Роботы. История развития машин - Александр Алексеевич Прасол
По статистике, самыми высокооплачиваемыми специалистами в Соединенных Штатах Америки являются юристы и врачи. Оставим толкователей римского права за рамками нашего повествования, а вот к лекарям стоит присмотреться повнимательнее.
Испокон веков, когда появились первые врачеватели, их инструментарий оставался весьма скудным. Больных лечили по наитию, на глазок, используя природные материалы. Мох и отдельные виды лишайников, листья подорожника помогали излечивать раны, предотвращали заражение. Даже личинки навозных мух оказались незаменимым средством для борьбы с гниением ран. Сломанные руки или ноги пытались укрепить при помощи кусочков веток, накладывая примитивные шины. Некоторые виды лекарственных растений помогали при заболеваниях, снимали головную боль, как анальгетики.
В Средние века арсенал врачей пополнился стетоскопом, которым можно было прослушать легкие больного, а перкуссия или простукивание выявляли внутренние опухоли. Но по-настоящему медицина заработала лишь тогда, когда было тщательно изучено тело человека, поняты механизмы возникновения заболеваний, появились первые диагностические приборы. С изобретением рентгеновского аппарата врач заглянул внутрь больного не после вскрытия, а в самом начале болезни. И это были громадные шаги в направлении профилактической медицины.
С развитием компьютерной техники, миниатюризации оптики и электроники были изготовлены медицинские приборы, которые в корне изменили ход оперативного вмешательства. Лапароскопия – выполнение операции через небольшой прокол – существенно уменьшило кровопотери, ускорило заживление раны и уменьшило срок пребывания пациента в стационаре.
Двадцать лет назад мне довелось принимать участие в работе научно-практической конференции по технологиям двойного назначения. Одна из научных сессий касалась телемедицины – довольно‐таки нового направления в медицине. Компания «Стэл-Компьютерные Системы» установила телемедицинский комплекс в Ярославской областной больнице. И участники конференции стали свидетелями проведения полостной операции. Через три прокола в тело пациента были введены несколько манипуляторов. Один из них, оснащенный крошечными щипчиками-ножничками, был хирургом, удалявшим доброкачественные новообразования. На другом манипуляторе была видеокамера высокого разрешения, которая увеличивала изображение в несколько раз, и крошечный резиновый мешочек, в который рука-хирург складывала отрезанные ткани. Это было очень необычное зрелище, но любой участник конференции, наблюдавший за ходом операции по большому экрану, мог убедиться в том, что ни крови, ни остатков пораженного органа в теле пациента не осталось…
Мне вспомнилось все это, когда я смотрел в кинотеатре фильм «Вызов». Напомню в двух словах содержание картины. Это важно для нашего дальнейшего повествования.
На космической орбите после выхода в открытый космос и удара о стенки станции, один из космонавтов почувствовал резкую боль в боку. Его легкие получили повреждение. Дальнейшее пребывание на орбите было сопряжено с риском смерти, а спуск после такой травмы грозил гибелью от перегрузок. Центр управления полетами принял единственно возможное решение – отправить в космос опытного врача-хирурга и провести в невесомости сложную операцию…
Дальше можно не описывать, лучше самому сходить в кино, чтобы увидеть все на громадном экране и со всевозможными звуковыми и видеоэффектами. Но стоит сказать, что такая событийная фабула является фантастической выдумкой только на первый взгляд.
Ведущие мировые державы, у которых были приняты программы освоения космоса, заботились о здоровье космонавтов, астронавтов и тайконавтов, как называют покорителей космоса на разных языках. Для этого, прежде всего, существовал строгий отбор и всесторонние медицинские обследования кандидата на полет. Как правило, в члены экипажей космических кораблей отбирались военные летчики, уже прошедшие проверку медицинскими комиссиями, имевшие опыт пилотирования, знакомые с возникающими при полетах на реактивных самолетах перегрузками. Врачи, разрешающие допуск людей на околоземную орбиту, при этом руководствуются строгими правилами, и при малейших подозрениях новичка попросту отчисляют из отряда космонавтов.
Но вдруг случится такое, что во время длительного полета космонавт внезапно заболеет? Ведь члены экипажа могут жить на орбите в состоянии невесомости по несколько месяцев. Проблема со здоровьем может возникнуть и во время выхода в открытый космос, как показано в российском фильме. А если предстоит полет к более далеким планетам, к примеру, на Марс? На этот случай в американском космическом агентстве НАСА еще в 2000 году была принята программа создания некоего медицинского устройства, с помощью которого на борту орбитальной станции можно было бы выполнять простейшие хирургические операции.
А в 80‐х годах ХХ века начинается история развития хирургических робототехнических систем. Это было время, когда правительства многих государств не жалели средств на космические исследования. Соединенные Штаты Америки начали разработку амбициозных космических программ, которые предусматривали и длительные орбитальные полеты, и высадку на Луну, а возможно, и на Марс, строительство постоянно действующих на околоземной орбите орбитальных станций.
Вот тогда‐то и возникло понимание необходимости неотложной хирургической помощи в условиях невесомости. На земле для этих целей служат поликлиники и стационары. Но не станешь ведь запускать в космос еще одну станцию – космический госпиталь?! И как быть с медицинским персоналом, который присутствует на обычной операции? А ведь это и хирурги, и анестезиологи, и хирургические медицинские сестры… Им тоже находиться в космосе все время полета группы космонавтом? Но далеко не каждый врач может похвастаться таким же крепким организмом, как летчики или моряки-подводники. И сколько времени может длиться их орбитальная вахта? А если никто на станции не заболеет? Зачем тогда такие сложные и дорогостоящие мероприятия?
Конечно, это было нецелесообразно. Поэтому специалисты Американского космического агентства (NASA) занялись иным решением проблемы. Наработанные ранее в военной сфере технологии привели к появлению во врачебной практике медицинских роботов-ассистентов. Робот мог максимально аккуратно совершать большое количество специфических хирургических действий. Его манипуляторы по точности движений превосходили руки хирурга. К тому же они были абсолютно стерильны, что дало возможность сократить вероятность появления осложнений, уменьшить операционную травму, снизить сроки госпитализации и реабилитации больных.
Манипуляторы и взяли за основу будущего робота для работы в космосе. В 1985 году в мире впервые была представлена первая роботизированная хирургическая система «Puma 560», которая нашла свое применение в нейрохирургии. Позднее появился манипулятор PROBOT для хирургического лечения урологических заболеваний. Роботы могли делать внутриполостные (лапароскопические) операции через небольшие проколы в теле больного. Это позволяло существенно уменьшить величину разреза и снизить риск занесения инфекции. К тому же при лапароскопии ведется визуальный контроль с помощью крошечных телекамер, а хирург-консультант видит все на большом экране, иногда и в объемном изображении.
Медицинского помощника невозможно сконструировать без тесной кооперации инженеров-конструкторов и врачей. Так поступили, например, специалисты американской компании Virtual Incision при разработке робота-хирурга MIRA (расшифровывается как Miniaturized In-vivo Robotic Assistant – миниатюрный робот-ассистент для проведения операций внутри организма). Они привлекли ученых и инженеров университета Небраски (США). Сам робот, напоминающий удлиненный
