Медицинские роботы на страже человеческих жизней

Игорь Матвиенко. № 8, из серии «Геометрия», 2021 / Facebook, «Сіль-соль»

Ответственность за спасение наших жизней лежит на плечах чужих людей — врачей, которые годами учатся и практикуются, чтобы в нужный момент прийти нам на помощь. Но успех докторов не всегда зависит от их таланта и трудолюбия, и, как многим другим отраслям, медицине помогают современные технологии.

В сегодняшнем мире сложно представить диагностирование и лечение людей без использования таких устройств, как электрокардиограф, томограф или рентгеновский аппарат.

Развитие медицинских технологий не стоит на месте — ученые из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее (Австралия) разработали крошечную гибкую роботизированную руку, предназначенную для 3D-печати материала непосредственно на поверхности органов внутри тела живого человека.

Сегодня мы рассмотрим особенности этого устройства и расскажем, какое влияние оно может оказать на будущее медицины.

Прогресс медицины положит конец той либеральной эпохе, когда каждый умирал себе, когда пожелал

 

Станислав Ежи Лец

ИСТОРИЯ МЕДИЦИНСКОЙ ИНЖЕНЕРИИ

Биомедицинская, или медицинская инженерия подразумевает использование различных инженерных концепций и принципов для проектирования разного рода устройств в сфере медицины и биологии. Их главное предназначение — помочь врачам быстрее и точнее диагностировать болезни, повысить эффективность лечения и ускорить поиск лекарств против неизлечимых болезней.

Несмотря на то что активное развитие медицинской инженерии началось в 1950-х годах, различные биомедицинские инженерные проекты появлялись гораздо раньше.

Еще в 1901 году Вильгельм Конрад Рентген стал лауреатом первой Нобелевской премии по физике в истории «в знак признания исключительных услуг, которые он оказал науке открытием замечательных лучей». Под «замечательными лучами» имеется в виду рентгеновское излучение, которое широко используется в медицине для получения изображений костей и внутренних органов человека, а также поиска изъянов в них.

Однако Вильгельм Рентген хоть и был первым, но далеко не последним ученым, чей вклад в развитие медицинской инженерии был отмечен одной из наиболее престижных международных премий.

Так, в 1924 году Виллем Эйнтховен был вознагражден «за открытие механизма электрокардиограммы», в 1979 году Аллан Кормак и Годфри Хаунсфилд получили свое признание «за разработку компьютерной томографии», а в 1986 году Эрнсту Руске присвоили Нобелевскую премию «за фундаментальную работу по электронной оптике и за создание первого электронного микроскопа».

И это далеко не полный список — вклад каждого ученого в сфере медицинской инженерии давал ощутимый эффект для улучшения медицины. Ученые продолжают разрабатывать более совершенные технологические устройства, с одним из которых мы познакомимся поближе.

СОВРЕМЕННЫЙ ПРОРЫВ

Технологии работы 3D-принтеров ежегодно улучшаются, и кажется, за последние годы ученые нашли им применение и в медицинской отрасли.

По словам создателей нового устройства, австралийских ученых из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, оно является «удивительным мастером на все руки», способным проникать в тело пациента для выполнения различного рода задач: очищать раны, делать тонкие и высокоточные разрезы, а также выполнять услуги «курьера», доставляя специальные слои биоматериалов в разные части человеческого тела.

Тхань Нхо До, специалист по биомедицинской инженерии УНЮУ и руководитель группы по проектированию разработки, делится своими выводами:

«Существующие методы 3D-биопечати требуют, чтобы биоматериалы производились вне тела, а для их имплантации человеку обычно нужна большая открытая хирургия, что увеличивает риск заражения. Наш гибкий 3D-биопринтер позволяет напрямую доставлять биоматериалы в целевые ткани или органы с минимально инвазивным подходом. Эта система предлагает потенциал для точной трехмерной реконструкции ран внутри тела, таких как травмы стенки желудка или повреждения и заболевания толстой кишки».

Несмотря на то что это устройство нельзя назвать самым первым 3D-принтером, который работает в живом организме, группа ученых, работающая над ним, утверждает, что их изобретение в различных аспектах опережает предыдущие версии.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗРАБОТКИ

Первое, что бросается в глаза, — это размер робота: меньше полдюйма или меньше 1,27 сантиметров! Казалось бы, как столь маленький робот может исправить большие проблемы в огромном и тесном живом организме? Однако его преимущество заключается не только в размере, но и в его гибкости. Благодаря гидравлике робот может быть очень пластичным, скручиваясь и сгибаясь различными способами.

На данном этапе ученые смогли протестировать свое изобретение внутри искусственно созданной толстой кишки, а также провели ряд экспериментов, например, «печатали» различные необходимые материалы на поверхности почки свиньи.

Но только на биопечати ученые не планируют останавливаться.

Предполагается, что крошечный робот позволит удалять ненужные клетки, кровь, ткань или даже раковые опухоли, используя специальный электрический скальпель. В ближайшее время авторы удивительного устройства будут продолжать его тестирование на животных, чтобы проверить безопасность технологии для людей.

Ученые уверены, что этот современный образец медицинской инженерии сможет стать «универсальным эндоскопическим прибором, который позволит избежать использования сменных инструментов, обычно связанных с более длительным процедурным временем и риском заражения».

Еще в конце XIX века диагностирование переломов казалось чудом, а спустя пару лет открытие Вильгельма Рентгена позволило воплотить это чудо в реальность. Так что же мешает современным ученым заставить нас поверить в волшебство биомедицинской инженерии?

Остается только ждать и надеяться, что в скором времени мы сможем лечить рак так же легко, как и диагностировать перелом руки.

Прежде магию путали с медициной; ныне медицину путают с магией

 

Томас Сас