9 апреля 2014 г.

Робот-хирург тренируется в невесомости, готовясь работать в космосе

Размеры робота-хирурга палеонтолог Иван Ефремов угадал
точно, но вот на сколопендру он не слишком похож.

Более ранние конструкции роботов-хирургов от
Virtual Incision.

При управлении «Луноходом-1» задержки прохождения
сигнала давали о себе знать…

12 октября 1964 года с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель «Восход» с первым в мире многоместным космическим кораблём «Восход-1». И в состав его экипажа наряду с командиром корабля Владимиром Комаровым и научным сотрудником Константином Феоктистовым был включён врач Борис Егоров… Нуждается, знаете ли, человек иногда в ремонте. Правда, в суточном полете услуги медика не понадобились, но теперь летают подолгу и готовятся летать далеко — и вот спустя полвека к космическим тренировкам готовится приступить робот-хирург!

Хирург всегда сопровождал военные корабли и научные экспедиции: вспомним хотя бы Гексли («Младший хирург с «Гремучей змеи»»). И в опубликованной за пять лет до полёта «Восхода-1» повести Ивана Ефремова «Cor Serpentis» подробно описывалась проводимая на звездолёте операция, в ходе которой хирургический робот вычищал нагноение аппендикса у второго астронавигатора:

«…аппарат исчез в раскрытом рту астронавигатора, продолжавшего спокойно дышать. Засветился полупрозрачный экран, косо поставленный над животом больного. Мут Анг придвинулся ближе. В зеленоватом сиянии серые контуры внутренностей были совершенно отчётливы, и по ним медленно двигался членистый прибор. Лёгкая вспышка мелькнула, когда прибор дал импульс запирающей мышце — сфинктеру желудка, проник в двенадцатиперстную кишку и стал ползти по сложным извилинам тонких кишок. Ещё немного — и тупой конец сколопендры упёрся в основание червеобразного отростка».

Вспомним: написано это было через два года после запуска спутника и за два года до полёта Гагарина. Тогда невесомость создавалась только в кабинах идущих на снижение по баллистической кривой самолётов… И именно в таких условиях ныне начинает готовиться к будущим космическим рейсам и работе на них робот-хирург от компании Virtual Incision в Линкольне (штат Небраска). Операцию в повести Ефремова выполнял «членистый металлический аппарат, похожий на крупную сколопендру». Ну а реальный робот-хирург — примерно с кулак. Учитывая, что сколопендры достигают 25 сантиметров, можно сказать, что размеры были угаданы почти точно…

Правда, пока что в кабинах самолётов робот будет не заниматься хирургией, а манипулировать различными объектами вроде резиновых жгутов и прочего медицинского инвентаря, «отрабатывая мелкую моторику» в условиях нулевой или очень низкой гравитации. Задача, как говорит знакомый космонавт, в высшей степени нетривиальная. Роботу, конечно, может быть и легче: в его нервную систему не впечатан сотнями миллионов лет эволюции опыт жизни в гравитационном поле Земли. Но это не облегчает работу его создателям и программистам, которым предстоит отбросить Common Sense и следовать лишь ньютоновым законам движения…

А есть ведь ещё и окружающая робота среда, тоже ведущая себя нетривиально. Вот разрез в живой ткани, вот давление в кровеносной системе выдавливает жидкость… Но дальше начинаются различия — в высшей степени существенные. Капля не падает на пол, равномерно ускоряясь, а, свернувшись под действием сил поверхностного натяжения в шарик, принимается порхать по доступному объёму, чутко отзываясь на малейшее дуновение сквознячка… И роботу предстоит научиться работать в таких условиях!

Сначала — соединять края разрезов и вязать узелки (что там медики делают при обучении хирургов?), ловить разлетающиеся капли всяческих телесных жидкостей… Ну а потом переходить и к полномасштабным операциям, которые пока что робот осуществляет только на земле и лишь на свиньях: это вкусное и полезное животное довольно хорошо подходит для медико-биологических экспериментов.

Правда, в отличие от проникавшего через рот фантастического устройства, робот-хирург реальный будет попадать в брюшную полость через небольшой разрез. Ну а сама брюшная полость по традиции хирургов-лапароскопистов будет надуваться инертным газом для того, чтобы предоставить роботу больше пространства для деятельности.

Представляемый на испытания робот-хирург имеет две «ручки», в которые может «брать» различные инструменты, необходимые для того, чтобы резать, скреплять, сшивать ткани, и «головку», в которой смонтирована видеокамера. Весит машинка около четырёхсот граммов. Управляется дистанционно — с Земли, примерно так же, как операторы дронов несут свободу и демократию в Йемен и Пакистан с базы в германском Рамштайне.

Правда, такая схема приемлема лишь для околоземных космических полётов — скажем, работы Международной космической станции. То есть в тех ситуациях, когда временем прохождения сигнала от наземного пульта управления, за которым сидит человек-хирург, до робота-хирурга можно пренебречь… А вот уже на расстояниях, сравнимых с лунными, начнутся проблемы: обмен сигналами занимает 2,5 секунды. Советская космонавтики столкнулась с этой проблемой в 1970 году, когда на поверхность Луны был доставлен «Луноход-1».

Тогда операторов машины специально обучали на тренажёрах с линией задержки, и при управлении роботом они эту задержку учитывали. Но ползающая по Луне восьмиколёсная машинка имеет куда меньше степеней свободы, чем двурукий робот-хирург. По словам работающего с фирмой Virtual Incision профессора хирургии из Медицинского центра Небраскского университета Дмитрия Олейникова, сложность управления медицинским роботом растёт логарифмически по мере возрастания дистанции.

Поэтому и при возвращении пилотируемой космонавтики на Луну, и при более дальних полётах, таких как эвентуальные марсианские рейсы, встанет задача управления роботом-хирургом. Дистанционное управление с Земли в этом случае невозможно — поэтому придётся либо управлять машинкой одному из членов экипажа, имеющему квалификацию хирурга (как делалась операция в «Cor Serpentis»), либо передать управление автоматике. Но это — уже дальняя перспектива, пока речь идёт лишь об отработке самого робота-хирурга.

Вложения в него со стороны НАСА имеют прекрасные шансы оказаться полезными не только для задач охраны здоровья космонавтов, но и для всей медицинской индустрии. Тут возникает прекрасная возможность разложить инвестиции в отработку робота-хирурга, предназначенного для работы в самых жёстких, космических условиях, на большой объем серийного производства. На Земле хватает мест, куда квалифицированного хирурга-человека не заманить — во всяком случае в обозримое время…

Популярные сообщения за последние 30 дней

археологи (2832) Россия (2737) музей (1066) археология (804) раскопки (720) Украина (447) палеонтологи (430) университет (402) Крым (381) Китай (358) Египет (303) археолог (284) артефакты (267) США (238) Израиль (233) Греция (190) выставка (185) археологические раскопки (175) Италия (172) Турция (159) Германия (158) монеты (139) Америка (138) Мексика (138) Беларусь (137) Казахстан (136) Испания (134) ЮНЕСКО (134) Европа (129) Москва (127) храм (117) Франция (116) Великобритания (114) Англия (113) экспедиция (113) памятник (111) динозавры (109) черные археологи (108) Африка (104) курган (102) Иерусалим (101) гробница (101) Перу (100) Керчь (99) золото (97) Новгород (95) артефакт (95) Алтай (94) антропология (94) памятники (93) конференция (91) история (82) мамонт (81) крепость (79) Сибирь (78) палеонтология (77) реставрация (77) пещера (76) подводная археология (76) захоронение (75) Канада (74) Азербайджан (73) фараон (72) корабль (71) палеонтолог (71) антропологи (69) Рим (68) некрополь (68) Австралия (64) монастырь (64) Киев (63) Монголия (63) мумия (60) Япония (59) памятники культуры (54) Кремль (53) Армения (52) Узбекистан (52) Петербург (49) Великий Новгород (48) пирамида (48) Севастополь (47) Урал (47) черные копатели (46) этнография (46) Калининград (45) черная археология (44) Челябинск (43) находка (43) заповедник (42) неандертальцы (42) Ростов (41) книга (41) Новосибирск (40) Грузия (39) Санкт-Петербург (38) бронзовый век (38) древняя история (37) Одесса (34) мозаика (34) Атлантида (33) Стоунхендж (32) майя (32) Золотая Орда (31) Ирак (29) Иркутск (29) Кипр (28) архитектура (28) коллекция (28) Эрмитаж (27) Воронеж (26) Екатеринбург (26) Казань (26) Каир (26) Луксор (26) Тутанхамон (26) церковь (26) Афины (25) Древний Рим (24) Мехико (24) Владивосток (23) Днепропетровск (23) Нью-Йорк (23) Башкирия (22) Волгоград (22) Кавказ (22) Симферополь (22) наследие (22) Ульяновск (21) геофизика (21) останки (20) черный археолог (20) институт (19) неандерталец (19) дольмен (18) Липецк (17) Наполеон (17) Калифорния (16) Кубань (16) Колизей (15) Палестина (15) Аркаим (14) Краснодар (14) Юкатан (14) этнология (14) Иордания (13) Кембридж (13) Оксфорд (13) Астана (11) Минск (11) катастрофа (10) княгиня Ольга (10) черный копатель (10) Клеопатра (9) конкурс (9) ИППО (8) Радонеж (8) Черное море (8) Чингис Хан (8) дайвинг (8) Пантикапей (7) Вторая Мировая Война (6) генетика (6) античность (5)