ядерно-магнитной резонансной томографией

Применение
компьютера в
медицине.
Выполнили: Тимонова А.
Комиссарова Е.
7а класс
В наше время компьютер является
неотъемлемой частью нашей жизни и
поэтому применяется в различных
деятельностях народного хозяйства и, в
частности, в медицине.
Персональные компьютеры в
медицинской практике. За последние 20
лет уровень применения компьютеров в
медицине чрезвычайно повысился.
Практическая медицина становится все
более и более
автоматизированной.Существует
множество программ для компьютеров.
Слово «компьютер» – означает вычисление,
т. е. устройство для вычислений. При
создании компьютеров в 1945 г. знаменитый
математик Джон Фон Нейман писал, что
компьютер это универсальное устройство для
обработки информации. Первые компьютеры
имели большие размеры и поэтому
использовались в специальных условиях. С
развитием техники и электроники
компьютеры уменьшились до малогабаритных
размеров, умещающихся на обычном
письменном столе, что позволяет
использовать их в различных условиях
(кабинет, автомобиль, дипломат и т. д.).
Компьютер сам по себе не обладает
знаниями ни в одной области применения.
Все эти знания сосредоточены в исполняемых
на компьютере программах. Это аналогично
тому, что для воспроизведения музыки не
достаточно одного магнитофона – нужно
иметь кассеты с записями, лазерные диски.
Для того, чтобы компьютер мог осуществлять
определенные действия, необходимо
составить для него программу, т. е. точную и
подробную последовательность инструкций,
на понятном компьютеру языке, как надо
обрабатывать информацию. Меняя
программы для компьютера, можно
превращать его в рабочее место бухгалтера,
конструктора, врача и т. д.
Роботы в медицине
Наша жизнь неразрывно связана с современными
технологиями. Трудно представить, как бы люди
обходились без персональных компьютеров, а
предприятия - без мощных вычислительных центров.
Развитие технологий оказало огромное влияние и на
медицину. Сегодня, врачи могут проводить операции,
которые несколько лет назад казались невозможными.
Такой прогресс в медицине обуславливается многими
факторами. Во-первых, современные операционные
оснащены новейшим оборудованием, позволяющим
совершать операции более точно и с меньшим риском
для здоровья пациента. Во-вторых, технологии
позволили улучшить качество подготовки врачей. Цель
этой работы, наглядно продемонстрировать наиболее
популярные типы роботов, применяемых в медицине.
Во время операции хирург
руководит процессом за
компьютером в паре метров от
операционного стола. На
мониторе он видит трехмерное
изображение оперируемого
органа. Такие тонкие,
управляемые инструменты
особенно необходимы на
труднодоступных участках тела.
В США аортокоронарное
шунтирование называется
байпас. Ежегодно проводится
375 тысяч операций. Обычно
шунтирование проводится при
открытой грудной клетке, а с
использованием «Да Винчи»
появилась возможность делать
его эндоскопически, с тремя
небольшими разрезами – для
манипуляторов и видеокамеры.
Роботы-ассистенты
История робот-ассистированной хирургии насчитывает уже более двадцати
пяти лет. Опыт и технологии, применявшиеся ранее в военных целях,
вылились в появление роботов-ассистентов, позволявших хирургу
максимально аккуратно выполнять ряд специфических манипуляций. В 1985
году была представлена первая хирургическая система - PUMP 560,
использовавшаяся в нейрохирургии. Позже арсенал хирургов пополнился
манипулятором PROBOT, а в 1992 году появилась система RoboDoc,
применявшаяся в ортопедии при протезировании суставов. Все эти системы
были узкоспециализированными установками для обеспечения этапов
хирургических операций и не являлись полноценными роботическими
системами. В 1993 году появилась роботизированная система Aesop(Эзоп)
фирмы Computer Motion Inc. - автоматическая рука для удержания и
изменения положения видеокамеры при лапароскопических1 операциях. В
1998 году Computer Motion Inc. представили более совершенную систему
ZEUS(Зевс). Однако, «Эзоп» и «Зевс» – оставались лишь дополнениями,
главным инструментом по прежнему оставались руки врача. В конце 90х была
создана полностью универсальная роботизированная хирургическая система с
дистанционным управлением – робот-хирург Da Vinci. В хирургии очень важна
мелкая моторика, поэтому в точности воспроизводить действия рук хирурга –
чрезвычайно сложная инженерная задача, которую практически решили
разработчики системы Da Vinci – компания Intuitive Surgical Inc.
Роботы-симуляторы
пациентов
Лидером в производстве роботов - симуляторов пациента, является американская
компания METI (Medical Education Technologies Inc.). Производимые компанией роботы
предназначены для отработки навыков принятия решений и практических врачебных
интервенций в лечении патологий. Роботы-манекены воспроизводят функциональные
особенности сердечно–сосудистой, дыхательной, выделительной систем, а также
генерируют ответ на различные действия обучающихся, в т.ч. и введение
фармакологических препаратов. Эта физиологическая реакция является
непроизвольной (автоматической) в ответ на клинические воздействия. Наличие у
роботов человеческой физиологии - уникальное свойство данных роботов, не имеющее
аналогов в мире и отличающее их от всех других фантомов и имитаторов. Так,
например, при выполнении ИВЛ1 через неправильно установленную эндотрахеальную
трубку раздувается желудок манекена, дыхание в его легких не прослушивается,
учащается сердцебиения, что отображается на прикроватном мониторе, а частый пульс
прощупывается на запястье и в других типичных точках артериальной пульсации. По
мере прогрессирования дыхательной недостаточности расширяются зрачки, постепенно
нарастает симптоматика, больной впадает в кому, наступает смерть.
Робот-симулятор HPS
Робот-манекен HPS(Human Patient Simulator) - наиболее функциональная модель роботасимулятора, обладающая целым рядом уникальных особенностей конструкции и функциональных
характеристик, не имеющих аналогов в мире.
1. Мониторинг
– Имеется интерфейс подключения реальных медицинских прикроватного монитора пациента
основных производителей для отображения показателей кровяного давления, минутного
сердечного выброса, ЭКГ и температуры тела.
2. Газообмен
– Робот данной версии способен потреблять кислород, выделять углекислый газ, а также при
опции «Анестезия» поглощать или выделять закись азота, и другие вещества в соответствии
с принципами поглощения и распределения. Концентрация газов на выдохе может быть
измерена при помощи стандартных анестезиологических аппаратов искусственной
вентиляции легких, используемых в медицинской практике.
3.Искусственная вентиляция легких
– Вентиляция легких на различных режимах приводит к соответствующему выделению
выдыхаемого СО2, что отобразится на внешних мониторах. Спонтанная, ассистируемая или
механическая вентиляция могут сочетаться одна с другой с соответствующей обратной
физиологической реакцией пациента, включая давление в дыхательных путях.
4. Глаза
– Глаза робота снабжены зрачками, реагирующими на свет. Веки открываются и закрываются в
зависимости от физиологии и фармакологии, находится ли он в сознании или нет. Имеется
реакция зрачков на свет, затухающая в процессе "умирания" пациента.
5.Пульс
– Пульс прощупывается на сонных, плечевых, бедренных, лучевых подколенных артериях.
Пульс изменяется автоматически в зависимости от артериального давления.
В Корее появился роботсанитар KIRO-M5
Инженеры Корейского
института робототехники при
Пхоханском университете
науки и технологии
(POSTECH) представили
робота под названием KIROM5. Машина
предназначается для работы
в больницах в качестве
автоматизированного
помощника, который
развозит питание, освежает
и стерилизует воздух, а
также уведомляет медсестер,
когда пациенту преклонного
возраста нужно сменить
судно, робот оснащен
детектором запахов.
KIRO-M5
Работа над проектом KIRO-M5
началась в 2011 году, а в настоящий
момент робот проходит испытания в
лечебно-реабилитационных центрах
Южной Кореи. Машина выступает в
качестве ассистента, который будит
пациентов по утрам, уведомляет их,
когда настает время обедать или
ужинать, помогает постояльцам в
организации распорядка дня, а
также уведомляет персонал в
критических ситуациях. Рост
машины составляет 1 метр, а весит
KIRO-M5 около 80 кг. На корпусе
имеется пара прочных ручек, и
пожилые пациенты могут
использовать машину как
вспомогательную конструкцию при
ходьбе.
Виртуальная анатомическая
модель
Группа исследователей из
японского университета
Гифу разработала
виртуальную анатомическую
модель, сообщает Diginfo.
Она поможет будущим
медикам наглядно изучать
расположение черепномозговых нервов и мышц
головы. Система использует
проектор, проецирующий
картинку на манекен.
Солнечный слуховой аппарат
“Солнечное ухо” стоит около $100,
заряжается от солнца и не требует
сменных батареек.
Это изобретение завораживает не
технической сложностью, а, напротив,
простотой. Миниатюрный слуховой
аппарат, работающий от солнечных
батарей, может возвратить слух тем,
кому прежде искусственные слуховые
аппараты были не по карману. Обычный
слуховой аппарат стоит до 750 долларов,
а батарейки для него обходятся в 1
доллар в неделю. Большинство
слабослышащих людей просто не могут
себе всего этого позволить. “Солнечное
ухо” стоит около 100 долларов,
заряжается от солнца и не требует
сменных батареек. То есть благодаря
этому изобретению миллионы людей, в
том числе лишенных доступа к
электричеству, могут снова обрести слух.
Кстати, есть еще одно аналогичное
замечательное изобретение –
инвалидная коляска на солнечных
батареях.
•
Робот лечит от инсульта
Ученые-исследователи из
университета штата
Массачусетс поставили
эксперимент с
использованием роботагуманоида по физической
терапии больного, и увидели
заметные улучшения в
качестве речи и физическом
состоянии. Личный робот
может сэкономить
миллиарды долларов,
позволяя людям остаться в
своих домах и общинах, а
также дать им более
независимую и
продуктивную жизнь.
роботы в стоматологии
Ведущим специалистам Израиля
удалось создать робота-стоматолога,
который профессионально выполняет
свои функции. Так, например, он легко
и непринужденно сверлит отверстия в
зубах, причем в несколько раз точнее и
тщательнее, чем стоматолог-человек.
Чтобы подтвердить профессиональную
состоятельность искусственного
дантиста, ученые провели
соответствующие испытания и
подтвердили возможность
использования машины на практике.
Работает робот-стоматолог очень
аккуратно и является совершенно
безопасным для человека. Кстати,
настоящий дантист, который
контролирует процесс, может
вмешаться в процесс на любой стадии.
Более того, с помощью инновационного
устройства даже самые обыкновенные
стоматологи могут устанавливать
зубные имплантаты
Робот в стоматологии
Магнитно-резонансная томография (МРТ)
Магнитно-резонансная томография
(ядерно-магнитная резонансная
томография, МРТ, ЯМРТ, NMR, MRI) –
нерентгенологический метод
исследования внутренних органов и
тканей человека. Здесь не
используются Х-лучи, что делает
данный метод безопасным для
большинства людей.
Как проводится исследование
Технология МРТ достаточно сложна: используется эффект резонансного
поглощения атомами электро-магнитных волн. Человека помещают в
магнитное поле, которое создает аппарат. Молекулы в организме при этом
разворачиваются согласно направлению магнитного поля. После этого
радиоволной проводят сканирование. Изменение состояния молекул
фиксируется на специальной матрице и передается в компьютер, где
проводится обработка полученных данных. В отличие от компьютерной
томографии МРТ позволяет получить изображение патологического процесса
в разных плоскостях. Магнитно-резонансный томограф по своему внешнему
виду похож на компьютерный. Исследование проходит так же, как и
компьютерная томография. Стол постепенно продвигается вдоль сканера.
МРТ требует больше времени, чем КТ, и обычно занимает не менее 1 часа
(диагностика одного раздела позвоночника занимает 20-30 минут). Метод
был назван магнитно-резонансной томографией, а не ядерномагнитной резонансной томографией (ЯМРТ) из-за негативных
ассоциаций со словом "ядерный" в конце 1970-х годов. МРТ основана на
принципах ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), методе спектроскопии,
используемом учеными для получения данных о химических и физических
свойствах молекул. МРТ получила начало как метод томографического
отображения, дающий изображения ЯМР-сигнала из тонких срезов,
проходящих через человеческое тело. МРТ развивалась от метода
томографического отображения к методу объемного отображения. Метод
особенно эффективен для изучения динамических процессов (например,
состояния кровотока и результатов его нарушения) в органах и тканях.
Преимущества магнитнорезонансной томографии
МРТ лучше визуализирует
некоторые структуры головного
и спинного мозга, а также
другие нервные структуры. В
связи с этим она чаще
используется для диагностики
повреждений, опухолевых
образований нервной системы, а
также в онкологии, когда
необходимо определить наличие
и распространенность
опухолевого процесса. Список
заболеваний, которые можно
обнаружить с помощью МРТ,
внушителен: воспалительные,
дистрофические и опухолевые
поражения сосудов и сердца,
органов грудной и брюшной
полости, поражение
лимфатических узлов,
паразитарные процессы и
другие патологии.
магнитно-резонансная томография
В настоящее время о вреде магнитного поля
ничего не известно. Однако большинство
ученых считают, что в условиях, когда нет
данных о его полной безопасности,
подобным исследованиям не следует
подвергать беременных женщин. По этим
причинам, а также в связи с высокой
стоимостью и малой доступностью
оборудования компьютерная и ЯМР
томографии назначаются по строгим
показаниях в случаях спорного диагноза или
безрезультатности других методов
исследований. МРТ не может также
проводиться у тех людей, в организме
которых находятся различные металлические
конструкции – искусственные суставы,
водители ритма сердца, дефибрилляторы,
ортопедические конструкции, удерживающие
кости и т.п.
Как и другие методы исследования,
компьютерную и магнитно-резонансную
томографию назначает только врач. Далеко
не во всех медицинских учреждениях
проводятся эти исследования, поэтому при
необходимости постарайтесь обратиться в
диагностический центр.