pravovremenu negu i obrađuju kliničke podatke u realnom vremenu.

Teleprisutnost robot LifeBot 5

Teleprisutni robot RP-VITA

Za bezbedan transport uzoraka, lekova, opreme i potrepština u bolnicama, laboratorijama i apotekama, sa velikim uspehom se koriste roboti kuriri. Asistenti imaju moderan navigacioni sistem i senzore u vozilu koji olakšavaju kretanje po sobama sa složenim rasporedom. Istaknuti predstavnici ovakvih uređaja su američki RoboCouriers iz Adept Technology i Aethon sa Medicinskog centra Univerziteta Maryland, japanski Hospi-R iz Panasonica i Terapio iz Adtexa.

Robotski kurir RoboCouriers iz Adept Technology

Robot kurir Aethon

Robot kurir Hospi-R iz Panasonica

Robot kurir Terapio iz Adtexa

Poseban pravac u razvoju robotske medicinske opreme je izrada transformatorskih invalidskih kolica, automatizovanih kreveta i specijalnih vozila za osobe sa invaliditetom. Prisjetite se takvih razvoja kao što je stolica s gumenim gusjenicama Unimo japanske kompanije Nano-Optonics, (Chiba Institute of Technology) pod vodstvom vanrednog profesora Shuro Nakajima (Shuro Nakajima), korištenjem nogu kotača za savladavanje stepenica ili jarka, Tek Robotic Mobilization Uređaj robotska invalidska kolica iz Action Trackchair. Panasonic je spreman da reši problem prebacivanja pacijenta sa stolice na krevet, što zahteva veliki fizički napor medicinskog osoblja. Ovaj uređaj se automatski pretvara iz kreveta u stolicu i obrnuto kada je to potrebno. Murata Manufacturing Co udružio se sa Kowaom kako bi napravio inovativno medicinsko vozilo, električni automobil za pomoć pri hodanju, autonomni bicikl sa sistemom kontrole klatna i žiroskopom. Ovaj razvoj je uglavnom namijenjen starijim osobama i osobama koje imaju problema s hodanjem. Zasebno izdvajamo seriju japanskih robota RoboHelper iz Muscle Actuator Motor Company, koji su nezaobilazni pomoćnici medicinskih sestara u njezi ležećih pacijenata. Uređaji su sposobni da podignu osobu iz kreveta u sjedeći položaj ili pokupe fizički otpad ležećih osoba, isključujući upotrebu lonaca i pataka.

nanoboti:

Nanoroboti ili nanoboti su roboti veličine molekule (manje od 10 nm), sposobni da se kreću, čitaju i obrađuju informacije, kao i da se programiraju i izvršavaju određene zadatke. Ovo je potpuno novi pravac u razvoju robotike. Područja primjene ovakvih uređaja: rano otkrivanje raka i ciljana isporuka lijekova ćelije raka, biomedicinski alati, hirurgija, farmakokinetika, praćenje dijabetičara, proizvodnja uređaja od pojedinačnih molekula prema njegovim crtežima molekularnim sklapanjem pomoću nanorobota, vojna upotreba kao sredstvo nadzora i špijunaže, kao i oružje, istraživanje i razvoj svemira , itd.

Trenutno su poznati razvoji medicinskih mikroskopskih robota za otkrivanje i liječenje raka južnokorejskih naučnika, bioroboti naučnika sa Univerziteta Illinois koji se mogu sami kretati u viskoznim tekućinama i biološkim medijima, prototip mora lampoga je nanorobot Cyberplasm, koji će se kretati u ljudskom tijelu, otkrivajući bolesti u ranoj fazi, nanoroboti inženjera Ado Pun, koji mogu putovati kroz krvožilni sistem, dostavljati lijekove, uzimati testove i uklanjati krvne ugruške, magnetni nanorobot Spermbot - razvoj naučnika Olivera Šmita i njegovih kolega sa Instituta za integrativne nanonauke u Drezdenu (Nemačka) za isporuku sperme i lekova, nanobota za zamenu proteina u telu naučnika sa Univerziteta u Beču (Univerzitet u Beču) zajedno sa istraživačima sa Univerziteta prirodnih resursa i prirodnih nauka Beč (Univerzitet prirodnih resursa i prirodnih nauka Beč).

Kiberplazma mikroroboti

Ado Puna Nanobots

Magnetni nanorobot Spermbot

Nanoboti za zamjenu proteina

Ostali specijalizovani medicinski roboti:

Postoji ogroman broj specijalizovanih robota koji obavljaju individualne zadatke, bez kojih je nemoguće zamisliti efikasan i kvalitetan tretman. Neki od ovih uređaja su robotski kvarcni aparat Xenex i robot za dezinfekciju TRU-D SmartUVC kompanije Philips Healthcare. Bez sumnje, takvi uređaji su jednostavno nezamjenjivi asistenti u borbi protiv bolničke infekcije i virusi, koji predstavljaju jedan od najozbiljnijih problema u medicinskim ustanovama.

Xenex robotski kvarcni aparat

Philips Healthcare TRU-D SmartUVC robot za dezinfekciju

Uzimanje uzorka krvi je najčešći medicinski postupak. Kvalitet zahvata zavisi od kvalifikacije i fizičkog stanja medicinskog radnika. Često se pokušaj vađenja krvi prvi put završi neuspjehom. Stoga je za rješavanje ovog problema razvijen Veebot robot, koji ima kompjuterski vid, pomoću kojeg određuje lokaciju vene i nježno vodi iglu tamo.

Veebot Robot za prikupljanje krvi

Povraćajući Larry Robot za povraćanje ispituje noroviruse koji uzrokuju 21 milijun bolesti, uključujući simptome mučnine, vodenaste dijareje, bolova u trbuhu, gubitka okusa, opće letargije, slabosti, bolova u mišićima, glavobolje, kašlja, subfebrilna temperatura, i, naravno, jako povraćanje.

Robot za proučavanje procesa povraćanja Povraćanje Larry

Najpopularniji robot za djecu ostaje PARO - pahuljasta dječja igračka u obliku harfe. Terapeutski robot može pomicati glavu i šape, prepoznati glas, intonaciju, dodir, mjeriti temperaturu i svjetlost u prostoriji. Njegov konkurent je HugBot, gigantski plišani medvjedić robot koji se može grliti koji mjeri otkucaje srca i krvni pritisak.

PARO terapijski robot

Bear Robot HugBot

Posebna grana medicine koja se bavi dijagnostikom, liječenjem bolesti, povreda i poremećaja kod životinja je veterinarska medicina. Za obuku kvalifikovanih stručnjaka u ovoj oblasti Visoka veterinarska škola u razvoju robotskih kućnih ljubimaca kreira jedinstvene robote za obuku u obliku pasa i mačaka. Da bi se približilo tačno ponašanje životinje, softver se razvija zasebno u Centru za napredne računarske sisteme na Univerzitetu Cornell (CAC).

Robotski treneri u obliku pasa i mačaka

Efikasnost robota u medicini:

Očigledno, upotreba robota u medicini ima niz prednosti u odnosu na tradicionalno liječenje koje uključuje ljudski faktor. Upotreba mehaničkih ruku u hirurgiji sprečava mnoge komplikacije i greške tokom operacija, smanjuje postoperativno stanje period oporavka, smanjuju rizik od infekcije i infekcije pacijenta i osoblja, isključuju veliki gubitak krvi, smanjuju bol, doprinose boljem kozmetičkom učinku (mali ožiljci i ožiljci). Robotski medicinski asistenti i rehabilitacioni roboti omogućavaju da se pacijentu posveti velika pažnja tokom lečenja, kontroliše proces oporavka, da se živo osoblje ograniči od mukotrpnog i neugodnog posla i da se pacijent oseća kao punopravna osoba. Inovativni tretmani i oprema svakodnevno nas približavaju zdravijem, sigurnijem i dužem životu.

Svake godine se globalno tržište medicinskih robota popunjava novim uređajima i nesumnjivo raste. Prema Research and Markets, samo tržište rehabilitacijskih robota, bioproteza i egzoskeleta porast će na 1,8 milijardi dolara do 2020. godine. Glavni procvat medicinskih robota očekuje se nakon usvajanja jedinstvenog standarda ISO 13482, koji će postati skup pravila za strukturne elemente, materijale i softver koji se koristi u uređajima.

zaključak:

Bez sumnje možemo reći da su medicinski roboti budućnost medicine. Upotreba automatizovanih sistema značajno smanjuje lekarske greške i smanjuje nedostatak medicinskog osoblja. Nanorobotika pomaže u prevladavanju ozbiljnih bolesti i sprečavanju komplikacija u ranoj fazi, te širokoj upotrebi efikasnih nanolijekova. U narednih 10-15 godina medicina će uz korištenje robotske usluge dostići novi nivo. Nažalost, Ukrajina je u žalosnom stanju po pitanju ove grane razvoja. Na primjer, u Rusiji u Jekaterinburgu, poznati robot-hirurg "Da Vinci" izveo je svoju prvu operaciju još 2007. godine. A 2012. godine predsjednik Dmitrij Anatoljevič Medvedev naložio je ruskom Ministarstvu zdravlja, zajedno s Ministarstvom industrije i trgovine, da razradi pitanje razvoja novih medicinskih tehnologija korištenjem robotike. Ovu inicijativu podržala je Ruska akademija nauka. Realnost je da u nedostatku stvarne podrške ukrajinskih vlasti u razvoju oblasti medicinske robotike, naša država svake godine zaostaje za drugim civilizovanim zemljama. Iz ovoga slijedi pokazatelj stepena razvoja zemlje u cjelini, jer je briga o zdravlju i životu građanina, spomenuta u glavnom zakonu - Ustavu Ukrajine, "najviša društvena vrijednost".

DOO "OLME" Sankt Peterburg, dr.sc. Vagin A.A.

Razvoj robotike u restaurativnoj medicini, rehabilitaciji imobiliziranih pacijenata - problemi i rješenja.

Konkurencija danas nije određena posedovanjem velikih resursa ili proizvodnog potencijala, već količinom znanja koje su akumulirale prethodne generacije, sposobnošću da ga strukturiraju, upravljaju i lično koriste.
Jedan od važnih zadataka Svjetske zdravstvene organizacije (SZO) je uvođenje perspektivnih IIT-a sa AI metodama i alatima za zajedničku interakciju informacija i upotrebu u kliničkoj medicini.

Moderni koncept inteligentnog informacioni sistemi uključuje kombinaciju elektronskih kartona pacijenata (elektronskih kartona pacijenata) sa arhivama medicinskih slika, praćenja podataka sa medicinski uređaji, rezultate rada sponzorisanih laboratorija i sistema za praćenje, dostupnost savremenih sredstava za razmjenu informacija (elektronska unutarbolnička pošta, internet, videokonferencije i dr.).

Trenutno se aktivno formirao i intenzivno razvijao obećavajući preventivni pravac u obliku restaurativne medicine, koji se razvio na temelju principa sanologije i valeologije. Visok morbiditet i mortalitet, stalni pad kvaliteta života, negativan priraštaj stanovništva doprineli su razvoju i primeni samostalnog preventivnog pravca u praktičnoj medicini.

Međutim, sadašnji ekonomski, društveni, pravni, medicinske ustanove obavljaju funkcije uglavnom u liječenju i rehabilitaciji invalida, pitanja prevencije i rehabilitacijskog liječenja bolesti nisu dovoljno obrađena. Ekonomska i socijalna situacija u našoj zemlji doprinosi nastanku osećaja straha i napetosti u prisustvu povrede ili bolesti kod čoveka, izvor je psihosocijalnih problema.

Potreba za aktivnim očuvanjem zdravlja u uslovima infrastrukture medicinskih organizacija određena je željom da se medicina dovede u novu fazu razvoja. Međutim, njena dalja reforma je otežana ne samo zbog nedovoljnog finansiranja ove industrije, već i jasnih jedinstvenih standarda i metoda planiranja, određivanja cijena, naplate medicinskih usluga, kao i raspodjele odgovornosti između izvršne vlasti i njenih subjekata za implementaciju. određene količine medicinske njege.

Tokom protekle decenije, značajan napredak je napravljen u medicinskoj robotici. Danas se nekoliko hiljada operacija prostate izvodi pomoću medicinskih robota uz najmanju moguću traumu za pacijente. Medicinski roboti omogućavaju minimalnu invazivnost hirurških operacija, brži oporavak pacijenata i minimalan rizik od infekcije i nuspojava. Iako je broj medicinskih procedura koje izvode roboti još uvijek relativno mali, sljedeća generacija robotike moći će kirurzima pružiti veće mogućnosti za vizualizaciju hirurškog polja, povratnu informaciju od hirurškog instrumenta, te će imati ogroman utjecaj na napredak u operacija.

Kako stanovništvo stari, tako i dalje raste broj oboljelih od kardiovaskularnih bolesti, moždanog udara i drugih bolesti. Nakon srčanog udara, moždanog udara, povrede kičme, vrlo je važno da pacijent, koliko je to moguće, redovno vježba.

Nažalost, pacijent je obično prisiljen na fizikalnu terapiju medicinska ustanova, što je često nemoguće. Sljedeća generacija medicinskih robota pomoći će pacijentima da barem dio potrebnih fizičkih vježbi izvode kod kuće.
Robotika se također počinje koristiti u zdravstvu za ranu dijagnozu autizma,
trening pamćenja kod osoba sa mentalnim invaliditetom.

Razvoj robotike u drugim zemljama.

Evropska komisija je nedavno pokrenula program robotike vrijedan 600 miliona eura za jačanje proizvodne i uslužne industrije. Koreja planira uložiti milijardu američkih dolara u razvoj robotike u roku od 10 godina. Slični, ali manji programi postoje u Australiji, Singapuru i Kini. U Sjedinjenim Američkim Državama, finansiranje istraživanja i razvoja u oblasti robotike vrši se uglavnom u odbrambenoj industriji, posebno za bespilotne sisteme. Ali postoje i programi za razvoj robotike u oblasti zdravstva i usluga. Unatoč činjenici da je industrija robotike rođena u SAD-u, svjetsko vodstvo u ovoj oblasti trenutno imaju Japan i Europa. I nije baš jasno kako će SAD moći dugo zadržati svoju vodeću poziciju bez nacionalne posvećenosti razvoju i implementaciji robotske tehnologije.

Postojeći strukturne jedinice provoditi faze rehabilitacijskih mjera po principu: bolnica - stacionarno liječenje - ambulanta. U prvoj fazi stacionarne njege otklanjaju se i spriječavaju komplikacije akutne bolesti, stabilizira se proces i provodi fizička i psihička adaptacija.

Sanatorijsko-odmaralište (II) je srednja karika između bolnice i poliklinike, gdje se uz relativnu stabilizaciju kliničko-laboratorijskih parametara provodi medicinska rehabilitacija pacijenata na temelju korištenja ljekovitih prirodnih faktora. Faza III je poliklinika, čija je glavna svrha, na savremenom nivou ambulantne nege, da identifikuje kompenzacione sposobnosti organizma, njihov razvoj u razumnim granicama, kao i da sprovede niz mera usmerenih na suzbijanje faktora rizika za prateće komplikacije i pogoršanje bolesti. Međutim, ovaj sistem pomoći nije uvijek izvodljiv u praksi.

Glavna poteškoća su značajni ekonomski i finansijski troškovi hospitalizacije pacijenata, posebno sa graničnim stadijumom bolesti, visoka cijena sanatorijskog liječenja, te nedovoljna opremljenost poliklinika savremenim metodama pregleda i liječenja.

Trenutno postoji nekoliko međunarodnih standarda za registraciju kliničkih podataka u MIS medicinskih ustanova:

SNOMED International (Koledž američkih patologa, SAD);
Jedinstveni sistem medicinskog jezika (Nacionalna medicinska biblioteka, SAD);
Pročitajte kliničke kodove (Centar za kodiranje i klasifikaciju nacionalnog zdravstvenog sistema, UK).

AT poslednjih godina u Sjedinjenim Državama većina velikih medicinskih centara više ne funkcioniše bez informacionih sistema (IS), koji čine više od 10% bolničke potrošnje.
U američkom zdravstvenom sektoru, informaciona tehnologija troši oko 20 milijardi dolara godišnje. Od posebnog interesa su medicinski sistemi koji direktno pomažu doktoru da poveća efikasnost rada i poboljša kvalitet nege pacijenata.

Studije provedene u proteklih pet godina omogućile su potpunije razumijevanje procesa koji se javljaju kod ozljede kičmene moždine i njenih posljedica, kao i principa utjecaja na negativne aspekte koji se javljaju u području ozljede. Ovakva velika pažnja prema ovoj kategoriji pacijenata objašnjava se ozbiljnošću posljedica koje nastaju u procesu ozljede i daljnjim razvojem traumatske bolesti kičmene moždine.

Morfološka studija ozlijeđene leđne moždine (SC) ukazuje da oštećenje tkiva nije ograničeno na područje utjecaja destruktivne sile, već, zahvaćanje prvenstveno netaknutih područja, dovodi do formiranja opsežnije ozljede. Istovremeno, u proces su uključene strukture mozga, kao i periferni i autonomni nervni sistem. Utvrđeno je da se senzorni sistemi mijenjaju mnogo dublje od motoričkih.

Savremeni koncept patogeneze traumatske SM ozljede razmatra dva glavna međusobno povezana mehanizma ćelijske smrti: nekrozu i apoptozu.
Nekroza je povezana s direktnim primarnim oštećenjem moždanog tkiva u trenutku primjene traumatske sile (kontuzija ili kompresija moždanog parenhima, discirkulatorni vaskularni poremećaji). Nekrotični fokus zatim evoluira u ožiljak glija vezivnog tkiva, u blizini kojeg se formiraju male šupljine u distalnim i proksimalnim dijelovima kičmene moždine, formirajući posttraumatske ciste različitih veličina.

Apoptoza je mehanizam odgođenog (sekundarnog) oštećenja ćelija, što je njihova fiziološka smrt, koja je inače neophodna za obnovu i diferencijaciju tkiva. Razvoj apoptoze kod ozljede kičmene moždine povezan je s djelovanjem na ćelijski genom ekscitatornih aminokiselina (glutamat), Ca2+ jona, inflamatornih medijatora, ishemije itd.
U početku se uočava apoptoza neurona u blizini nekrotičnog žarišta (vrhunac smrti je 4-8 sati). Zatim se razvija apoptoza mikro- i oligodendroglije (vrhunac smrti je treći dan). Sljedeći vrhunac glijalne apoptoze opaža se nakon 7-14 dana na udaljenosti od mjesta ozljede i praćen je smrću oligodendrocita.
Sekundarni patoloških promjena uključuju petehijalna krvarenja i hemoragijsku nekrozu, oksidaciju slobodnih radikala lipida, povećanu aktivnost proteaze, inflamatornu neurofagocitozu i ishemiju tkiva uz daljnje oslobađanje Ca2+ jona, ekscitatornih aminokiselina, kinina i serotonina. Sve se to u konačnici manifestira raširenom uzlaznom i descendentnom degeneracijom i demijelinizacijom nervnih provodnika, odumiranjem dijela aksona i glije.

Poremećaji u radu niza organa i sistema koji nisu bili direktno zahvaćeni traumom stvaraju nove raznolike patološke situacije. U denerviranim tkivima, osjetljivost na biološke aktivne supstance(acetilholin, adrenalin itd.), povećava se ekscitabilnost receptivnih polja, smanjuje se prag membranskog potencijala, smanjuje se sadržaj ATP-a, glikogena i kreatin fosfata. U paretskim mišićima poremećen je metabolizam lipida i ugljikohidrata, što utiče na njihova mehanička svojstva - rastezljivost i kontraktilnost, te doprinosi rigidnosti.

Poremećaj mineralnog metabolizma dovodi do formiranja paraosnih i periartikularnih osifikacija, okoštajućeg miozitisa, osteoporoze.
Sve to može izazvati nove komplikacije: rane od proleža, trofični ulkusi, osteomijelitis, zglobno-mišićne kontrakture, ankiloze, patološke frakture, deformiteti kostiju - u mišićno-koštanom sistemu; stvaranje kamena, refluks, upala, zatajenje bubrega - u mokraćnom sistemu. Formiraju se odnosi koji su destruktivni. Postoji ugnjetavanje i funkcionalni gubitak brojnih sistema koji nisu bili direktno pogođeni ozljedom. Pod uticajem kontinuiranog toka aferentnih impulsa, aktivne nervne strukture padaju u stanje parabioze i postaju imune na specifične impulse.

Paralelno se formira još jedna dinamička linija - restaurativno-prilagodljive funkcionalne promjene. U uslovima duboke patologije dolazi do optimalno mogućeg restrukturiranja mehanizama za osiguranje prilagođavanja okolini. Tijelo prelazi na novi nivo homeostaze. U ovim uslovima hiperreaktivnosti i stresa nastaje traumatska bolest kičmene moždine (TSCD).
Kako bi testirao pretpostavku o postojanju načina da se spriječi stvaranje ožiljnog tkiva u području ozljede kičmene moždine, prije klijanja aksona neurona kroz njega (radna hipoteza), Vagin Alexander Anatolyevich je proveo eksperimentalni rad na Wistaru. pacovi. Za oglede su odabrane dobro razvijene i zdrave životinje dobrog ponašanja, spolno zrele, stare godinu dana.

Svi eksperimentalni postupci i manipulacije izvedeni su u operacionoj sali Katedre za patološku fiziologiju VMA pod uslovima koji ispunjavaju uslove SanPiN 2.1.3.1375-03. Životinje su stavljene na operacioni sto. Korištena je eterska anestezija. U kontrolnoj grupi (grupa A) bilo je 22 štakora, u glavnim grupama (grupa B i C) 21 i 22 pacova. Sve životinje su podvrgnute parcijalnoj (u eterskoj anesteziji) denervaciji donjeg dijela kičmene moždine na nivou 3. torakalnog pršljena. Eksperimentalna denervacija kod oglednih životinja izvedena je u sterilnim uslovima uz poštovanje pravila asepse i antisepse. Za povredu kičme kod pacova korišćena je samo ravna igla 1,2x40 mm i šavni materijal za nanošenje kompresivne petlje na kičmenu moždinu (supramidna nit prečnika 0,1 mm je sterilna). Nakon nanošenja eksperimentalne povrede u postoperativnom periodu, životinje različitih grupa su držane različito, ali su sve bile uronjene u san izazvan lekovima (Sol. Relanii 0,3 intraperitonealno, 2 puta dnevno) tokom celog perioda posmatranja.

Kontrolna grupa (A) je zadržana standardnim uslovima, a kod pacova glavnih grupa (B i C) korišćena je metoda držanja u uslovima fiksacije u posebnoj kiveti. Uređaj sa kivetom poslužio je kao prototip „optimalne redukcijske sredine“ i sastojao se od fiksnog ležaja od poliuretanske cijevi prečnika 5 cm, dužine 10 cm, raščlanjene po dužini ostavljajući latice dužine 5 cm, širine 1 cm za fiksiranje šapa životinje. Latice kivete povezane su s pokretnim polugama elektromotora (4 komada), čije šipke čine linearne pokrete omogućavajući vam da napravite određene pokrete šapa životinje (pasivni pokreti) putem relejnog uređaja koji prima komande od industrijski kompjuter prema zadatom programu. U opisanom krevetu životinja je stavljena na leđa. Šape su mu bile pričvršćene za latice kivete. Pasivni pokreti izvođeni su u obliku otmice i privođenja udova životinje. Moguća aktivna kretanja kod životinja vršili su oni tokom perioda buđenja.

Eksperiment je izveden u dva pravca:

Promjene na presjecima kičmene moždine životinja nakon ozljede proučavane su u svim grupama pod svjetlosnim i elektronskim mikroskopom.
Tokom posmatranja životinja kontrolne i glavne grupe, evidentirani su termini oporavka od bola, temperaturne osetljivosti, kao i motoričke aktivnosti.

Kao rezultat histoloških, patofizioloških studija dobijeni su sljedeći rezultati. U histološkoj studiji presjeka kičmene moždine pacova u kontrolnoj grupi A, smrt stanica kao posljedica ozljede nakon direktnog oštećenja kičmene moždine nastaje kao posljedica nekroze i traje do 14 dana. U budućnosti dolazi do smrti ćelije kao rezultat apoptoze, koja se opaža do 21-30 dana s formiranjem ožiljnog tkiva. Ožiljno tkivo se formira od degenerisanih nasumično lociranih mijelinskih vlakana i aksijalnih cilindara koji ne dozvoljavaju neuronskim aksonima da rastu kroz zonu ožiljaka. Područje formiranja ožiljnog tkiva uključuje jezgre stanica koje prelaze u stadij apoptoidnih tijela.

Istovremeno, u glavnoj grupi B* - (B i C) otkriva se izrazita histološka slika neuroglije i oporavka neuronskih ćelija u uslovima PDIC metode.
Prilikom obrade statističkih materijala eksperimentalnog patofiziološkog dijela studije, podaci u grupi A za restauraciju bolne i temperaturne osjetljivosti, kao i motorička funkcija nije označeno.
U grupi B* - (B i C) oporavak osjetljivosti na bol je zabilježen u 21,5% slučajeva, u 78,5% slučajeva nije došlo do oporavka. Obnavljanje temperaturne osjetljivosti zabilježeno je kod 15,4% eksperimentalnih životinja, u 84,6% slučajeva nije zabilježen oporavak. Kao rezultat proučavanja promjena motoričke aktivnosti, oporavak je uočen samo u glavnoj grupi B*. Uočeno je da su pokreti u udovima obnovljeni kod 26,2% životinja, au 73,8% slučajeva oporavak nije nastupio. Prema podacima neparametarske analize o stanju bola, temperaturnoj osjetljivosti, motoričkoj funkciji kod proučavanih pacova ima značajnu (p<0,05) влияние на комплекс реабилитационных лечебных мероприятий с использованием метода постоянной длительной импульсной кинетикотерапии. Все данные используемые в анализе измерялись в номинальной шкале, для которой используются следующие критерии: Фи, V Крамера и коэффициент сопряженности, подтверждающие выявленные значимости различий встречаемых параметров в исследуемых группах (р<0,05).

Praktična aproba eksperimentalnog sistema na eksperimentalnim životinjama dovela je do zaključka da rehabilitaciona tehnika koja ima za cilj adekvatno korišćenje otkrivenog fenomena stvaranja optimalnih uslova za obnavljanje funkcija oštećenog SM treba da obezbedi sledeće uslove:

periodično stvaranje iritacije eferentnih i aferentnih puteva iznad i ispod žarišta oštećenja kičmene moždine;
zatvaranje refleksnog luka i time aktiviranje segmentno-refleksnog aparata kičmene moždine nakon istog vremenskog perioda, istom snagom, u istom redosledu dugo vremena;
raditi 24 sata dnevno tokom perioda rehabilitacije.

Analiza rezultata eksperimentalnog dijela rada pokazala je da primjena metode kontinuirane dugotrajne pulsne kinetičke terapije u posttraumatskom periodu u kliničkim stanjima kod pacijenata s posljedicama ozljeda kralježnice može stimulirati obnavljanje izgubljenih funkcija. organa i sistema.

Prilikom prenošenja eksperimentalno potvrđenog modela optimalnog fiziološkog okruženja na platformu kliničkog ispitivanja, polazili smo od činjenice da će osnova razvijene nove metode rehabilitacijskog liječenja takvih pacijenata morati riješiti glavne zadatke rehabilitacije:

stvaranje najpovoljnijih uslova za tok regenerativnih procesa u kičmenoj moždini;
prevencija i liječenje rana od proleža, fistula, osteomijelitisa, kontraktura, deformiteta osteoartikularnog aparata;
eliminacija ili smanjenje sindroma boli;
uspostavljanje nezavisnih kontrolisanih radnji mokrenja i defekacije;
prevencija i liječenje komplikacija urinarnog, respiratornog i kardiovaskularnog sistema;
prevencija i liječenje atrofije i spastičnosti mišića;
razvoj sposobnosti samostalnog kretanja i samoposluživanja.

Uz finansijsku podršku OLME doo, kreiran je rehabilitacioni kinetički sistem koji doprinosi automatskom sprovođenju periodično generisane stimulacije eferentnih i aferentnih puteva, zatvaranju refleksnog luka i samim tim aktivaciji segmentno-refleksnog aparata. kičmene moždine kroz isto vreme razmaka, istom snagom, u istom redosledu non-stop sve vreme dok je pacijent na rehabilitaciji (dani, nedelje, meseci i godine) i omogućava vam da sačuvate mišićno-koštani sistem, periferni nervnog sistema i segmentnog aparata, što omogućava da se govori o novim pristupima rehabilitaciji.

Uprkos nedostatku finansijskih sredstava od strane države, kompanija "OLME" danas je postavila temelje robotike sa informatičkom tehnologijom za rehabilitaciju imobiliziranih pacijenata već duže vrijeme kod kuće u našoj zemlji. Ovaj smjer razvoja rehabilitacije omogućava značajno smanjenje smrtnosti i invaliditeta kod ove kategorije pacijenata, povećanje životnog vijeka i, u većini slučajeva, povratak na punopravni rad za 4-5 godina.

Bibliografija:

Ado A.D. Patološka fiziologija./ A. D. Ado, L. M. Ishimova. - M., 1973. - 535 str.
Vagin A.A. Patofiziološka opravdanost primjene metode kontinuirane dugotrajne pulsne kinetičke terapije u liječenju i rehabilitaciji pacijenata sa posljedicama ozljede kralježnice: Kand. cand. med. nauke. - Sankt Peterburg, 2010. - 188 str.
Basakyan A.G. Apoptoza u traumatskoj ozljedi kičmene moždine: izgledi za farmakološku korekciju / A. Basakyan, A.V. Baskov, N. N. Sokolov, I. A. Borshchenko - Issues of Medical Chemistry No. 5, 2000. [Elektronski izvor]. - Način pristupa: http://www.jabat.narod.ru/005/0145.htm. ili http://medi.ru/pbmc/8800501.htm
Borshchenko IA Neki aspekti patofiziologije traumatskih ozljeda i regeneracije kičmene moždine. / I. A. Borshchenko, A. V. Baskov, A. G. Korshunov, F. S. Satanova // Journal of Problems of Neurosurgery. - №2.- 2000. [Elektronski izvor]. - Način pristupa: http://sci-rus.com/pathology/index.htm.
Viktorov IV. Sadašnje stanje istraživanja regeneracije centralnog nervnog sistema in vitro i in vivo./ IV Viktorov // Drugi svesavezni simpozijum "Pobudne ćelije u kulturi tkiva". - Puščino, 1984. - S. 4-18.
Georgieva SV Homeostaza, traumatska bolest mozga i kičmene moždine. / S. V. Georgieva, I. E. Babichenko, D. M. Puchinyan - Saratov, 1993 - 115 s
Greten AG Problematični aspekti mehanizama procesa oporavka u mozgu. / A. G. Greten. // Mehanizmi i korekcija procesa oporavka mozga. - Gorki, 1982. - S. 5 -11.
Aranda J.M. Problemski orijentisani medicinski kartoni: Iskustva u bolnici u zajednici. JAMA 229:549-551, 1974
Braunberg A.C. Privlačnost pametne kartice ubrzava ulazak u mainstream // Signal, 1995. - januar, str.35-39.
Buchanan J.M. Automatizovani bolnički informacioni sistemi. // Mil. Med. - 1996. - Vol. 131, br. 12.-P.1510-1512.
ISO/IEC JTC1/SC 29 N1580, 1996-04-23. Ekspert iz ISO biltena: Standardi za globalnu infrastrukturnu infrastrukturu, šta je GII? Medicina 2001: Nove tehnologije, nove stvarnosti, nove zajednice //MedNet- 1996, 4. kolovoza-8. str.
Van Hentenryck K. Zdravstveni nivo sedam. Rasvjetljavanje standarda HL7" verzije 2.3. // Healthc Inform. - 1997. - Vol. 14, br. 3. - P.74.
Wilson I.H., Watters D. Upotreba personalnih računara u nastavnoj bolnici u Zambiji //Br. Med. F. - 1988. - sv. 296, br. 6617. - P. 255-256.
Puzin M.N., Kiparisova E.S., Gunther N.A., Kiparisov V.B. Odeljenje za nervne bolesti i neurodentistiku "Medbioekstrem", Klinička bolnica "Medbioekstrem" br. 6, Poliklinika br. 107, Moskva
roboting.ru/tendency/727-obzor-pers
Neurotraumatology: Handbook./ Ed. A.N. Konovalova, L.B. Likhterman, A.A. Potapova.- Moskva, 1994.- 356 str. [Elektronski izvor]. - Način pristupa: http://sci-rus.com/reference_book/ref_00.htm
Oks S. Osnove neurofiziologije: Per. s engleskog / S. Oks - M., Mir, 1969. - 448 str.
Romodanov A.P., Neki problemi traume kičme i kičmene moždine prema stranoj literaturi./ A.P. Romodanov, K.E. Rudyak. // Problemi neurohirurgije. - 1980. - br. 1. - Str.56 - 61
Shevelev I. N. Obnova funkcije kičmene moždine: moderne mogućnosti i perspektive istraživanja / I. N. Shevelev, A. V. Baskov, D. E. Yarikov, I. A. Borshchenko // Journal of Neurosurgery Issues - 2000. - Br. 3. [Elektronski izvor]. - Način pristupa: http://www.sci-rus.com/pathology/regeneration.htm
Lockshin R.A. Nukleinske kiseline u ćelijskoj smrti. Starenje ćelije i ćelijska smrt./ R.A Lockshin, Z. Zakeri-Milovanović./ Eds. I. Davis i D.C. Sigl.. - 1984, Cambridge. - Str. 243 - 245
Yong C., Arnold P.M., Zoubine M.N., Citron B.A., Watanabe I., Berman N.E., Festoff B.W. // J. Neurotrauma. - 1998. - br. 15. - Str. 459 - 472.

Pregledi: 6900

" onclick="window.open(this.href," win2 return false > Print