Учебное пособие Харьков 014 удк

42 
Ряд существующих диагностических систем с изображением 
на экране исследуемой области (например, томографический прибор, 
управляемый от ЭВМ), уже использует элементы мехатроники и 
робототехники.
Существует несколько разновидностей компьютерных томо-
графов, отличающихся видом энергии, используемой для получения 
изображения внутренних органов (здесь рассмотрен рентгеновский 
томограф). 
Томограф создает цифровое изображение путем измерения 
интенсивности рентгеновских лучей, прошедших через тело во время 
вращения рентгеновской трубки вокруг пациента. Коэффициент 
поглощения веерного пучка рентгеновских лучей в объекте измеря-
ется с помощью набора из нескольких сотен или нескольких тысяч 
рентгеновских детекторов (обычно твердокристаллических). Детек-
торы собирают информацию в каждой из проекций, которая затем 
оцифровывается и анализируется компьютером. На основе получен-
ных данных компьютер реконструирует поперечное изображение 
органа. Это изображение имеет целый ряд преимуществ перед обыч-
ным рентгеновским снимком, включая возможность выбора нужной 
проекции, а также высокую способность к передаче низкоконт-
растных объектов, которая у компьютерных томографов значительно 
выше, чем у других методов построения рентгеновского изобра-
жения. 
Рентгеновские томографы состоят из следующих основных 
частей: 
сканирующего 
устройства, 
рентгеновской 
системы, 
механизма поворота рентгеновской трубки, пульта управления и 
ЭВМ. 
Сканирующее устройство представляет собой круговую рамку, 
в которую вмонтированы вращающаяся рентгеновская трубка и 
большое количество воспринимающих детекторов. При томографии 
неподвижного объекта рентгеновская трубка при помощи специаль-
ного привода совершает круговое движение внутри рамки, при этом 
излучается тонкий пульсирующий пучок рентгеновского излучения, 
проходящий через объект под разными углами. Прошедшее через 
мягкие ткани рентгеновское излучение регистрируется восприни-
мающими датчиками, информация с которых поступает для обра-
ботки в ЭВМ. При этом рассчитываются коэффициенты поглощения 
рентгеновского излучения в каждой точке среза. После сложной 

43
математической обработки принятой информации получают плоское 
изображение изучаемого среза органа. 
Рентгеновская система состоит из трубки и генератора. 
Рентгеновская трубка работает в импульсном режиме с частотой 
импульсов 50 Гц при напряжении 100-130 кВ. Трубка имеет двойное 
охлаждение: сама трубка охлаждается маслом, масло в свою очередь 
охлаждается водой или вентилятором. Трубка питается от высоко-
вольтного генератора, работающего в импульсном режиме. 
Пульт управления является важным звеном компьютерного 
томографа. Он непосредственно связан со сканирующей системой и 
ЭВМ. В состав пульта входят два видеомонитора, один из которых 
текстовый, а другой предназначен для изображения срезов. Програм-
ма сканирования определяет толщины срезов и их количество, 
скорость сканирования шаг томографирования, количество снимков 
и др. С помощью светового пера врач может в цифровом виде 
получить информацию об оптической плотности интересующей его 
области среза, измерить расстояния между заданными точками 
изображения среза для оценки размера органа или патологического 
очага. 
В Японии запатентован микроманипулятор, предназначенный 
для проведения медицинских и биологических исследований на 
клеточном уровне, позволяющий измерять электрическое сопротив-
ление клетки, делать микроинъекции в клетку медицинских препара-
тов и ферментов, менять конструкцию клетки и извлекать ее 
содержимое. 
Другой областью применения роботов является радиотерапия, 
где они используются при проведении замены нескольких дорого-
стоящих стационарных радиоактивных источников в многолучевых 
установках в целях понижения уровня радиационной опасности для 
медицинского персонала. Проводятся также работы по созданию 
робота-массажера. 
Существует ряд сложных хирургических операций, выпол-
нение которых сдерживается отсутствием опытных хирургов, пос-
кольку такие операции требуют высокой точности исполнения. 
Например, в микрохирургии глаза существует такая операция, как 
радиальные разрезы роговой оболочки (radial keratotomy), с помощью 
которой можно корректировать фокусное расстояние глаза при 
устранении близорукости. Идеальная глубина надреза оболочки глаза 
должна не превышать 20 мкм. Опытный хирург при проведении этой 

44 
операции может выполнять надрезы на глубину 100 мкм. В Канаде 
разрабатывается медицинский робототехнический комплекс, способ-
ный делать высокоточные надрезы на глазной роговице и обеспе-
чивать нужную кривизну глаза. Другим примером исполнения хирур-
гических операций высокой точности является микронейрохирургия. 
В Великобритании уже разработан медицинский робот для микро-
хирургии мозга. 
Созданный в США медицинский робот с манипулятором 
«Пума» продемонстрировал возможность извлечения кусочка ткани 
головного мозга для проведения биопсии. С помощью специального 
сканирующего устройства с трехмерной системой отображения 
информации определялись место и скорость ввода двухмиллимет-
рового сверла для забора образцов мозговой ткани. 
Во Франции разрабатывается медицинский робот-ассистент для 
оказания помощи при проведении хирургических операций на 
позвоночнике, когда любая ошибка хирурга может привести к 
полной парализации пациента. В Японии созданный медицинский 
робот продемонстрировал возможность трансплантации роговицы 
глаза, взятой у мертвого донора. 
К достоинствам медицинских роботов относится их способ-
ность воспроизводить требуемую последовательность сложных дви-
жений исполнительных инструментов. В Великобритании проде-
монстрирован медицинский робот – тренажер для обучения врачей и 
моделирования процессов хирургических операций на простате, в 
ходе которых производится серия сложных надрезов в различных 
направлениях, последовательность исполнения которых трудна для 
запоминания и выполнения. 
В США запатентована роботизированная система для помощи 
хирургу при выполнении операций на костях. Данная система 
применяется в ортопедических операциях, при которых важнейшим 
является точное позиционирование инструмента относительно 
коленного сустава. 
Все изменения на кости отображаются на экране монитора. В 
операционной этот экран покрывается стерильной пленкой, что поз-
воляет хирургу непосредственно управлять хирургическим операци-
онным процессом. Программы операций базируются на геометричес-
ких соотношениях между параметрами протеза, параметрами кост-
ных разрезов и осями сверления отверстий. Робот будет перемещать 

45
инструмент по определенным позициям в соответствующих 
плоскостях. 
В последние годы в области автоматизации хирургических 
процессов появились сообщения о попытках создания роботизиро-
ванных систем для дистанционной хирургии с помощью телевизион-
ных установок, когда хирург и пациент разделены большими 
расстояниями. 
К числу наиболее актуальных задач относится диагностика и 

жүктеу/скачать 23,07 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: