Перевод: азербайджанский - русский - www.onlinedoctranslator.com
См. обсуждения, статистику и профили авторов для этой публикации по адресу:https://www.researchgate.net/publication/41085787
КАК МЕНЯЕТСЯ БУДУЩЕЕ ХИРУРГИИ: РОБОТОТЕХНИКА, ТЕЛЕХИРУРГИЯ,
ХИРУРГИЧЕСКИЕ СИМУЛЯТОРЫ И ДРУГИЕ ПЕРЕДОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
СтатьявЖурнал хирургии · ноябрь 2009 г.
Источник: ДОАЖ
ЦИТАТЫ
ЧИТАЕТ
23
756
1 автор:
Ричард Сатава
Вашингтонский университет Сиэтла
193ПУБЛИКАЦИИ10 679ЦИТАТЫ
СМОТРЕТЬ ПРОФИЛЬ
Некоторые авторы этой публикации также работают над следующими родственными проектами:
Последующий обзор применимости и использования «Пошаговой модели разработки учебных программ на основе моделирования для клинических навыков, модификации шестиэтапного подхода»
Посмотреть проект
Весь контент, следующий за этой страницей, был загруженРичард Сатава25 сентября 2014 года.
Пользователь запросил улучшение загруженного файла.
Как меняется будущее хирургии:
Робототехника, телехирургия, хирургические симуляторы и другие передовые технологии:
Ричард М. Сатава, MD FACS
профессор хирургии
Медицинский центр Вашингтонского университета
Сиэтл, Вашингтон
КОНТАКТЫ
Ричард М. Сатава, доктор медицины,
профессор хирургии FACS
Медицинский центр Вашингтонского университета,
комната BB 430
Сиэтл, Вашингтон, 98195
ТЕЛ: (206) 616-2250
Электронная почта rsatava@u.washington.edu
06 мая
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
Как меняется будущее хирургии:
Робототехника, телехирургия, хирургические симуляторы и другие передовые технологии
Ричард Сатава, доктор медицины
Сиэтл, Вашингтон
Абстрактный:С момента появления малоинвазивной хирургии были сделаны новые
открытия в области робототехники для выполнения телехирургии, в виртуальной
реальности и хирургических симуляторах для хирургического обучения, а также во
многих новых технологиях, которые произвели революцию в том, каким станет будущее
хирургии. Это обзор современного состояния в этих смежных областях, прорывных
технологий в лабораториях и долгосрочных последствий появляющихся радикальных
новых технологий.
Введение
Хотя многие факторы, такие как экономика, управляемая помощь и регулирование, способствуют изменению ситуации
в хирургии, ничто не вызывает таких драматических изменений, как внедрение революционной технологии. На самом деле
изменения настолько стремительны, что для обозначения таких резких и радикальных изменений за короткое время
применяется новый термин «подрывная технология». Американский тренер по бейсболу Йоги Берра очень умно предвидел
такие изменения, когда сказал: «Будущее уже не то, что было раньше!». Подразумевается, конечно, что мы не можем судить о
будущих изменениях, используя современные стандарты. Лапароскопическая хирургия была первой из таких технологий, и
вскоре за ней последуют многие другие. Робототехника только появляется на сцене вместе с виртуальной реальностью для
хирургического моделирования — и многие другие сегодня находятся в лаборатории. Ниже приводится обзор текущего
состояния робототехники, телехирургии и хирургических симуляторов, а также введение в многочисленные другие новые
технологии, которые могут существенно повлиять на хирургическую практику. Быстрый темп таких технологических
изменений вызывает такие экстраординарные социальные, поведенческие и этические потрясения, что оправданы
предположения об их глубоких последствиях.
Хирургия в век информации.
Прежде чем приступить к изучению конкретных технологий, важно создать основу для изменений такого масштаба.
Это радикальное изменение является отражением технологий информационного века, таких как компьютеры, роботы и
виртуальная реальность. Однако есть некоторые основополагающие принципы, которые необходимо понять, поскольку
именно эта «перспектива века информации» не только стимулирует изменения, но и связывает все воедино.
Первый принцип заключается в том, что мы можем представлять реальные объекты в реальном мире с помощью компьютера или
информационный эквивалент (это аналогия Николаса Негропонте «Биты вместо атомов»1) — например, ваше тело в реальном
мире и компьютерная томография вашего тела в информационном мире. К этому общему образу тела добавляются все
признаки жизнедеятельности, механика, физиология и т. д. отдельного человека. В результате получается информационное
представление, голографическое медицинское электронное представление (или голомер).2, человека, который является
суррогатом пациента или человека в информационном «пространстве» (компьютер) и который позволяет симулировать
изображение, прежде чем фактически поставить медицинский диагноз или лечение человека (см. ниже). У американских
военных есть концептуальный проект под названием «Виртуальный солдат», в котором для представления солдата
используется компьютерная томография (КТ) всего тела солдата (рис. 2). При наличии этого сканирования на электронном
жетоне, если солдат ранен, у медика или хирурга будет изображение того, что произошло.
2
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
солдат был похож, когда он был здоров. Сравнение с солдатом после ранения позволяет хирургу диагностировать,
какие изменения произошли, однако в отсутствие хирурга медик может использовать компьютерную программу для
автоматического обнаружения различий и постановки диагноза для медика. Это настолько сложный проект, что он
находится только на начальных этапах создания голомера сердца, который ведет себя полностью как естественное
сердце.
Существует много споров о ценности «полного сканирования тела» (голомера) человека, начиная от теоретического
увеличения риска рака из-за радиационного облучения и заканчивая практической проблемой затрат на проведение многих
дополнительных анализов и обследований в случае наличия какой-либо аномалии. обнаруживается. Однако в этих
рассуждениях упускается главное — цель получения скананетдля обнаружения болезни, лучше всего его использовать, когда
пациент моложе и бессимптомный, чтобы обеспечить исходный уровень (в научных терминах, «контроль при норме»). Таким
образом, когда человек заболевает, для сравнения будет доступен набор данных (изображение) его нормального здорового
состояния. Клиническая медицина часто претендует на научность — истинная наука требует жесткой приверженности
научному методу. Основная предпосылка заключается в том, что существует контроль, с помощью которого можно сравнивать
изменения, однако без голомера у нас нет контрольной группы, и поэтому не всегда действительно действует доказательная
медицина.
Медицина, основанная на доказательствах, является важным достижением научно-прикладной медицины, и одним из
важных результатов, позволяющих подтвердить наши диагнозы у умерших пациентов, является вскрытие. По многим
причинам количество вскрытий резко сокращается, при этом менее 10% всех смертей в больницах подтверждаются
вскрытиями.3. Тали и другие представили новую технологическую концепцию, виртуальную аутопсию, которая представляет
собой полное сканирование тела умершего.4.Дополнительный военный проект Virtual Autopsy (рис. 3-5) выполняет полное
сканирование тела после того, как солдат погиб в бою, и используется в качестве помощи патологоанатому во время
настоящего вскрытия. Наличие изображения с виртуального вскрытия сократило время вскрытия на 30% и увеличило
извлечение судебно-медицинских доказательств (металлических фрагментов) с 60% до 85%.5. Но что более важно, с помощью
изображения можно рассчитать и сделать вывод о многих важных фактах из раневого тракта, положения фрагмента и т. д., что
невозможно при реальном вскрытии. Теперь информация о том, какие части тела были защищены броней, как должна быть
изменена конструкция брони, в каком направлении летели пули, какова была скорость пуль и как далеко находился противник,
можно было получить, анализируя изображение. Интересно, что такой тип анализа был обычным явлением в течение
десятилетий во всех других отраслях, кроме здравоохранения. Все ученые и инженеры имеют компьютерное (или
информационное) представление своего продукта (в здравоохранении «продуктом» является пациент). Поэтому можно
выполнять моделирование, симуляцию, виртуальное прототипирование, виртуальное тестирование и оценку, механическую
репетицию, и многие другие методы компьютерной модели еще до того, как они создадут или запустят свой продукт. У
здравоохранения могла бы быть такая возможность, если бы пациенту было проведено полное сканирование тела.
Робототехника и телехирургия
Еще одним важным аспектом информационного века является рассмотрение наших устройств и инструментов как
«представлений информации» (рис. 6). Например, робот — это не машина, это информационная система с руками или ногами;
компьютерный томограф — это не цифровая система визуализации, это информационная система с глазами и т. д.6. Важность сейчас
заключается в том, что почти все, что мы делаем как хирурги, можно рассматривать как «информацию». Конкретным примером
является роботизированная хирургия. Лапароскопическая хирургия находится на полпути к тому, чтобы стать роботизированной
хирургией: мы не смотрим на органы человека (реальный мир), а смотрим на видеомонитор, который представляет собой
компьютерное (или информационное) представление органов; однако при лапароскопии мы манипулируем тканями с помощью
настоящих инструментов. Напротив, робот также использует видеомонитор (информация), но когда хирург перемещает рукоятки,
электрические сигналы (информация) проходят через компьютер к наконечникам инструментов. Хирургия стала формой управления
информацией.
Это чрезвычайно важная концепция, потому что, используя эту перспективу, можно интегрировать хирургию, как
никогда раньше. С роботизированной хирургической консоли (рис. 7) хирург может проводить открытые операции,
3
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
малоинвазивная хирургия и даже дистанционная (теле) хирургия. Импортируя компьютерную томографию пациента
(или органа), хирург может предварительно спланировать операцию и даже провести хирургическую репетицию
процедуры, безопасно делая ошибки на изображении, а не на пациенте. Выполняя слияние данных компьютерной
томографии с реальным видеоизображением, можно получить интраоперационную навигационную помощь для
хирургии под визуальным контролем, а с помощью созданного компьютером изображения органов в виртуальной
реальности можно использовать хирургическое моделирование для обучения и оценки. выполнено. Все эти
различные аспекты хирургии, которые в настоящее время выполняются в разное время и в разных местах, теперь
можно выполнять вместе из одного места — хирургической консоли. Это позволяет интегрировать хирургию на ранее
недостижимом уровне.
Механические преимущества роботизированной хирургии часто упоминаются - повышенная точность
движений рук, устранение тремора при движении рук, увеличенный обзор, улучшенная ловкость и удаленная
хирургия. Первую телехирургическую операцию провел профессор Жак Мареско из Страсбурга, Франция, в
сентябре 2001 г. (рис. 8).7и доктор Мехран Анвари8Университета Макмастера в Гамильтоне, Онтарио, Канада,
проводит передовые роботизированные операции в Норт-Бей, Канада, примерно в 300 км. Хотя такая операция
возможна, она не всегда осуществима или практична, например, в крупных городах, где есть достаточно больниц
со специалистами.
Будущие хирургические «инструменты»
Большинство хирургических инструментов являются механическими, хотя некоторые из них, такие как электрокоагуляция,
Доступны радиочастотная абляция, криотерапия. Это показывает одну новую тенденцию, которая заключается в замене механических
инструментов энергетическими системами. Инновационным новым примером является использование ультразвука. В настоящее
время доступна диагностическая ультразвуковая система Sonosite 180 (рис. 9). Ведутся исследования по добавлению в систему
сфокусированного ультразвука высокой интенсивности (HIFU). Когда два идентичных ультразвуковых луча фокусируются так, чтобы
пересекаться друг с другом, возникает гармоническое взаимодействие, которое генерирует тепло. В зависимости от частоты, мощности
и т. д. тепло может выделяться либо для коагуляции ткани и крови, либо даже для выпаривания ткани. Клинические испытания
проводятся в таких областях, как миома матки, рак предстательной железы, доброкачественные образования молочной железы и
поражения печени. Комбинируя HIFU на диагностическом УЗИ (как на рис. 9), можно будет использовать допплер для диагностики
источника кровотечения, фокусировки HIFU и остановки кровотечения — и все это извне. Исследования на животных оказались
успешными в неоперативной остановке кровотечения из бедренных артерий (на фото 9) и твердых органов, таких как печень, почки и
селезенка.9. Вполне вероятно, что будет появляться все больше и больше направленных на энергию инструментов, таких как лазеры,
радиочастоты, криотерапия, ультразвук и т. д., которые обладают как диагностическими, так и терапевтическими возможностями,
позволяя хирургу одновременно ставить диагноз и затем проводить лечение. Другой инструмент, называемый «умным скальпелем»,
находится в стадии разработки с военными для создания лазерного скальпеля, который сканирует ткани перед режущим лазером,
чтобы диагностировать, есть ли в этой области кровеносные сосуды, и если они есть, лазер автоматически отключается. отключить,
чтобы не перерезать крупные кровеносные сосуды. Следующее поколение попытается отличить нормальную ткань от раковой, чтобы
помочь в онкологической хирургии.
Травматология и хирургическая реанимация
В течение десятилетий военные использовали новую систему под названием Life Support for Trauma.
и транспорт (LSTAT) (рис. 10), который имеет все возможности отделения интенсивной терапии, уменьшенный до 6дюймовой платформы, которая находится ниже стандартных носилок.10. Кроме того, есть все возможности
телемедицины. С 2000 года во время войны в Боснии и Косово военные использовали LSTAT для определения потерь.
На рисунке 11 представлен такой типичный сценарий: раненый солдат помещается в LSTAT сразу после ранения, и
хирург в MASH получает информацию о раненом. От вертолета до машины скорой помощи на вертолетной площадке и
сортировки в отделении неотложной помощи хирург продолжает наблюдать за пострадавшим, меняет респиратор,
внутривенные жидкости и т. д. по мере необходимости. Пациент транспортируется в операционную и после операции
в послеоперационную палату на LSTAT, все это время хирург наблюдает за ним и
4
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
ведется полная запись. В течение всего эпизода хирург полностью информирован и несет полную ответственность, что
является еще одной формой полной интеграции хирургической помощи посредством управления информацией. LSTAT
следующего поколения (рис. 12) будут иметь меньший вес, компоненты с возможностью горячей замены и даже
переносную ранцевую версию.
При оказании помощи при военных травмах быстрая медицинская эвакуация стала важным вкладом в
улучшение выживания раненых на поле боя. В вооруженных силах делается новый акцент на беспилотных
летательных аппаратах (БПЛА), и последние усилия будут заключаться в замене грузовиков и других
транспортных средств цепочки поставок новым корпусом БПЛА снабжения. Подавляющее большинство
медицинских эвакуаций осуществляется на «транспортных средствах возможности», таких как высокомобильные
многоцелевые колесные машины (HMMWV) и 2,5-тонные грузовики. Поскольку новые БПЛА снабжения (рис. 13)
вскоре будут повсеместно распространены на поле боя, весьма вероятно, что большая часть медицинской
эвакуации в конечном итоге будет осуществляться на БПЛА, поэтому БПЛА снабжения следующего поколения
разрабатываются с использованием платформ LSTAT,
Образование и обучение
Обучение хирургическим навыкам и хирургическая сертификация не сильно изменились за столетия (рис.
15). Однако в последнее время технологии авиационного моделирования, которые впервые появились в 1950-х годах (рис. 16)
и стали сверхреалистичными (рис. 17), перешли в хирургию и впервые появились в 1990-х годах в хирургическом
моделировании (рис. 18). .11. Используя виртуальную реальность (рис. 19) и экспоненциальный рост компьютеров, прогресс
был быстрым до такой степени, что хирургическое моделирование становится очень реалистичным и даже портативным (рис.
20). Современные принципы обучения взрослых в сочетании с новыми методологиями (рис. 21) объективной оценки вывели
моделирование хирургических навыков на 21 место.ул.век. Сложные системы, такие как красный дракон и синий дракон (рис.
22), обеспечивают точные измерения движений рук, силы, направления и т. д. Это приводит к количественной «подписи»
оценки навыков, которая точно отличает работу новичка от эксперта и предоставляет количественную информацию о том, как
улучшить работу (рис. 23).12. Имея возможность столь точного количественного измерения производительности, симуляторы
следующего поколения будут включать в себя производительность экспертов в качестве эталонного критерия, которого в
значительной степени достигают учащиеся. Программы обучения в настоящее время меняются с обучения, основанного на
хронологии (времени), на обучение, основанное на навыках (критериях); студент больше не тренируется в течение заданного
времени, а затем начинает работать, вместо этого студент продолжает обучение на тренажере до тех пор, пока он не достигнет
эталонных «критериев» эксперта, прежде чем он прооперирует своего первого пациента. Это резко сокращает время, в
течение которого студент будет «практиковаться» на пациенте. Исследование Йельского университета показало, что обучение
на тренажере на основе критериев может сократить время работы на 30% и уменьшить количество ошибок на 85%.13.
Хирургия без разрезов
Переход от открытой хирургии к минимально инвазивной хирургии значительно улучшил
выздоровление пациентов и результаты, в значительной степени благодаря сокращению разрезов с
очень больших до очень маленьких. В настоящее время проводятся исследования по полному
устранению разрезов путем введения инструментов через естественные отверстия
(транслюминальная эндоскопическая хирургия через естественные отверстия - ПРИМЕЧАНИЯ), такие
как рот, влагалище, анус и т. д.14. Это требует модификации современных гибких эндоскопических
инструментов (рис. 24). Наиболее распространенным является чресжелудочный, при котором гибкий
эндоскоп вводится в желудок и делается разрез в желудке, чтобы эндоскоп можно было ввести в
брюшную полость (рис. 25). Затем выполняются хирургические вмешательства, такие как
аппендэктомия, холецистэктомия и т. д., что-то вроде лапароскопии, но с использованием длинных
гибких инструментов. По завершении образец извлекается через желудок и рот, а разрез в желудке
закрывается. Для улучшения этого нового подхода разрабатываются новые инструменты (рис. 26), в
том числе инновационные сшивающие устройства (рис. 27).
5
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
Так же, как и при лапароскопии, если достигнут первоначальный успех, неизвестно, сколько операций
можно выполнить этим путем (рис. 28).
Операционная в будущем
С быстрыми изменениями в робототехнике, компьютерах и виртуальной реальности становится ясно, что место
места, где будут проводиться хирургические процедуры, должны измениться. Новые технологии требуют нового
подхода. До сих пор операционная представляла собой пустое пространство, заполненное расходными материалами,
мебелью (столы, мониторы и т. д.), наркозными аппаратами, светильниками и т. д. Все это оборудование является
пассивным, независимым и несовместимым. Следующим шагом является интеграция всех аспектов операционной не
только для хирургической процедуры, но и в течение всего периоперационного периода, с момента поступления
пациента в предоперационную зону ожидания до окончательной выписки из послеоперационной зоны. Прежде всего,
это интеграция информации о пациенте, процедуре, процессах, рабочем процессе и т. д. Новые бизнес-принципы,
такие как управление цепочками поставок, отслеживание активов, своевременная инвентаризация и т. д., должны стать
стандартными функциями всей хирургической процедуры.15. Доступ к информации, такой как лабораторные данные,
изображения и т. д., станет доступным для хирурга и будет отображаться на том же или соседних мониторах, что и
хирургическая процедура. Новые концепции могут появиться из новых технологий, таких как «операционная без
света», в которой потолок встроен с тысячей светодиодов в потолке, чтобы заменить обычный верхний прожектор, что
позволяет полностью осветить операционную. не загораживая лучи16. Возможно, в потолок будут встроены сотни
миниатюрных недорогих камер, позволяющих осуществлять запись, отслеживание, управление рабочим процессом и
т. д. (рис. 29). По сути, потолок станет «интеллектуальным морем камер и света» и фактически будет активно
участвовать в процедуре, а не просто создавать пассивное пространство.
Важно также смотреть на промышленность в поисках вдохновения в отношении потенциального направления для
хирургия, особенно новые технологии, включая робототехнику. Сегодня хирурги сидят за роботизированными рабочими местами,
операционные медсестры меняют инструменты, а дежурные медсестры приносят расходные материалы. Однако в промышленности,
когда инструмент заменяется, используется автоматический сменщик инструмента или требуется новый расходный материал,
используется дозатор расходных материалов - люди не взаимодействуют с роботами. Майкл Трит из Колумбийского университета17
разработала робота-медсестру (рис. 30), которая правильно реагирует на словесные запросы, передает хирургу необходимый
инструмент, а также берет и возвращает использованный инструмент на операционный лоток. Это ступенька к полностью
автоматизированной операционной — операционной без людей. Ниже приводится предлагаемая концепция, первоначальные
исследования которой финансируются военными.
Пациента доставляют в зону ожидания, помещают в правильное для операции положение и вводят анестезию. Выполняется полное сканирование тела (рис. 31), и пока пациента везут в
операционную, хирург репетирует хирургическую процедуру на рабочем месте, делая ошибки на изображении пациента, а не пациента. Когда пациента оперируют, каждый раз, когда заменяется
инструмент или используется расходный материал, происходят три вещи: пациенту выставляется счет, отправляется запрос на пополнение запасов в операционной и заказ на новую замену — все в
пределах 50 миллисекунд с точностью 99,99%, что является текущим отраслевым стандартом. Такой сценарий имеет значительные преимущества, особенно в плане эффективности и сокращения
персонала. Замена лампы для чистки и циркулирующего света во время процедуры снизит затраты, освободите медсестер для более важных периоперационных задач, связанных с пациентом, чем
простое перемещение инструментов и расходных материалов, стандартизируйте подотчетность с помощью автоматического отслеживания инструментов и расходных материалов и многих других
улучшений рабочего процесса. Однако указывает ли такой сценарий на будущее, в котором роботы заменят хирургов? Это маловероятно, хотя опять же глядя в сторону авиации и военных, аналогии есть.
До 2002 года летчики-истребители, как и хирурги, были на высоте. Затем появились БПЛА, такие как Predator (рис. 32). Первоначально он использовался для наблюдения, затем для поисково-спасательных
операций, а теперь и для полноценного боя. Военные полностью привержены замене всех истребителей на стандартизируйте подотчетность за счет автоматического отслеживания инструментов и
поставок, а также многих других улучшений рабочего процесса. Однако указывает ли такой сценарий на будущее, в котором роботы заменят хирургов? Это маловероятно, хотя опять же глядя в сторону
авиации и военных, аналогии есть. До 2002 года летчики-истребители, как и хирурги, были на высоте. Затем появились БПЛА, такие как Predator (рис. 32). Первоначально он использовался для
наблюдения, затем для поисково-спасательных операций, а теперь и для полноценного боя. Военные полностью привержены замене всех истребителей на стандартизируйте подотчетность за счет
автоматического отслеживания инструментов и поставок, а также многих других улучшений рабочего процесса. Однако указывает ли такой сценарий на будущее, в котором роботы заменят хирургов? Это
маловероятно, хотя опять же глядя в сторону авиации и военных, аналогии есть. До 2002 года летчики-истребители, как и хирурги, были на высоте. Затем появились БПЛА, такие как Predator (рис. 32).
Первоначально он использовался для наблюдения, затем для поисково-спасательных операций, а теперь и для полноценного боя. Военные полностью привержены замене всех истребителей на есть аналоги. До 2002 года лет
6
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
БПЛА к 2025 году, и есть даже новая школа ВВС по Дистанционной Подготовке Пилотов (пилотов,
которые никогда не садятся в самолет, но дистанционно управляют БПЛА) - хирургам тут урок?
Мобильные роботы
В дополнение к нынешним роботам для операционных в настоящее время разрабатывается ряд мобильных роботов.
представил. Мобильный телемедицинский робот RP-6 от In-Touch, Inc., Goleta CA (рис. 33) представляет собой
роботизированную платформу с плоским монитором, поддерживаемую телемедицинским соединением.18. Медсестра
может ходить с роботом на обход, а пациент может видеть и разговаривать с врачом по телемедицинской связи. Эта
технология получила на удивление хорошее признание, особенно в домах престарелых, где у врачей не так много
времени на обходы. При опросе пациенты констатируют, что быстро привыкают видеть своего врача на
видеомониторе и часто предпочитают именно этот способ общения, поскольку хирург занимает больше времени и
имеет лучший зрительный контакт с пациентом - довольно неожиданный результат опроса. Или, возможно, это
грустный комментарий к тому, насколько заняты сегодня хирурги, спешащие обходы и отказывающиеся от столь
критической ценности личного внимания к пациенту. Передовые технологии, выходящие за рамки существующей
практики
Описанные выше технологии являются передовыми на сегодняшний день. Однако есть
количество прорывных технологий19которые коренным образом меняют то, как будут практиковаться
медицина и хирургия. Разрушения настолько глубоки, что меняют саму основу того, как ведется наука.20
Научный метод является отличительной чертой хорошей науки и характеризуется разработкой гипотезы,
разработкой плана исследования, проведением эксперимента, анализом результатов и отчетом о
результатах. Что происходит, так это то, что промежуточный этап выполняется после того, как
исследование разработано. Это разработка модели на компьютере и моделирование эксперимента, затем
проводится реальный эксперимент. Это был рост компьютеров, которые дали сложные модели, такие как
автомобильные двигатели, самолеты и т. Д., Из программного обеспечения автоматизированного
проектирования / автоматизированного производства (CAD / CAM), которые затем проходят через
многочисленные симуляции с использованием виртуального прототипирования, виртуального
тестирование и оценка для имитации наилучшего потенциального результата. Затем будут производиться
и тестироваться только наиболее успешные продукты. Эта методология — моделирование и симуляция —
значительно сократила затраты, время и количество ошибок при разработке нового продукта или
тестировании нового метода или процедуры. В приведенном выше примере с голомером в будущем можно
будет получать обезличенные данные о миллионах пациентов. Тогда можно было бы провести
эксперимент над миллионом пациентов (холомеров) в течение пятидесяти лет за одни выходные - на
суперкомпьютере. Крупномасштабное (многомерное) моделирование — это то, что делается в других
отраслях, таких как прогнозирование погоды, бурение нефтяных скважин, создание и тестирование
моделей нового самолета или автомобиля и т. д. Короче говоря, научный метод фактически начал
трансформацию, добавив дополнительный этап моделирования и симуляции в процесс научных открытий
(рис. 34). Сообщение ясно;
Однако очевидно, что эта новая методология, определяющая информационный век, уже существует, и
существует консенсус в отношении того, что мы живем в информационный век. Таким образом, информационная эпоха
нет будущее - невозможно быть настоящим и будущим одновременно. Так что что-то еще должно быть в будущем.
Проблеск того, каким может стать будущее, был дан Элвином Тоффлером в его книге 1976 года «Третья волна».21, в
которой он описал три разных «эпохи» — аграрную, индустриальную и информационную. По-видимому, наступает
новая эпоха, предварительно называемая эпохой биоинтеллекта, пока не будет придумано лучшее название.22. На
рисунке 35 показана кривая возникновения эпох, отмечен длинный «хвост» в начале, когда происходят ранние
открытия (или лабораторные исследования). Наклон быстро увеличивается во время революционной фазы по мере
того, как вводятся открытия(я), и когда предприятия используют преимущества для коммерциализации новых
продуктов. В конце концов наступает время
7
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
когда открытие(я) принимаются всеми как обыденность (потребительское принятие), и в это время новых открытий
нет; вместо этого существует эволюционный прогресс, когда существующие продукты совершенствуются и
добавляются новые функции, но основное открытие остается неизменным. Информационный век достиг переломного
момента от революции к эволюции. За последние 20 лет не было никаких новых открытий, сотовый телефон,
компьютер и т.д. принципиально такие же, какими они были 20-30 лет назад, с той лишь разницей, что они более
совершенны или имеют больше возможностей, таких как малый размер, конструкция в камерах, доступе в интернет и
т.д.; эти продукты выполняют те же функции, что и в прошлом, или объединяют существующие функции в меньший
пакет.
При обсуждении возможных новых направлений на будущее выделяются несколько факторов. Наиболее важной характеристикой является то, что Эпоха
БиоИнтеллекта характеризуется многодисциплинарным подходом (рис. 36). До сих пор исследования, продукты и т. д. обычно были результатом работы в одной из трех
основных научных областей: биология (науки о жизни), физические науки (включая инженерию) или информационные науки. Однако на стыке этих дисциплин
происходят новые открытия. Является ли человеческий геном результатом биологии или информатики — и то, и другое, потому что ДНК — это живая информационная
система. То же самое можно сказать о новых биосенсорах (биология и техника) или интеллектуальных роботах (техника и информация). Таким образом, будущее за
междисциплинарным подходом, будь то в исследованиях или даже в уходе за пациентами (в уходе за пациентом часто задействовано много разных специальностей).
Понятно, что теперь можно понять наш мир (и пациентов) на совершенно новом уровне сложности, однако ни один человек или врач не может понять даже малую
часть целого. Таким образом, необходимо сформировать междисциплинарные команды и практики, чтобы добиться революционного прогресса. Что же это за новые
технологии, которые произведут революцию в здравоохранении (рис. 37)? Ниже приведены несколько примеров. Таким образом, необходимо сформировать
междисциплинарные команды и практики, чтобы добиться революционного прогресса. Что же это за новые технологии, которые произведут революцию в
здравоохранении (рис. 37)? Ниже приведены несколько примеров. Таким образом, необходимо сформировать междисциплинарные команды и практики, чтобы
добиться революционного прогресса. Что же это за новые технологии, которые произведут революцию в здравоохранении (рис. 37)? Ниже приведены несколько
примеров.
Слияние живых и неживых систем (человек и машина)
В 1999 году Эрик Штаудакер из Мичиганского университета поместил на шмелей миниатюрный датчик и
радиопередатчик (рис. 38). Датчик был чувствителен к имитации сибирской язвы. Затем военные провели испытания, в
ходе которых солдатам давали пчел; была выпущена имитация сибирской язвы, а солдаты выпустили пчел, которые
затем вылетели на территорию; и когда была обнаружена сибирская язва, датчики передавали информацию по радио
солдатам, чтобы они избегали этого района. Эта комбинированная система — пчела и датчик — сделала то, что ни одна
система не могла сделать по отдельности. В лаборатории Роберта Фуллера из Калифорнийского университета в Беркли
проводятся эксперименты с тараканами с вживленными в их мозг зондами.23
(рис. 39). Затем тараканов помещают на беговую дорожку, чтобы записывать их мозговые волны,
пока они бегают по беговой дорожке — с целью построить лучшего робота, расшифровав, как
движется таракан — это самая эффективная движущая машина природы. Однажды вечером студенты
вернулись в лабораторию и перепроектировали систему, отсоединив провод, который записывает
сигналы, и подключив провод к джойстику для отправки сигналов. Через короткое время они смогли
управлять тараканом по лаборатории с помощью джойстика. Полезность такого проекта не ясна, но
представьте, если бы к таракану прикрепили миниатюрную камеру (как в сотовом телефоне), можно
было бы использовать их при стихийных бедствиях (землетрясение, цунами и т.д.), потому что они
может искать там, где не могут пройти даже собаки. Сегодня,
Миниатюрные роботы
Миниатюризация с использованием систем микроэлектронных машин (MEMS) изучается уже более двух десятилетий.
Это позволило ученым создавать системы мезоскопического масштаба (миллиметрового масштаба). Новые роботы стали
очень маленькими: целые компьютеры, сенсорные системы и средства передвижения встроены в робота размером с
небольшую монету (рис. 40). Первым клиническим миниатюрным «роботом» стала видеоэндоскопическая капсула Пола
Суэйна.24. Это капсула размером с таблетку, внутри которой находится миниатюрная камера, источник света и передатчик.
Пациент носит видеомагнитофон на поясе. После проглатывания,
8
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
капсула передает изображения (один кадр каждые 30 секунд), когда она пассивно проходит через желудочно-кишечный тракт. Следующее
поколение исследуется, чтобы иметь возможность контролировать направление и прохождение капсулы (роботизированное управление) и, в
конечном итоге, добавлять небольшие концевые эффекторы, такие как щипцы для биопсии, для выполнения терапевтических маневров.
Клеточная хирургия (биохирургия)
За пределами мезоскопического масштаба находится микроскопический масштаб и отдельные клетки. Новая технология,
так называемые фемтосекундные лазеры (или ультракороткие импульсные лазеры) излучают импульсный лазерный свет с
частотой 1x10-15сек (рис. 41). При направлении на клеточную мембрану возможно создание отверстия (надреза) в мембране
без повреждения, обеспечивающего доступ внутрь клетки25. Различные исследователи начинают манипулировать
отдельными структурами внутри клетки; и группа в Данди, Шотландия, фактически проникает в ядро и манипулирует
хромосомами. Можно предположить, что в будущем хирурги будут использовать такие системы, чтобы фактически
манипулировать индивидуальным генетическим материалом или, возможно, напрямую воздействовать на гены. Если бы это
произошло, результатом операции было бы изменение самой биологии клетки (биохирургия), а не попытка удалить органы
или реструктурировать ткани.26. Такие исследования теперь проводятся путем управления положением лазера с рабочей
станции (рис. 42). Интересно, что это очень похоже на то, что сегодня делают хирурги с роботизированной хирургией, главное
отличие состоит в том, что масштаб в клеточной хирургии в тысячи раз меньше (рис. 43). Кроме того, исследователи
используют другие инструменты, такие как атомно-силовой микроскоп (АСМ), для манипулирования и визуализации клеток.
Эти видеомониторы для АСМ показывают не только очертания клеток, но и фактические силы между клетками (рис. 44), что
дает исследователям совершенно новый способ «увидеть» функцию клетки.
Роботизированное управление
Многие из описанных выше систем представляют собой роботизированные системы, управляемые из типичного
рабочая станция аналогична хирургической консоли DaVinci. Однако по мере изучения меньших и более сложных масштабов может возникнуть
потребность в другом методе управления этими системами. Многие университеты работают над прямым нейронным управлением, так
называемым интерфейсом мозг-машина. Зонд (рис. 45) вводят в мозг обезьяны. Эти зонды имеют несколько отростков, поэтому можно
обнаружить сотни отдельных нейронов. Эксперимент проводится следующим образом (рис. 46).27,28: зонд вставляется в моторную кору обезьяны,
подключается к компьютеру для анализа сигналов ЭЭГ, и обезьяну учат использовать джойстик, чтобы перемещать зеленую точку на мониторе
компьютера, чтобы закрыть красную точку. Когда точки сливаются, робот-манипулятор кормит обезьяну. ЭЭГ контролируется, и исследователи
интерпретируют сигналы движения. После того, как сигналы интерпретированы, провод от датчика мозга отсоединяется от компьютера и
подключается напрямую от мозга к роботизированной руке (аналогично эксперименту с тараканами). Обезьянам требуется около 6 недель, чтобы
понять, что им не нужно двигать рукой или джойстиком, чтобы есть. Сейчас есть 5 университетов с обезьянами, которые питаются просто
мышлением (рис. 47) — мысли превращаются в действие. Первые клинические испытания на мужчине с параличом нижних конечностей
начались в 2005 г. а через 3 месяца этот человек управлял курсором на видеомониторе, включал и выключал телевизор, и даже разжимал и
закрывал пальцы протеза руки - просто мысленно. В Гавайском университете проводятся исследования по улавливанию сигналов ЭЭГ через
череп без имплантации зондов в мозг (рис. 49); на сегодняшний день достигнут лишь скромный успех, но прогресс продолжается. Возможно ли,
что в будущем хирург сможет надеть себе на голову шапку, чтобы управлять роботизированной системой? на сегодняшний день достигнут лишь
скромный успех, но прогресс продолжается. Возможно ли, что в будущем хирург сможет надеть себе на голову шапку, чтобы управлять
роботизированной системой? на сегодняшний день достигнут лишь скромный успех, но прогресс продолжается. Возможно ли, что в будущем
хирург сможет надеть себе на голову шапку, чтобы управлять роботизированной системой?
Интеллектуальные протезы
Достигнут значительный прогресс в разработке интеллектуальных имплантируемых устройств. То
Первоначальный имплантируемый кардиостимулятор, который появился более 50 лет назад как простой генератор импульсов для стимуляции
сердца для полной блокады сердца, теперь превратился в чрезвычайно сложную систему мониторинга, кардиостимуляции и даже
автоматической дефибрилляции. Протезы нижних конечностей для ампутации выше колена теперь включают датчики, приводы и контуры
управления с обратной связью.28.30(рис. 50), чтобы люди с ампутированными конечностями теперь возвращались
9
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
до почти совершенно нормальных ворот. У некоторых людей с ампутированными конечностями есть специальные протезы для
занятий спортом, альпинизма и т. д., которые на самом деле превосходят по своим возможностям человеческую ногу. В настоящее
время ряд солдат, получивших тяжелые ранения, повлекшие за собой ампутацию конечностей, вернулись к полноценному боевому
дежурству. Другие протезы, такие как искусственная сетчатка (рис. 51) и искусственная улитка, все еще очень грубы, но уже начинают
частично восстанавливать зрение и слух. Прогресс в биосовместимых материалах, миниатюризация МЭМС, интеллектуальное
управление с обратной связью и другие технологии позволяют заменять все больше и больше утраченных тканей или органов
протезами.
Тканевая инженерия
Существует множество подходов к замене искусственно выращенными тканями или органами.
используя науку тканевой инженерии (рис. 53). Это воплощение междисциплинарной медицины.
Примером является Др. Джей Ваканти или Массачусетский технологический институт и
Массачусетская больница общего профиля в Бостоне в создании искусственной печени31.
Вычислительные математики разработали микрососудистый рисунок с рисунком ветвления сосудов
до уровня 10 микрон. Этот образец был экспортирован инженерам с помощью
стереолитографической машины, которая «распечатала» трехмерную сосудистую структуру с
использованием биорезорбируемого субстрата от биологов, в который был встроен фактор роста
эндотелия сосудов, фактор роста тромбоцитов, фактор ангиогенеза и другие факторы от
молекулярных биологов. Затем этот биорезорбируемый каркас помещали в биореактор с
эндотелиальными клетками сосудов; примерно через 2 недели появилась живая сосудистая система.
Затем эту систему наполнили кровью и поместили в другой биореактор со стволовыми клетками
печени, в результате чего был получен небольшой образец живой части печени. Следующие шаги
должны принять это для имплантации животным. С более простыми органами,32. Генная инженерия
Есть много примеров генной инженерии, однако есть один аспект, который
особенно важным является трансгенная генная инженерия — взятие генов одного вида и вставка их в другой
вид. Круглый паук производит из своего шелка самое прочное известное природное волокно. Компания Nexia
Technologies из Монреаля, Канада, взяла гены, отвечающие за выработку этого белка, у пауков и вставила их
козам (рис. 54); теперь есть стада коз, которые производят белок в своем молоке, из которого можно
реконструировать шелковые волокна из белка.33. Это всего лишь один пример переноса генов от одного вида к
другому. Возможно, в будущем вместо кирпичей, раствора и дымовых труб будут стада животных или поля
растений, производящих то, что нам нужно, в том числе хирургические нити, которые мы используем.
Спящий режим и приостановленная анимация
Замечательное открытие сделал Брайан Барнс из Университета Аляски в Фэрбенксе:
животные впадают в спячку не потому, что им холодно, они впадают в спячку, потому что могут
«выключиться».334(рис. 55). Фактически арктические суслики переходят в гипометаболическое
состояние, при этом жизненные показатели резко снижены до нескольких процентов от нормы (рис.
56). Это происходит из-за того, что какая-то молекула в гипоталамусе секретируется — если область в
гипоталамусе удалить и суслика поместить на холод, он замерзнет, а не впадет в спячку. Также, если
в десерт поместить обычного суслика в окружении еды, он все равно впадет в спячку. Сигнальная
молекула из гипоталамуса неизвестна, но было обнаружено, что в митохондриях, где
вырабатывается энергия (АТФ), молекула блокирует этот участок, и кислород не может передать свои
электроны АТФ для создания энергии.35- отсутствие дыхания, частоты сердечных сокращений,
артериального давления, ЭКГ, ЭЭГ, температуры тела предполагает температуру окружающей среды
и даже отсутствие активности по функциональным
10
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
МРТ головного мозга. Через 6 часов они просыпаются и ведут себя нормально, запоминая, на какую кнопку нажимать, чтобы
поесть, и изучая новые пути в лабиринте. Хотя это ранний эксперимент в очень длительной исследовательской работе, он
указывает на возможность использования этих молекул или лекарств для анестезии. В случае успеха во время операции
пациент может быть усыплен без сердцебиения, без кровотечения при надрезе (бескровная операция), без ощущения боли,
неспособности двигаться и т. д., а по окончании операции его можно разбудить. Моральные и этические соображения
Мы живем в эпоху поистине «возмутительной» науки (возмутительной —aut-'rA-j & s-Превышение
установленных или разумных пределов; смелый; провокационный; маловероятно; экстраординарный)36. Описанные
выше технологии, безусловно, превзошли любые ожидания, которые можно было ожидать всего 10 лет назад, не говоря
уже о 50 или 100 лет назад. Однако есть более важная проблема, связанная с этими открытиями — они поднимают
моральные и этические вопросы, которые выходят далеко за рамки обещаний любой технологии в прошлом.
Предыдущие открытия повлияли на человека или группу людей, однако эти открытия влияют на самые основы
цивилизации, какой мы ее знаем. Причина в том, что технологии намного опережают нашу способность
адаптироваться (рис. 58). Ускорение технологий растет в геометрической прогрессии, и бизнес следует за ними, чтобы
использовать эту технологию. Однако наши социальные системы не могут реагировать так быстро, а системы
здравоохранения реагируют еще медленнее.37. Из-за последствий неблагоприятного воздействия новой технологии
врачи должны очень строго оценивать технологию и воздерживаться от «запрыгивания на каждую новую подножку».
Такое холодное обдумывание и оценка требуют очень длительного времени, поэтому крайне важно учитывать
моральные и этические соображения на ранних этапах разработки новой технологии. Врачи должны участвовать в
принятии этих решений, иначе внедрение и результаты инноваций должны определяться теми, кто руководствуется
политическими или корыстными мотивами (рис. 59). Технология нейтральна — она ни хороша, ни плоха; мы обязаны
вдохнуть моральную и этическую жизнь в технологию, а затем применять ее с сочувствием и состраданием к каждому
пациенту. Ниже приведены некоторые примеры технологий, которые создают экстраординарные этические проблемы.
Клонирование человека
В апреле 2002 года было обнародовано сообщение о том, что первый человек был оплодотворен клоном (рис. 61), а
спустя 9 месяцев родился первый человеческий клон. Немедленной реакцией всех правительств был запрет на
клонирование человека, однако сегодня есть как минимум 3 страны, поддерживающие клонирование человека (рис. 62).
Споры вокруг клонирования человека (и стволовых клеток) продолжаются, в то время как наука остается с противоречивыми
сообщениями, сокращением финансирования и угрозой удушающего надзора. Кто должен решать, что (или кого) следует
клонировать? Должны ли безмозглые клоны разрабатываться как запасные части? Нам действительно нужно клонировать
больше людей, что будет с человеческим населением? Сегодня нам трудно накормить многих людей.
Генная инженерия
Первый генетически модифицированный ребенок родился в 2003 году (рис. 63). Есть также ряд
детей, рожденных с дополнительной целью собрать свои стволовые клетки, чтобы спасти брата или сестру («младенцыспасители»). Но еще более радикальной является трансгенная генная инженерия (по аналогии с пауком-кругом и козой). У
людей есть 4 родопсина для зрения, но они используют только два. Змея гадюка имеет один из тех родопсинов, которые не
используются людьми, и который дает змее возможность искать свою добычу в инфракрасном диапазоне.38; колибри видит в
ультрафиолете39. Должны ли мы генетически модифицировать наших детей, чтобы дать им такие способности, чтобы они
могли видеть в темноте? Должны ли они иметь способности, которых нет у других, дающие им огромное преимущество? И кто
будет решать, каких детей можно «улучшить»? Находимся ли мы на пороге проектирования наших детей до такой степени, что
появится целый класс улучшенных личностей? Долголетие
Существует по крайней мере 3 линии мышей, которые продлевают свою жизнь в два-три раза с
помощью апоптоза, теломеразы, пищевых манипуляций и т. д.40(рис. 64). Должны ли эти же механизмы быть
11
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
успешно у людей, нормальная продолжительность жизни человека увеличилась бы до 150-200 лет. Каковы глубокие
последствия такой долгой жизни? Выходит ли человек на пенсию в 55-65 лет, имеет ли он несколько профессий и т. д.?
Без умирающих людей население будет увеличиваться еще быстрее.
Умные роботы или компьютеры
Ноэль Шарки, профессор инженерии в Шеффилдском университете (Шеффилд, Великобритания),
запрограммировал маленьких роботов с помощью «программирования на основе правил», которое позволяет им
учиться. Он поместил их в комнату с разбросанным хламом и закрыл дверь. Роботы рылись в течение 6 месяцев.
Однажды дверь была открыта, и один из роботов сбежал - через дверь, вниз по ступенькам, к другой двери и был
пойман, когда бежал через парковку.41(рис. 65). Этот робот никогда не видел ни лестницы, ни двери, ни снаружи, но смог
выбраться из здания. Означает ли это низкий уровень интеллекта, возможно, такой же умный, как муравей? Не
находимся ли мы наконец на пороге развития полезного уровня интеллекта для компьютеров и роботов?
Пионеры в области робототехники и искусственного интеллекта, такие как Ханс Моревац42или Рэй Курзавейл43
укажите, какое место занимают компьютеры по отношению к человеческому мозгу с точки зрения вычислительной мощности
(рис. 66). Основываясь на количестве нейронов и синапсов на нейрон, можно приблизительно оценить, что человеческий мозг
вычисляет со скоростью 4,0x10.19вычислений в секунду (cps). Самый быстрый компьютер на сегодняшний день вычисляет
примерно 3,5x1016cps — примерно в 1000 раз медленнее человеческого мозга. Однако оказывается, что закон Мура (грубо
говоря, мощность компьютеров удваивается примерно каждые 18 месяцев. Посчитайте! Приблизительно через 10 удвоений,
или через 15-20 лет, компьютеры будут выполнять вычисления так же быстро, как человеческий мозг. Будут ли компьютеры
разумны, и если да, то должны ли им быть предоставлены "права"? Сможем ли мы признать их интеллект? Будут ли они
помнить, что мы их создали - или даже заботятся? Если компьютер вынут из розетки, будет ли это убийством разумного
существа? Эти и многие другие кажущиеся тривиальными вопросы теперь приобретают серьезный оттенок по мере
стремительного развития технологий. Замена деталей кузова.
С быстрым прогрессом в тканевой инженерии, синтетических органах, интеллектуальных протезах,
регенерации и других технологиях скоро можно будет заменить почти любую часть тела (кроме мозга) (рис. 68). С
протезами, которые становятся настолько специализированными и намного превосходят собственную часть тела
человека, этично ли удалять «нормальную» ногу или глаз и заменять их синтетическими, которые намного лучше, чем
те, с которыми человек рождается? Если человек заменит 95% своего тела искусственными частями, останется ли он
человеком? Что именно составляет «человека» — плоть и кровь, с которыми человек рождается, или есть нечто
большее?
Выводы
Технологии развиваются так быстро, что даже когда мы внедряем новую процедуру, такую как лапароскопическая
хирургия, новые технологии, которые ее заменят (такие как роботизированная хирургия), остаются далеко позади. Новые
науки открывают замечательные новые возможности, особенно с появлением новых нехирургических технологий, таких как
искусственные органы, регенерация, протезы, анабиоз и другие. Некоторые из этих технологий увеличат возможности хирурга
в проведении операции, другие заменят потребность в хирургическом вмешательстве. Если и следует усвоить какой-либо
урок, так это то, что при сегодняшней скорости изменений каждый хирург за свою карьеру увидит не одну, а множество
революций — хирургическая практика меняется быстрее, чем когда-либо в прошлом.
Описанные выше технологии и рассуждения об их возможных моральных и этических последствиях должны
пробудить новое осознание ответственности, которую мы, как хирурги, должны взять на себя. Игнорирование
возможного, каким бы возмутительным оно ни казалось в настоящее время, ставит под угрозу будущие поколения.
Хотя ни описанные сценарии, ни постулируемые морально-этические проблемы не сбудутся в точности так, как
описано, ясно, что точная наука, стоящая за этими проблемами, неумолимо будет продолжаться,
12
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
и угрожающе ускоренными темпами. То, что сегодня является чистой фантазией, завтра станет неоспоримым фактом.
Но что более важно, моральные и этические проблемы настолько глубоки, что потребуются десятилетия, чтобы найти
справедливые решения, которые были бы и философски чистыми, и прагматически выполнимыми. И кто может лучше
принять участие, чем те, кто дал священную клятву - клятву Гиппократа - и взял на себя управление своими пациентами
и студентами. Обязательно прививать нашим студентам чувство безотлагательности, чувство масштаба и принятие
обязательств не только перед нашими пациентами и профессией, но и перед всем человечеством. На их плечи
буквально ложится судьба человечества. Игнорировать это бремя — значит отречься от престола перед теми (такими,
как политики, юристы, и т. д.), которые затмевают жертву идеализма собственной реальностью личных интересов.
Перефразируя Фрэнсиса Фукьяму, когда он описывает «нашу постчеловеческую
Будущее "44, мы подходим к последнему вопросу: «…Сегодня по нашей планете ходит вид, настолько
могущественный, что может контролировать свою эволюцию, в свое время и по своему выбору…хомо сапиенс.
Каким новым видом мы выберем стать?»
13
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1
1. Негропонте, Николай. Быть цифровым, MIT Press, Кембридж, 1995, стр. 11–13.
2. Сатава Р.М. Хирургия 2001: Технологическая основа будущего. Surg Endosc 7: 111-13, 1993
3. Hanzlick R. Национальные данные вскрытия удалены из базы данных Национального центра статистики здравоохранения. ДЖАМА.
1998, 9 сентября, 280 (10): 886.
4. Thali MJ, Yen K, Schweitzer W, Vock P, Boesch C, Ozdoba C, Schroth G, Ith M, Sonnenschein M, Doernhoefer T, Scheurer E, Plattner T,
Dirnhofer R Virtopsy, новый горизонт визуализации в судебно-медицинской патологии: виртуальное вскрытие с
помощью посмертной многослойной компьютерной томографии (МСКТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ) технико-экономическое обоснование. J Forensic Sci. 2003 март, 48 (2): 386-403.
5. Леви А.Д., Эбботт Р.М., Маллак С.Т., Гетц Дж.М., Харке Х.Т., Чемпион Х.Р., Пирс Л.А. Виртуальное вскрытие: предварительный
опыт жертв с высокоскоростными огнестрельными ранениями.
Радиология. 2006 август; 240 (2): 522-8.
6. Сатава РМ. Инновационные технологии: век информации и век биоинтеллекта (ред.). Surg
Endosc 14: 417-18, 2000
7. Marescoux J, Smith MK, Forbes L, Jamali F, Malassagne B, and Leroy J. Телероботизированная лапароскопическая
холецистэктомия: первоначальный опыт с 25 пациентами. Энн Сург. 2001 июль; 234 (1): 8-9.
8. Анвари М., МакКинли: Рутинное использование телероботизированной дистанционной хирургии. Процедура 9йВсемирный конгресс эндоскопической
хирургии 2004. 5:46
9. Vaezy S, Martin R, Keilman G, Kaczkowski P, Chi E, Yazaji E, Caps M, Poliachic C, Carter S, Sharar S, Comejo C, Crum L.
Контроль селезеночного кровотечения с помощью ультразвука высокой интенсивности. Дж Травма 1999 47:
521-5
10. Вельмахос Г.К., Деметриадес Д., Гиларди М., Ри П., Петроне П., Чан Л.С. Реанимация при травмах и транспортировке
(LSTAT): мобильная ОРИТ для безопасной внутрибольничной транспортировки тяжелораненых пациентов. J Am Coll
Surg (2004) 199: 62-68.
11. Сатава РМ. Хирургический симулятор виртуальной реальности: первые шаги Surg Endosc 7: 203-05, 1993
12. Датта В., Маккей С., Мандалия М., Дарзи А. Использование анализа электромагнитного отслеживания движения для
объективного измерения открытых хирургических навыков в лабораторной модели.
J Am Coll Surg. 2001 ноябрь, 193 (5): 479-85.
13.Сеймур Сеймур Н.Э., Галлахер А.Г., Роман С.А., О'Брайен М.К., Бансал В.К., Андерсен Д., Сатава Р.М. Обучение
виртуальной реальности улучшает работу операционной: результаты рандомизированного двойного слепого
исследования. Энн Сург 236: 458-64, 2002 г.
14
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
14. Раттнер Д. Введение в официальный документ NOTES. Surg Endosc. 2006 Фев; 20 (2): 185
15. Сандберг В.С., Ганус Т.Дж., Штайнер С. Определение программы исследований для проектирования периоперационных систем. Семин
Лапароск Хирург. 2003 июнь, 10 (2): 57-70. Рассмотрение.
16. ЛаПорт Э. Интеллектуальные светильники для операционных (личное общение)
17. Угостите М. Приходит интеллектуальный робот.http://www.cumc.columbia.edu/news/
invivo/Vol3_Iss01_jan26_04/surgery.html
18. Ван Юйлун Мобильные роботы.http://intouchhealth.com/ июль 2006 г.
19. Кристенсен С. Дилемма новатора: когда новые технологии приводят к краху фирм. Гарвардский бизнес: Бостон.
1997 г.
20. Сатава Р. Научный метод умер - да здравствует (новый) научный метод. Сур Иннов. 2005 июнь,
12 (2): 173-6.
21. Тоффлер, Третья волна, Уильям Морроу и Ко., Нью-Йорк. 1980 г.
22. Сатава Р.М., Инновационные технологии, век информации и век биоинтеллекта, Surg Endosc 2000:
14, с. 417-418,
23. Дикинсон, М. Х., С. Т. Фарли, Р. Дж. Фулл, М. А. Р. Коэль, Р. Крам и С. Леман. 2000. Как двигаются
животные: интегративный взгляд. Наука 288: 100-106.
24. Иддан Г., Мерон Г., Глуховский А., Суэйн П. Беспроводная капсульная эндоскопия. Природа. 2000 25
мая, 405 (6785): 417
25. Тирлапур Великобритания, Кониг К. Целевая трансфекция фемтосекундным лазером Nature 2002; 418: 290-1
26. Сатава Р.М., Вольф Р. Разрушительные видения: биохирургия. Surg Endosc 2003; 17: 1833-36
27. Николелис М.А., Димитров Д., Кармена Дж.М., Крист Р., Лехью Г., Кралик Д.Д., Уайз С.П. Хронические,
мультисайтовые, мультиэлектродные записи у макак. Proc Natl Acad Sci 2003, 100 (19): 11041-6.
28. Донохью Дж. П., Нурмикко А., Фрихс Г., Блэк М. Разработка нейромоторных протезов для человека.
Приложение Clin Neurophysiol. 2004, 57: 592-606.
29. Колено Rheo Bionic от Ossur, Рейкнавик, Исландия.http://www.ossur.com/ май 2006 г.
30. Колено С-образной ноги — Отто Бок, Миннеаполис, Миннесотаhttp://www.ottobock.com/ май 2006 г.
31. Grikscheit TC, Ogilvie JB, Ochoa ER, Alsberg E, Mooney D, Vacanti JP. Тканеинженерная толстая кишка
демонстрирует функцию in vivo. Хирургия 2002 132: 200-04
15
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
32. Koh CJ, Atala A. Тканевая инженерия для лечения недержания мочи. Минерва Джинеколь. 2004 г., август 56
(4): 371–378.
33. Нексия Технологии.http://www.nexiabiotech.com
34. Хат Р.А., Барнс Б.М., Даан С. Характеристика температуры тела до, во время и после полуестественной спячки у
европейского суслика. J Comp Physiol [B]. 2002 г., январь, 172 (1): 47–58.
35. Рот М.Б., Нистул Т. Покупка времени в анабиозе. наук Ам. 2005 июнь; 292 (6): 48-55.
36. Оксфордский словарь английского языка; Оксфорд: издательство Оксфордского университета, 2006 г.http://www.oed.com
37. Сатава Р. Ответственность хирурга в эпоху перемен. JSLS. 2003, октябрь-декабрь, 7 (4): 293-4.
38. Горбунов В., Фучигами Н., Стоун М., Грейс М., Цукрук В.В. Биологическое тепловое обнаружение: микромеханические и
микротермические свойства биологических инфракрасных рецепторов. Биомакромолекулы. 2002 январь-февраль, 3 (1): 106-15.
39. Голдсмит Т.Х. Колибри видят ближний ультрафиолет. Наука. 1980, 15 февраля, 207 (4432): 786-8.
40. Сайто К., Йошиока Х., Катлер Р.Г. Спиновая ловушка N-трет-бутил-альфа-фенилнитрон увеличивает продолжительность жизни
мышей. Биоски Биотехнолог Биохим. 62 (4): 792-4. 1998 г.
41. Шарки Н.Е.: Новая волна в обучении роботов. Робототехника и автономные системы 22 (3-4): 179-185 (1997)
42. Робот Morevac H: простая машина для трансцендентного разума, Нью-Йорк, издательство Оксфордского университета, 2001 г.
43. Курцвейл Р. Эпоха духовных машин: когда компьютеры превосходят человеческий интеллект. Лондон: Texere
Publishing Ltd, 2001.
44. Фукьяма Ф. Наше постчеловеческое будущее. Фаррар Штраус и Жиру: Нью-Йорк, апрель 2002 г.
16
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
Иллюстрации
Фигура
1. Введение
2 Тотальное сканирование тела (холомер) в военном исследовательском проекте, демонстрирующее полное
сканирование тела, отдельные органы, сегментированные на изображении, и электронный «собачий жетон», который
носят солдаты (Courtesy Satava, Richard, 2003)
3. Виртуальная аутопсия - графическая реконструкция пострадавшего, включающая сегментацию отдельных органов и
компьютерный расчет раневого хода. (С любезного разрешения Управления судебно-медицинской экспертизы вооруженных
сил, Институт патологии вооруженных сил, Довер, штат Делавэр, 2004 г.)
4 Виртуальное вскрытие — исходное реконструированное сканирование всего тела, демонстрирующее необработанные данные, только
анатомический скелет, фрагменты (синие), лежащие над скелетом, и изображение мягких тканей. (С любезного разрешения Управления
судебно-медицинской экспертизы вооруженных сил, Институт патологии вооруженных сил, Довер, штат Делавэр, 2004 г.)
5. Виртуальное вскрытие — полная трехмерная объемная реконструкция, которой можно манипулировать любым методом, трехмерный
объемный череп того же пострадавшего. (С любезного разрешения Управления судебно-медицинской экспертизы вооруженных сил, Институт
патологии вооруженных сил, Довер, штат Делавэр, 2004 г.)
6. Информационные системы, интегрирующая концепция здравоохранения в информационную эпоху (любезно предоставлено Satava,
Richard, 2002 г.)
7. Роботизированная хирургия — пример возможностей информационных систем для интеграции хирургии (см. объяснение в
тексте) (любезно предоставлено Satava, Richard, 2002 г.)
8. Дистанционная телехирургия - Жак Мареско дает интервью своему пациенту сразу после первой
трансатлантической телехирургии из Нью-Йорка (США) в Страсбурге, Франция (7 сентября 2001 г.); Мехран Анвари
выполняет обычную телехирургию в 300 милях от Университета Макмастера в Гамильтоне, Канада, до Ист-Бэй,
Онтарио, Канада (2003 г.). Предоставлено профессором Мареско и профессором Анвари, 2003 г.)
9. Фокусированное ультразвуковое исследование высокой интенсивности — демонстрация коагуляции кровоточащего бедренного сосуда
(красный цвет на допплеровском УЗИ) снаружи тела с помощью аппарата HIFU. Предоставлено профессором Ларри Крамом, Лаборатория
прикладной физики, Вашингтонский университет, Сиэтл, штат Вашингтон, 2002 г., и Sonosite, Inc, Сиэтл, Вашингтон, 2000 г.)
10. Жизнеобеспечение при травмах и транспорте - LSTAT. Портативная палата интенсивной терапии (ОИТ) (см. текст). (С
любезного разрешения Integrated Medical Systems, Inc., Signal Hill, CA, 1996 г.)
11. Жизнеобеспечение при травмах и транспорте - LSTAT. Использование военными в Косово для эвакуации пострадавшего на
вертолете, транспортировки с посадочной площадки в госпиталь МАШ, сортировки в отделении неотложной помощи,
хирургических процедур в операционной - с постоянным наблюдением. . (С любезного разрешения Integrated Medical Systems,
Inc., Signal Hill, CA, 2000 г.)
17
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
12. Жизнеобеспечение при травмах и транспортировке - LSTAT-легкий. Сверхлегкий LSTAT следующего поколения и
концептуальный дизайн отделения интенсивной терапии в рюкзаке (Courtesy Integrated Medical Systems, Inc, Signal Hill,
CA, 2005 г.)
13 Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) для вертикального взлета и посадки, такие как вертолеты и летательные аппараты с
воздуховодами. Предоставлено Сатавой, Ричардом и общедоступными источниками.
14 Project Nightingale — концепция беспилотного летательного аппарата для медицинской эвакуации (БПЛА MEDEvac) на
основе беспилотного БПЛА снабжения Предоставлено Дэвидом Руссо, ВМС США SPAWAR, Сан-Диего, Калифорния, 2005 г.)
15 Оноре Домье
16. Симулятор оригинальной ссылки. (С любезного разрешения CAE Link, 1993 г.)
17. Типичный современный авиасимулятор — коммерческий реактивный самолет (Courtesy Boeing Corp, Everett, WA, 1993)
18. Первый хирургический симулятор виртуальной реальности — виртуальная холецистэктомия (Courtesy Satava, Richard, 1987)
19. Ранний головной дисплей, разработанный Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА-Эймс). (С
любезного разрешения Скотта Фишера, Telepresence Corp., Пало-Альто, Калифорния, 1985 г.)
20. Текущий уровень точности симуляторов и их переносимость. (С любезного разрешения a) LapSim, Andres
Hytland, Sugical Science, Гетеборг, Швеция, 2000 г. b) Michael vanLent, Институт творческих технологий, ЛосАнджелес, Калифорния, 1999 г., c) Murielle Launay, Xitact, Лозанна, Швейцария, 1998 г.)
21. Симулятор эндоскопической хирургии околоносовых пазух (ES3), демонстрирующий голову манекена и изображения отработки абстрактных
навыков, наложение анатомии носа с помощью вспомогательных средств и финальное испытание без вспомогательных средств. Предоставлено
Чарльзом Эдмондом, Армейский госпиталь Мадан, Такома, Вашингтон, 1999 г.)
22. Роботизированная система для захвата движений рук — Red Dragon (портативная модель) и Blue Dragon (напольная модель
для операционной) (любезно предоставлено Блейком Ханнафордом и Джейкобом Розеном, Лаборатория биороботов,
Вашингтонский университет, Сиэтл, Вашингтон, 2005 г.)
23. Типичная «подпись» при захвате движения руки при завязывании лапароскопического узла. (С любезного разрешения сэра
Ара Дарзи, Имперский колледж Лондона, Лондон, Англия, 2000 г.)
24. Концепция модификации гибких эндоскопов для трансгастральной хирургии (любезно предоставлено Н.
Редди, Hyperbad, Индия, 2005 г.).
25. Концептуальный дизайн трансгастральных хирургических инструментов (Courtesy N Reddy, Hyperbad India, 2005 г.)
26. Дизайн или диссекционные инструменты и их развертывание при подслизистой резекции. (С любезного разрешения Н. Редди,
Hyperbad India, 2005 г.)
27. Проект Eagle Claw от Olympus of Tokoyo (Courtesy N Reddy, Hyperbad India, 2005 г.)
28. Мультфильм, ставящий под сомнение пределы трансгастральной хирургии (Courtesy N Reddy, Hyperbad India, 2005 г.)
18
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
29. Концепция операционной будущего, в которой нет света, но в потолок встроены сотни
светодиодов (LED) и камер (интеллектуальный потолок). (С любезного разрешения Сатава, Ричард,
2006 г.)
30. Пенелопа, первая хирургическая хирургическая медсестра-робот (любезно предоставлено Майклом Тритом, Колумбийский университет, Нью-Йорк,
штат Нью-Йорк, 2003 г.)
31. Концепция операционной будущего (описание см. в тексте) (Courtesy of Satava, Richard, 2002)
32. Монтаж летчиков-истребителей и беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) -http://www.googleimages.com 2003.
33. Мобильный робот для обхода РП-6. (С любезного разрешения Юлун Ван, InTouch Health, Inc., Голета, Калифорния, 2002
г.)
34 Научный метод – и переход к научному методу (любезно предоставлено Сатава, Ричард, 2002
г.)
35. Эпоха биоинтеллекта. График зрелости технологии с течением времени, демонстрирующий темпы развития
технологий и появление новой «эпохи» (описание см. в тексте). Предоставлено Сатавой, Ричард, 1999 г.)
36. Структура эпохи биоинтеллекта: диаграмма Венна, иллюстрирующая междисциплинарный характер новой науки
(биологические, физические/технические и информационные науки) (любезно предоставлено Сатава, Ричард, 1999 г.)
37. Мультфильм, знакомящий с современными передовыми прорывными технологиями. -http://www.googleimages.com 2003.
38. Шмель с биосенсором (для сибирской язвы) и передатчиком (Courtesy Alan Roudolph, DARPA,
Arlington, VA, 1999)
39. Таракан с записывающим зондом, встроенным в мозг (Courtesy Eric Staudacher, University of
California — Berkeley, Berkeley, CA, 1998)
40. Микроботы (предоставлено а) Аланом Моримото, Sandia National Labs, Альбукерке, Нью-Мексико, 1999 г., б) Полом
Суэйном, Королевский колледж ветеринарной медицины, Лондон, Англия, 2002 г.)
41 Фемтосекундные лазеры и их изображения. (Предоставлено а) Национальными лабораториями Лос-Аламоса, 2002 г. б, в, г)
Лабораториями Колд-Спринг-Харбор, 2003 г.
42 Предлагаемая хирургическая консоль для внутриклеточной хирургии — (любезно предоставлено проф. Джайдевом Десаи, Университет Дрекселя,
Филадельфия, Пенсильвания, 2005 г.)
43. Суперпозиция существующего хирургического робота по сравнению с предлагаемой внутриклеточной хирургией (Courtesy of Satava,
Richard, 2005)
44. Манипуляторы атомно-силовой микроскопии (АСМ) и АСМ-изображения клеточных сил. (С любезного разрешения профессора Кита Паркера, доктора
медицины, Гарвардский университет, Бостон, Массачусетс, 2005 г.)
19
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
45. Разнообразие зондов, используемых для имплантации в мозг и мониторинга мозговой активности. (Предоставлено а) Ричардом
Андерсеном, Калифорнийский технический институт, Пасадена, Калифорния, 2003 г. b) Brain Gate от Джона Донахью, Университет
Брауна, Провиденс, Род-Айленд, 2001 г., и Грега Ковача, Стэнфордский университет, Пало-Альто, Калифорния, 1990 г.)
46 План эксперимента с использованием имплантированных нейронных зондов для записи активности обезьян в задаче, с помощью
которой они питаются, просто думая (описание см. в тексте). (Любезно предоставлено Ричардом Андерсеном, Калифорнийский
технический институт, Пасадена, Калифорния, 2003 г.)
47 Обезьяна с нейронным зондом и роботизированной рукой, которая кормит обезьяну. (С любезного разрешения Мигеля Николая,
Университет Дьюка, Дарем, Северная Каролина, 2002 г.)
48. Первый человеческий имплант с нейронным зондом Brain Gate, «думающим» и заставляющим компьютерный курсор двигаться.
(Любезно предоставлено Джоном Донахью, Университет Брауна, Провиденс, Род-Айленд, 2005 г.)
49. Наружная черепная шапка для получения сигналов нейронов (электроэнцефалограмма - ЭЭГ) (любезно
предоставлено Хантером Хоффманом, Гавайский университет, Гонолулу, Гавайи, 2003 г.)
50. Интеллектуальные протезы нижних конечностей выше колена, имеющиеся в продаже, и первый солдат, вернувшийся в
бой с интеллектуальным протезом. (Предоставлено а) Ossur Corporation, Рейкнавик, Исландия, 2003 г. b) C-leg Otto Bock,
Миннеаполис, Миннесота, 2004 г.)
51. Имплантаты сетчатки. Предоставлено многопрофильной группой из Университета Южной Калифорнии, Института сетчатки Доэни,
Пасадена, Калифорния, Национальной лаборатории Ок-Ридж, Ноксвилл, Теннесси, Университета штата Северная Каролина, Роли,
Северная Каролина, и Университета Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, 2003 г.)
52. Биоинженерные ткани (ухо, сосудистая система печени и кровеносные сосуды) (Courtesy Joseph Vacanti,
Massachusetts General Hospital, Boston, MA, 2000)
53. Биоинженерия синтетической системы кровеносных сосудов (описание см. в тексте) (Courtesy Joseph Vacanti,
Massachusetts General Hospital, Boston, MA, 2000)
54. Паук-шар, его фильера и сечение шелкового волокна.http://www.googleimages.com 2004 г.
55. Спячка арктического суслика. (С любезного разрешения Брайана М. Барнса, Институт арктической
биологии, Университет Аляски, Фэрбенкс, США, 2002 г.)
56. Данные, сравнивающие жизненные показатели активного и спящего арктического суслика (любезно предоставлено Брайаном М.
Барнсом, Институт арктической биологии, Университет Аляски – Фэрбенкс, Фэрбенкс, штат Калифорния, 2002 г.)
57. Карикатура о потенциальном будущем военном применении передовых технологий (любезно предоставлено
Брайаном М. Барнсом, Институт арктической биологии, Университет Аляски — Фэрбенкс, Фэрбенкс, AS, 2002 г.)
58. График, показывающий различия в адаптации к новым технологиям в разных секторах (описание см. в тексте)
(любезно предоставлено Satava, Richard, 1999 г.)
59. Моральная дилемма для врачей и ученых из-за передовых технологий, которые они создают и
используют (Courtesy of Satava, Richard, 1992)
20
Роб, Телесург и Сург Сим - Мигель Кайснос
06 мая
60 Мультфильм, повышающий осведомленность о моральных проблемах с помощью передовых технологий (любезно предоставлено Сатавой, Ричардом, 1999 г.)
61. Объявление о первом клоне человека (любезно предоставлено Miami Herald, Майами, Флорида, 2002 г.)
62. Объявления о других спонсируемых операциях по клонированию человека (любезно предоставлено BBCNews.com, 2002 г. и The
Scientist, 2004 г.)
63. Объявления о первом генетически модифицированном «дизайнерском» ребенке и дилемме «спасительных братьев и
сестер» (любезно предоставлено The Scientist, 2006) и обложка книги Грегори Стока Redesigning of Humans.
64. Дилемма продления жизни и долголетия (Courtesy Science Daily, 2004)
65. «Интеллектуальные роботы» (любезно предоставлено а) Розалинд Пикард, Лаборатория аффективных вычислений Массачусетского технологического
института, Бостон, Массачусетс, 2002 г. б) Профессор Ноэль Шарки, Шеффилдский университет, Шеффилд, Англия, 2001 г.)
66. Оценка вычислительной мощности человека и компьютера (от Morevac, Robot) и обложки книг от
Robot Ганса Моревака и The Age of Spiritual Machines Рэя Курцвейла.
67 Замена частей тела (Courtesy Time Magazine, New York, NY, 1999)
68 Обложка книги Фрэнсис Фукуяма «Наше постчеловеческое будущее», 2004 г.
69. Сны роботов (Courtesy Satava, Richard, 1999)
21
Посмотреть статистику публикаций