Предыдущие
новости

В России появятся инженеры-акватроники

Минтруд России выпустил проект нового профстандарта: «Специалист по водным технологиям водоснабжения и водоотведения (акватроника)».

29-01-2021 г.

Государственную поддержку получат ещё пять российских НОЦ мирового уровня

Ещё пять научно-образовательных Центров мирового уровня (НОЦ) при гибридных финансовых вложениях станут мощными базами для технологического развития регионов.

11-12-2020 г.

«RENWEX» - фокус на будущем возобновляемой энергетики

Мероприятие «RENWEX. Возобновляемая энергетика и электротранспорт» включает в себя международную выставку, а также международный специализированный форум. Оно  пройдёт под девизом «Создаём будущее возобновляемой энергетики вместе!»

27-11-2020 г.

все новости
главная / Публикации / Трогательная наука

Трогательная наука

Если друзья попросят вас поделиться впечатлениями от путешествия в Италию, то, вероятно, вы привезёте им не один десяток фотографий. Если ваших приятелей заинтересует итальянская опера, весьма кстати окажутся аудиозаписи «Аиды», «Кармен» или «Дон Жуана», сделанные в знаменитой Аренеди Верона. Однако если вас спросят о прославленной статуе Джульетты, прикосновение к которой, по преданию, гарантирует удачу в любви, то вам совершенно нечем будет подтвердить свои ощущения.

Человечество научилось успешно фиксировать, сохранять и передавать зрительные и звуковые образы, а вот с осязательными (тактильными) всё гораздо сложнее. На пути технической реализации передачи тактильных ощущений важные шаги делают учёные Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (МГУ). Вместе с ними работают электронщики из лабораторий Зеленограда, специалисты тульских оборонных предприятий и практикующие врачи.

Справка STRF.ru:
Проект «Организация производства медицинских и биологических устройств с тактильными возможностями» реализуется в рамках Постановления Правительства РФ №218 от 9.04.2010 года под руководством ректора МГУ имени М.В. Ломоносова Виктора Садовничего

Команда исследователей более чем в 250 человек, объединяющая математиков, медиков, физиологов и инженеров, изобрела устройство, которое знаменует собой открытие нового направления в науке – тактильной механорецепции. Это означает возможность фиксировать ощущения от прикосновения и передавать их. Прибор, получивший название медицинского тактильного эндохирургического комплекса, успешно проходит клинические испытания в ведущих лечебных учреждениях России.

 

Борьба с неприкосновенностью

Встреча с координатором проекта, профессором МГУ Михаилом Соколовым начинается с сюрприза. Он дарит мне две флешки, которые представляют собой миниатюрные макеты механического рецептора, – это ключевой элемент тактильного комплекса. На кончике металлической трубки расположена «головка» – эластичная мембрана, которая при прикосновении к предмету «считывает» ощущение. Сами разработчики и врачи, использующие прибор, называют её просто «пальцем». В него встроено 19 датчиков давления – это микроэлектронный блок, выполняющий обработку поступающей от мембраны информации.

Во время операции хирург через разрез или прокол вводит рецептор в полость организма – брюшную, грудную или суставную – и «ощупывает» нужные органы и ткани. Показания давления регистрируются со скоростью 10 раз в секунду. За одно прикосновение, длящееся несколько секунд, производится около тысячи измерений. При этом хирург через специальный прибор-посредник чувствует то же самое, как если бы он своими руками, без перчаток, касался внутренних органов пациента. Тем самым врач получает бесценную информацию об их состоянии.

Давление – ключевой параметр при фиксации тактильного ощущения, поскольку ощупывание – процесс динамический, а не статический. Проще говоря, чтобы потрогать орган или ткань, нужно надавить. При простом прикосновении можно оценить только температуру, а для понимания свойств осматриваемого предмета нужно нажать на него с разными усилиями. И необходимо сделать это постепенно. Как говорят хирурги, «послойно», «поэтапно».

Один из первых приборов, признаётся Михаил Соколов, был сделан на чистом энтузиазме – из лыжной палки. На одном её конце располагались крупные датчики давления, а другая часть служила тем самым «пальцем», воспринимающим ощущения. С помощью этого примитивного прибора, сконструированного из подручных материалов, разработчики учились распознавать тактильные образы.

«Сравнить было не с чем. Ни у кого в мире нет данных по тактильным исследованиям», – говорит Соколов и обращает внимание на другую особенность подаренных флешек: на каждой отпечатан автограф ректора МГУ имени М.В. Ломоносова, академика РАН Виктора Садовничего.

«Задача состояла в том, чтобы получить изображение участка, к которому рука хирурга не может попасть. Это комплексная задача: важно учитывать и упругость ткани, и её пластичность. Здесь востребованы методы приближений, методы устойчивости и, конечно, знание физиологии, электроники, методик проведения операций», – перечисляет Садовничий.

Основная трудность состояла в том, что до сих пор нигде в мире нет библиотеки тактильных образов. Более того, не определены объективные характеристики ощущений.

«Врач всегда сравнивает с чем-то конкретным, но никакой определённой цифры он назвать не может. Каждый интерпретирует по-своему. Для вас хлеб, по ощущениям, мягкий, а для меня – жёсткий. Мы поставили перед собой цель создать такой аппарат, который бы позволял определять объективные параметры. Одним словом, создавать цифровой портрет ткани», – объясняет Михаил Соколов.

В решении подобных задач без математики не обойтись. Представители «царицы наук» помогают медикам механически имитировать ощущение, распознавать тактильные образы и устанавливать диагноз.

«Здесь очень сложная математическая работа, – подчёркивает Виктор Садовничий. – Надо провести точнейшую юстировку датчиков, их калибровку, их сравнение, затем построить алгоритм обработки информации, полученной от датчиков, – фактически сделать перевод этой информации в реальную картину, которую видит или ощущает хирург».

Передаваемое ощущение

В московской городской клинической больнице № 31 идёт плановая эндоскопическая операция на толстой кишке. Ежедневно в России производятся сотни подобных хирургических вмешательств на этом и других органах. Однако эта конкретная операция уникальна. Хирург «прощупывает» орган специальным устройством – так, как делал бы это с помощью руки. Искусственный «палец», введённый в брюшную полость через десятимиллиметровый разрез, позволяет не только определить наличие и расположение опухоли, но и распознать её форму.

Операцонная
Во время операции хирургам очень важно проверить ткани поражённого органа

 

На мониторе компьютера отображаются результаты обследования. Зелёный цвет показывает участки с наименьшей плотностью, тёмно-зелёный и бурый – с наибольшей. Красный цвет означает максимальную плотность и, возможно, свидетельствует о наличии опухоли.

Результаты обследования выводятся не только на монитор. В операционной стоит ещё один уникальный, специально созданный прибор – тактильный транслятор, или проще – тактильный дисплей. Аппарат содержит так называемый приёмник тактильного сигнала, к которому хирург прикасается пальцем и получает данные в режиме онлайн.

Но воспроизвести данные, когда-то записанные с механического рецептора, также возможно. В этом смысле тактильная запись аналогична видео- или аудиозаписи.

«Тактильный сенсор состоит из своеобразных иголочек. Усилие, развиваемое на них, отражает вязко-упругие свойства ощупываемой ткани и соответствует изображению на экране. Прикасаясь к сенсору пальцем, чувствуем то же самое», – комментирует главный конструктор проекта Владимир Буданов (МГУ).

Получается, что, даже находясь в другом городе или другой стране, можно получить тактильный сигнал. А так как задача хранения тактильного образа решена, то можно переслать его и в записи.

«Давно идут споры: хирургия – ремесло или искусство? В какой-то степени и то и другое. А для ремесленника, производящего что-то руками, очень важен обратный эффект – необходимо чувствовать ткань», – подбирает подходящее сравнение заместитель главного врача по хирургии ГКБ № 31 г. Москвы, хирург высшей категории Автандил Манвелидзе.

В медицинский тактильный эндохирургический комплекс входит ещё одно устройство – лабораторный механорецептор. Он предназначен для экспресс-диагностики удалённых во время операции тканей. Во время обследования изучается, как биологическая ткань реагирует на нажатие, определяются её плотность и однородность, вычисляются границы поражённого участка.

«В хирургической практике иногда очень сложно высказаться о природе тех находок, которые мы обнаруживаем во время операции. До тех пор пока не увидим образование на разрезе и не исследуем его с помощью морфологов, окончательно высказаться зачастую очень сложно», – констатирует заведующий кафедрой госпитальной хирургии № 2 РНИМУ им. Н.И. Пирогова профессор Сергей Шаповальянц.

Экспресс-исследование проводится прямо во время хирургического вмешательства одним членом операционной бригады без привлечения других специалистов. И по времени проведения, и по трудозатратам оно значительно превосходит срочное гистологическое исследование, для которого требуется круглосуточная работа специальной лаборатории.

«Онкологическое заболевание или неонкологическое – это, скорее, вопрос гистологический. Нам важно понять – мягкие ткани или жёсткие, плотные», – объясняет заведующий отделением оперативной эндоскопии ГКБ № 31 г. Москвы Евгений Фёдоров.

С помощью созданной технологии врачи во время операций диагностируют начальную стадию раковой опухоли. Глазами её не увидишь, а прибор позволят «потрогать» и составить объективный цифровой портрет.

Робот, будь человеком!

«Ни в одной стране мира – ни в США, ни в Японии, где ведутся лабораторные исследования в области инструментальной пальпации, – не удалось создать прибор, готовый к применению во время операций, а мы используем тактильный комплекс уже несколько лет, исп

дата размещения: 06-12-2012