Дистанционная хирургия

В настоящее время уже существуют предшественники нанороботов и нанозондов, пока в миллиметровом масштабе.

Китайские ученые построили управляемый магнитным полем микрозонд размерами 3×3×1 мм, который может перемещаться по кровеносной системе человека. Использование магнитного поля в наномедицине представляется очень перспективным, так как биологические ткани для него прозрачны, а магнитное поле для них безвредно.

NASA финансирует разработку микроскопических медицинских роботов, вводимых в организм космонавта и предохраняющих его от радиации.

В области хирургии ставится задача отойти от традиционных методов, основанных на вскрытии органов и полостей. Применение микро, позже нанороботов обеспечит более высокий уровень точности, чем работа рук хирурга. Используемые в современной хирургии методы (например, лапароскопия) являются переходом к дистанционно управляемым микрозондам и микрохирургам. Роботизированные хирургические инструменты могут управляться сквозь «глазок» в теле пациента, что позволяет избежать дополнительного травматизма, вызываемого большими разрезами. Однако небольшие надрезы сильно ограничивают поле зрения, этого недостатка лишены операции с помощью автономных роботов. В некоторых случаях, например при проведении операций на пищеварительном тракте, использование роботов-хирургов вообще не требует разрезов. Многообещающей перспективой является использование нанороботов для взятия биопсии.

Дистанционное управление позволит решить задачу квалифицированного обследования или хирургического вмешательства на расстоянии, что принципиально важно при боевых действиях, природных катастрофах.

Впервые к помощи роботов прибегли в 2000 г. хирурги медицинского факультета Вашингтонского университета во время операции на сердце, с тех пор механизированные инструменты стали применяться при проведении целого ряда медицинских процедур. Год спустя нью-йоркские доктора использовали дистанционно управляемого робота для удаления желчного пузыря женщине, находящейся во Франции в городе Страсбурге.

В США создали дистанционно управляемых роботов (рис. 9.6), способных проводить хирургические операции. Введенные в брюшную полость пациента через крошечный надрез, они могут управляться как хирургами, стоящими около операционного стола, так и находящимися на расстоянии сотен километров. Минихирурги снабжены осветительными лампочками и камерами, что позволяет им передавать видеоизображение оперируемого участка. Набор специальных приспособлений позволяет останавливать возникающие в процессе операции внутренние кровотечения. Подвижные механические суставы способны облегчить доступ и проведение различных манипуляций в определенных местах организма, оперирование которых ранее приводило к обширным повреждениям кожи и других тканей.

Естественно, нанороботы в человеческом организме будут лишены возможности репликации (размножения). Кроме того, в их бортовых компьютерах будут системы предотвращения сбоев - независимый многократный контроль, устройство блокировки работы при сбое, система остановки при выводе из организма.

Предполагается специализация медицинских нанороботов не только по функциям и строению, но и по области их работы (кровеносная система, легкие, конкретная опухоль и пр.). С этой целью сенсоры нанороботов будут запрограммированы на индивидуальную последовательность белков тех клеток, которые необходимо «обслуживать». И все же нанороботы не будут активированы, пока не поступит сигнал (например, акустический) от врача. В течение всей деятельности должна осуществляться и обратная связь: к врачу все данные должны поступать от нанороботов.

Источником энергии нанороботов прежде всего может быть метаболизм кислорода и глюкозы. Возможен и ряд источников энергии вне тела человека. Так, при клиническом обследовании акустическая энергия может быть и основой обмена информацией между врачом и нанороботом, и источником энергии последнего.

Зыбкость грани между нано и биотехнологией в области медицины вызывает определенную ревность к их сравнительной роли в будущем медицины у представителей двух этих направлений. Все же они сходятся в необходимости сочетания обоих подходов в такой сложнейшей системе, как живой организм. Полагают, что прогресс в создании био и искусственных наносистем может привести к созданию гибридных бионаносистем, уникальных по структуре и функциям [6].

По прогнозам специалистов, к 2010 г. мировой рынок нанотехнологических изделий для потребностей биомедицины составит 3,4 млрд долларов.

Лекция: Нанотехнология в быту. «Умная» одежда и обувь