Информационный портал

Роботы и нанотехнологии в медицине

Опубликовано - 26 мая 2017, в раздел - Хорошие новости и факты, просмотров - 175



Роботы - крошки

Роботы в медицине применяются в самых различных операциях, вплоть до хирургии
головного мозга. Пока что эти устройства достаточно громоздки, но врачи надеются
на появление и миниатюрных помощников. В 2009 году, например, отдел энергетики
американской Национальной лаборатории Sandia в Альбукерке уже построил самый
маленький в мире робот высотой в один сантиметр. А британская корпорация Nanotechnology
Development разрабатывает крошку Fractal Surgeon, который будет самостоятельно
собираться из еще меньших блоков внутри человеческого тела, проводить там
необходимые действия и саморазбираться.



Еще одна интересная новость. Сотрудники Университета Вандербильта (США) выступили
с концепцией новой автоматической когнитивной системы TriageBot. Машины будут собирать
медицинскую информацию, осуществлять основные диагностические измерения и в конечном
итоге ставить предварительные диагнозы.

Если проект окажется успешным, через несколько лет возле стойки регистрации появятся
электронные терминалы, подобные тем, что установлены в аэропортах, а также специальные
«умные» стулья и мобильные роботы. При поступлении пациент должен прежде всего
зарегистрироваться. В предлагаемой системе сопровождающее лицо сможет внести все
необходимые данные через терминал с сенсорным экраном. Возможны голосовые подсказки.
При этом автомат сможет распознавать наличие критической информации (например, острая
боль в груди) и информировать о ней врача, чтобы пациентом занялись как можно скорее.

В противном случае больного направят в зал ожидания. План более подробной диагностики
пациента разрабатывается в соответствии с этими первоначальными сведениями. В предлагаемой
системе простейшие процедуры можно проделать уже в приёмной, на специальном стуле,
который измерит кровяное давление, пульс, насыщение крови кислородом, частоту дыхания,
высоту и вес. Кроме того, мобильные помощники будут периодически проверять состояние
пациентов в зале ожидания, уделяя особое внимание артериальному давлению, частоте пульса
и, возможно, интенсивности болевых ощущений. В случае обнаружения критических изменений
робот обязан проинформировать человеческий персонал. Последний элемент системы TriageBot
— это администратор, который следит за машинами, обеспечивает связь с больничной базой
данных и служит посредником между автоматикой и медиками. Планируется провести ряд
исследований, в ходе которых будет определён точный набор функций роботов и их внешний вид.
Параллельно разрабатываются прототипы.

Робот – фармацевт «Рози»

Для более точных и удобных расчетов ученые создали чудного робота – фармацевта.
Электронно-механическое чудо, работающее в большом подвале Пресвитерианской
больницы в городе Альбукерке, штат Нью-Мексико, зовут Рози. “Родитель” этого
мощного механического агрегата, перемещающегося по четырехметровому рельсу в
темной застекленной комнате, — новое подразделение корпорации Intel — Intel
Community Solutions, использующее достижения фирмы для решения социальных задач.

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

Интересно и то, что робот Рози помог своевременно обнаружить множество ошибок.
Рози никогда не отправит больному лекарство с истекшим сроком годности. Залогом
его точности являются заложенные в электронный мозг машины государственные
стандарты контроля качества.

Между тем, согласно данным Национального института здоровья в Вашингтоне, из-за
ошибок с лекарствами в стране ежегодно умирают около 50 тысяч человек. Но
приготовление и распределение лекарств — не единственная проблема, которую в
Пресвитерианской больнице решили с помощью Рози. До его появления было очень
сложно следить за отпуском наркотических средств: сотрудники тратили уйму времени,
пересчитывая таблетки, чтобы ни одна из них не осталась неучтенной. Сегодня от
этой рутинной работы их освободил робот Рози.

Но и это еще не все. Механической “рукой” скользящий по рельсу Рози собирает
висящие вдоль стен маленькие пакетики с таблетками, на каждый из которых
нанесен уникальный бар-код. Затем он вкладывает их в герметические конверты
и отправляет пациентам.

Робот Companion

На свет так же появились два робота помощника – это робот нянька, который ухаживает
за больными людьми, в частности страдающими от болезни Альцгеймера, и робот
физиотерапевт, позволяющий быстрее адаптироваться людям перенесшим инсульт.

Недавно американские пациенты с болезнью Альцгеймера получили помощника,
который облегчает им общение с врачами и родственниками. Оборудованный камерой,
экраном и всем необходимым для беспроводной связи через Интернет, робот Companion
позволяет врачу контактировать с пациентом, который находится в специализированной
клинике.

Робот также используется для обучения персонала, помощи пациентам, имеющим
проблемы с передвижением, общения пациентов с детьми. Как ни странно, пациенты,
обычно неохотно принимающие все новое, отнеслись к механическому собеседнику
совсем неплохо: показывали на него, смеялись, даже пытались заговаривать с ним.

По мнению исполнительного директора создавшей машину компании InTouch Health
Юлина Ванга, применение роботов при уходе за престарелыми людьми может снять
остроту проблемы старения нации. В условиях, когда уже к 2010 году число пенсионеров
в стране возрастет до 40, а к 2030 — до 70 миллионов, это очень важно.

Пока же фирма собирается сдавать своих роботов в аренду домам престарелых.
В будущем компания планирует создание роботов, которые смогут приводить в
движение инвалидную коляску.

Робот - физиотерапевт

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

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

Da Vinci - хирург

У операционного модуля четыре «руки». Три из них оканчиваются миниатюрными
хирургическими инструментами — скальпелями и зажимами, а четвертая управляет
крошечной видеокамерой. Da Vinci оперирует через сантиметровые проколы, поэтому
без камеры не обойтись, зато у пациента почти не остается шрамов. Когда робот
«колдует» над больным, хирург-человек сидит за пультом в отдалении от стола.



Фото: DIOMEDIA


Врач манипулирует джойстиками, которые с ювелирной точностью передают движения
пальцев и кисти «рукам» da Vinci. Как и у человеческой кисти, у них семь степеней
свободы, но манипуляторы гораздо сильнее, не устают и мгновенно замирают, если
хирург отпустит джойстики. Свои действия врач контролирует через окуляр, куда
поступает увеличенная до 12 раз картинка с видеокамеры.

Это один из наиболее известных и прославленных достижений последнего времени.
Новинка позволяет хирургам выполнять самые сложные операции, не касаясь пациента
и с минимальным повреждением его тканей. Робот, который может применяться в кардиологии,
гинекологии, урологии и общей хирургии, был продемонстрирован медицинским центром и
отделением хирургии университета штата Аризона.

Во время операции с “да Винчи” хирург находится за пару метров от операционного стола
за компьютером, на мониторе которого представлено трехмерное изображение оперируемого
органа. Врач управляет тонкими хирургическими инструментами, проникающими в тело
пациента сквозь небольшие отверстия. Такие инструменты с дистанционным управлением
можно использовать для точных операций на небольших и труднодоступных участках тела.

Доказательством необычайных возможностей “да Винчи” стал первый в мире полностью
эндоскопический байпас, выполненный совсем недавно в Колумбийском Пресвитерианском
медицинском центре в Нью-Йорке. Уникальную операцию провели директор центра по
роботизированной кардиохирургии Майкл Аргензиано, и заведующий отделом
кардиоторакальной хирургии доктор Крейг Смит. При этом они использовали всего лишь
три небольших отверстия — два для манипуляторов и одно — для видеокамеры.

Роботы-хирурги da Vinci работают в сотнях клиник по всему миру.

IBM Watson - онколог-диагност

IBM Watson — классический суперкомпьютер из 90 серверов по 4 восьмиядерных
процессора в каждом, а его оперативная память — 16 терабайт. «Ватсон» — машина
с искусственным интеллектом, он самостоятельно изучает источники информации и
делает выводы. Прежде чем приступить к работе, будущий диагност проанализировал
605 000 медицинских документов. Врач загружает в память робота историю болезни и
через несколько минут получает вероятный диагноз и курс лечения. Если доктору
нужно что-то уточнить, он может задать Ватсону вопрос в письменной форме.

В 2013 году шесть «Ватсонов» были приняты в клиники США в качестве
онкологов-диагностов. Результаты превзошли все ожидания: суперкомпьютеры ставят
диагноз и выбирают курс лечения на 40% точнее, чем живые врачи. Впрочем, итоговое
решение все равно остается за онкологом-человеком.

Нанороботы в медицине – настоящее и будущее

Нанометр - миллиардная часть метра. Нано - обозначает миллиардную долю чего-либо.

Инженеры по всему миру работают над разработкой нанороботов, чтобы они в конечном
итоге могли излечить все: от гемофилии до рака. Сейчас также активно испытывается
новый способ доставки лекарств в мозг с помощью наночастиц.



Сейчас испытываются зонды, состоящие из оптоволкна толщиной в десятки нанометров,
к которому присоединен химически чувствительный наноэлемент. Зонд вводится в клетку,
и по оптоволкну передает информацию о реакции чувствительного элемента. Таким путем
можно исследовать в реальном времени состояние различных зон внутри клетки, получать
очень важную информацию о нарушениях ее тонкой биохимии. А это – ключ к диагностике
серьезных болезней на этапе, когда внешних проявлений еще нет – и когда вылечить
болезнь гораздо проще.

Жизнеспособный наноробот должен быть небольшим и достаточно гибким, чтобы перемещаться
по человеческой системе кровообращения, невероятно сложной сети артерий и вен. Робот также
должен обладать возможностью переносить медикаменты или миниатюрные инструменты.
Если предположить, что наноробот не должен оставаться в теле пациента навсегда, он также
должен уметь выходить из него.

Израильские ученые создали микроробота, который всего несколько миллиметров в длину и
использует маленькие придатки для захвата и ползания по кровеносным сосудам. Ученые
манипулируют его конечностями, создавая магнитное поле за пределами тела пациента.
Магнитное поле заставляет конечности робота вибрировать и толкать его по кровеносным
сосудам. Ученые отмечают, что, поскольку вся энергия для наноробота берется из внешних
источников, нет никакой необходимости оснащать механизм внутренним источником питания.
Они надеются, что относительно простой дизайн позволит им сделать в скором времени еще
более мелких роботов.

В будущем нанороботы могут совершить революцию в медицине. Врачи смогут лечить все,
от сердечно-сосудистых заболеваний до рака, при помощи крошечных роботов, по размерам
сопоставимых с бактериями, намного меньших, чем нынешние нанороботы. Некоторые считают,
что полуавтономные нанороботы уже вот-вот будут доступны — доктора смогут имплантировать
роботов, способных патрулировать человеческое тело и реагировать на любые проблемы.
В отличие от экстренного лечения, эти роботы будут оставаться в теле пациента навсегда.

Ученые из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute
of Technology, ETH) в Цюрихе и израильского Технологического института Technion разработали
нанороботов нового вида, способных быстро и просто перемещаться в среде вязких жидкостей
биологического происхождения. Наноробот состоит из полимерного тела, внутрь которого
вставлены два коротких нанопроводника из магнитного металла. Это формирует "цепочку"
из трех частей, дина которой не превышает толщины шелкового волокна. Но, несмотря на
столь малые габариты, эти крошечные нанороботы способны перемещаться в жидкости,
даже более вязкой, чем человеческая кровь.

К сожалению, современные технологии еще не позволяют
создавать нанороботов, которыми требуется управлять извне.

Управление движением нанороботов осуществляется при помощи переменного магнитного поля,
которое заставляет роботов изгибаться и двигаться, подобно хвосту головастика. Во время первых
экспериментов нанороботы двигались, перемещаясь за одну секунду на расстояние, равное их длине.
Кроме этого, изменяя параметры переменного магнитного поля, исследователи могут управлять
направлением и скоростью движения нанороботов, направляя их строго в заданное место.

источники: http://www.vokrugsveta.ru
https://hi-news.ru