Уникальное устройство облегчит работу хирурга
Вроде все понятно и просто, а выглядит фантастично. Хирург делает разрез в области бедренной вены и, откладывая скальпель, переходит к монитору компьютера. Место врача у операционного стола занимает роботизированный комплекс — платформа с установленными на ней различными устройствами. Их назначение — управлять главным «действующим лицом» начавшейся операции — катетером. Его движением руководит программа, построенная на основе данных о состоянии пациента. Миниатюрные двигатели направляют катетер в одиночное плавание по артерии точно по курсу и доставляют имплантируемое устройство, скажем, клапан или стент, к месту установки. За его перемещением следят специальные датчики. На компьютерном мониторе отчетливо видно, как, повинуясь неведомой силе, а на самом деле алгоритмам программного обеспечения, использующего методы искусственного интеллекта, катетер продвигается по извилистому сосудистому руслу и занимает исходную позицию там, где ему предстоит установить имплантат.
Эту удивительную конструкцию разрабатывает ведущий научный сотрудник Института проблем управления им. В.А.Трапезникова РАН, доктор технических наук Ольга ГЕРГЕТ (на снимке). Выпускница Томского политехнического университета Ольга Михайловна занималась информационными технологиями и робототехникой, а на медицинскую тематику лет 12 назад переключилась по просьбе сотрудников НИИ кардиологии при сотрудничестве с ЦНИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний. Медики стремятся освоить прогрессивный и очень перспективный роботоассистированный подход, заменяющий труд хирургов высочайшей квалификации при малоинвазивных операциях. Метод сложный, поскольку для начала необходимо построить объемную модель сердечно-сосудистой системы пациента, рассчитать параметры для правильного подбора имплантируемого устройства, совместить ранее подготовленные снимки с полученными во время операции и максимально точно определить место установки приспособлений. И сделать все это точно, быстро, тщательно. Заметим, что автоматическое выполнение многочисленных процедур защитит операторов и пациентов от длительного воздействия рентгеновского излучения, снизит количество вводимого контрастного вещества (известно, что в больших объемах оно вредно для пациентов, особенно с почечной недостаточностью).
— Задачу медики поставили нам многоступенчатую, — рассказывает Ольга Гергет. — Главное, чтобы хирурги могли видеть то, что раньше было полностью от них скрыто. В реальном времени определять анатомические структуры, несмотря на изменчивость их конфигурации (ведь каждый человек индивидуален), измерять углы, точно подбирать размер имплантата, следить за движением катетера по сосудистому руслу и т. д. И параллельно создать средства доставки медицинского инструмента. Поэтому мы разрабатываем роботизированный комплекс, методы и программное обеспечение, позволяющие в реальном времени передавать координаты катетера для системы управления и осуществлять точное его позиционирования по заданным координатам. Решив эти задачи, мы сократим время проведения операций, улучшим их качество за счет визуального сопровождения всех этапов, оптимальной скорости и траектории движения инструмента.
— Насколько велика конкуренция в этой области?
— Крупнейшие мировые компании (Siemens Healthcare, Philips Healthcare, GE Healthcare и другие) активно разрабатывают это направление, считая его необыкновенно перспективным. Так что конкуренция в этой области, безусловно, высокая. Мы ориентируемся на запросы наших медиков, рассчитывая исключительно на разработку отечественного комплекса и создаваемого программного продукта. Особое внимание уделяем правильности определения параметров, ведь управляют движением многочисленных устройств разработанные нами алгоритмы, в основе которых лежат принципы прямой и обратной кинематики, методы комплексирования данных, а также технологии машинного обучения. Понятно, что для каждой операции нужны свои индивидуальные подходы и их необходимо учитывать в рамках ситуационного управления в создаваемом программном обеспечении. Сейчас при постоянном взаимодействии с врачами мы работаем над тестированием программного продукта и реализацией прототипа устройства в лабораторных условиях. На очереди тестовые испытания на устройствах-фантомах.
— Как через какое-то время будет работать ваша удивительная система?
— Конечно, операции тогда будут идти совсем иначе, чем сегодня. Алгоритмы приведут в движение все устройства, и катетер отправится в путешествие к заданной точке. А хирург, контролируя ход действа, будет следить за его перемещениями с помощью компьютерного монитора. Время операции значительно сократится, что очень важно для больного. Замечу, что, если сейчас это труднейшее и ответственное дело доверяют лишь наиболее квалифицированным хирургам, а их в стране не так много, как хотелось бы, то наша технология позволит расширить количество медицинских учреждений, способных проводить подобные операции.
Юрий ДРИЗЕ
Фото предоставлено О.Гергет
Нет комментариев