Космические технологии в медицине

Оглавление:

1. Введение……………………………………………………………………..3
2. Криохирургия………………………………………………………………4
3. Снимки рентгена……………………………………………………………4
4. Слуховые аппараты………………………………………………………...6
5. Космическая помощь при подагре………………………………………..7
6. Техническая помощь в области кардиологии……………………………8
7. Космические технологии на борьбу с вирусом птичьего гриппа………9
8. Реабилитационный костюм «Регент» и аппарат «Корвит»…………….10
9. Сухая иммерсия……………………………………………………………11
10. Заключение…………………………………………………………………14
11. Список литературы……………………………………………………….15
 

1. Введение:

Когда-то мы даже не могли подумать, что в нашу жизнь войдут засекреченные военные и космические технологии. Самые обыденные вещи, без которых уже сложно представить современную жизнь – микроволновая печь, мобильный телефон и многое другое – разрабатывались и использовались под грифом «Совершенно секретно».

Примерно так же дело обстоит и в медицине. Использовавшийся в космической программе подготовки метод сухой иммерсии, космический костюм «пингвин» и многое другое, сейчас занимает достойное место в земной медицине.

2. Криохирургия.

Типичным примером служит появление криохирургии — способа глубокого охлаждения и замораживания костной и мышечной тканей вместо удаления их скальпелем. Первые эксперименты такого рода начались в 60-х годах и с успехом продолжаются.

Благодаря использованию в космических исследованиях многие из криогенных газов становятся коммерчески доступными и для других отраслей промышленности. По мере расширения рынка для таких газов расширяется и ассортимент установок для их производства, транспортировки и хранения. Таким образом, с ростом доступности этих газов и публикаций об их использовании и физических характеристиках увеличивается объем проводимых с их помощью исследований в других отраслях промышленности и в других областях науки.

Так, в настоящее время для лечения или смягчения симптомов различных болезней, в частности болезни Паркинсона, врачи используют жидкий азот. В нужную точку зрительного бугра головного мозга при рентгеноскопическом контроле вводят полую иглу с жидким азотом, чем в течение нескольких минут понижают температуру этой точки мозга до — 65° С. Операция производится очень быстро, после чего дрожание головы, конечностей и туловища пациента сразу же прекращается.

Кроме лечения болезни Паркинсона применение методов криохирургии перспективно также при операциях по удалению предстательной железы и определенных форм раковых опухолей, при удалении катаракты, а также при лечении местных воспалительных процессов роговицы, которые могут привести к слепоте.

3. Снимки рентгена.

Определенные успехи в области медицины в некоторых случаях непосредственно связаны с достижениями космической техники. Типичным примером такого прямого влияния может служить новый метод обработки рентгеновских снимков. Чтобы понять суть этого способа, следует вернуться к полету космического корабля «Маринер», который в июле 1965 года пролетел мимо Марса, передав на Землю 20 снимков его поверхности. Инженеры лаборатории по разработке ракетных и реактивных двигателей Калифорнийского технологического института изобрели способ повышения четкости (резкости) этих снимков путем их особой обработки с помощью электронно-вычислительного устройства. В результате этой обработки со снимков «убирались» искажения, вызванные наведенными при передаче изображений шумами. Позже этот способ использовали при обработке снимков поверхности Луны, сделанных космическими кораблями «Рэйнджер» и «Сервейер».

Рис. 1. Рентгеновские снимки сосудов, до обработки и после.

Метод усиления контрастности, первоначально разработанный для расшифровки фотографий Луны, полученных кораблями «Маринер», «Рейнджер» и «Сервейер», в настоящее время применяют и в медицинской рентгенографии. На двух рентгеновских снимках одна и та же часть черепа человека. Левый снимок – до специальной обработки, правый – после специальной обработки, в результате которой проявились кровеносные сосуды, невидимые на левом снимке

Далее ввели градацию яркости изображений на снимках, которой соответствовали сигналы разной силы от 0 (что соответствует уровню белого фона) до 63 (черный фон). Каждый снимок развертывался в 600 строк с 600 точками, и каждую точку нумеровали и хранили в системе памяти цифрового вычислительного устройства. Было установлено, что снимки можно сделать более ясными, изменяя контрастность каждой точки и приписывая ей новую величину. Специальное устройство преобразовывало эти величины в новые сигналы напряжения, и в результате печатания строки за строкой получались более четкие фотографии поверхности Марса и Луны.

Использовав этот метод при обработке рентгеновских снимков, получили поразительные результаты. На снимках четко проявились ранее неясные кровеносные сосуды (Рис. 1). Благодаря этому врачи могут теперь более точно определять начало ракового заболевания, начало развития болезни сердца и других болезней. Так космическая техника вооружила медицину новым средством диагностики.

4. Слуховые аппараты.

Много новых приборов врачи получили в результате развития электроники, предусмотренного программами космических исследований. Как уже говорилось, микроминиатюризация позволила создать малогабаритные, прочные, легкие и надежные узлы радиооборудования для использования в условиях космического полета. Интегральные схемы размером не больше булавочной головки позволяют в настоящее время создавать слуховые аппараты с автономным питанием, которые помещаются в ушной раковине. Отпала необходимость в больших неуклюжих и тяжелых устройствах с проводами, батарейками, микрофонами и динамиками, которые человек вынужден был носить. Слуховой аппарат космического века весит около 3 г, по размеру он чуть больше таблетки аспирина.

Электронные приборы больших размеров также применяются в медицине. Так, в процессе изыскания способов, пользуясь которыми космонавты могли бы осуществлять маневрирование космическим кораблем, подавая команды голосом, была создана изображенная выше установка. Ее с успехом используют при обучении речи умственно отсталых детей и глухонемых, а также для устранения дефектов речи у заик. Эта установка анализирует звуки речи и на экране осциллографа воспроизводит сигналы, соответствующие отдельным гласным звукам. Глухой человек видит на этом экране отметку, соответствующую произносимому им звуку, и если она находится не в том месте экрана, где ей полагается быть, то он делает необходимую поправку в своем произношении и добивается его правильности.

Рис. 2. Глухая девочка учится говорить.

Девятилетняя девочка, глухая от рождения, говоря в микрофон, наблюдает, в каком месте на экране осциллографа появляется соответствующий электрический сигнал(Рис. 2). Этот прибор очень ценен для обучения хорошей дикции глухих людей, которые с его помощью могут визуально определять качество произносимых ими звуков. Прибор создан учеными в результате исследований, связанных с подачей голосом команд электронно-вычислительному устройству, находящемуся на борту космического корабля

5. Космическая помощь при подагре.

Другим интересным примером того, как специалисты авиационно-космической медицины, совершенствуя системы биотелеметрии, помогают своим коллегам-врачам, является специальный датчик, изобретенный инженерами фирмы «Роял эйркрафт истеблишмент» в Фарнборо, графство Гэмпшир, Великобритания. Врачей Королевской национальной ортопедической клиники интересовало, можно ли разработать какое-либо телеметрическое оборудование, чтобы с его помощью измерять нагрузки, действующие на подагрические тазобедренные суставы. Зная эти нагрузки, ученые могли бы следить за развитием болезни и определять эффективность лечения. Эти данные можно было бы использовать также при конструировании искусственных тазобедренных суставов. Конструкторы в Фарнборо создали обувь, в подошву которой вмонтирован элемент, чувствительный к давлению. При ходьбе в такой обуви в катушке, идущей вокруг подошвы, генерируются сигналы, усиливаемые смонтированной в каблуке миниатюрной телеметрической установкой. Сигналы передаются к антенне, находящейся в конце комнаты.

6. Техническая помощь в области кардиологии.

От датчиков для измерения давления на модели летательных аппаратов при испытании их в аэродинамической трубе произошел миниатюрный приборчик — крошечный манометр для измерения давления в сердце по размеру меньше булавочной головки (диаметр меньше 1,3 мм); его можно ввести в левый желудочек сердца через вену в паху. Благодаря своей миниатюрности и высокой чувствительности он особенно полезен для обследования детей. Таким образом, врачи могут теперь измерять кровяное давление даже внутри сердца грудного ребенка, что раньше было совершенно невозможно. Поскольку этот зонд очень мал, он при движении к сердцу не причиняет пациенту боли или неудобства. Величина давления крови в сердце в форме электрических сигналов передается по очень тонким проводникам и воспроизводится на экране осциллографа или записывается на бумаге. С помощью этого датчика, достаточно миниатюрного, чтобы проходить через иглу для подкожных инъекций, можно обнаруживать изменения в величине кровяного давления, лежащие в диапазоне 0—200 мм рт. ст., с точностью до 1 мм рт. ст. Пластмассовая оболочка датчика совместима с кровью и во время прохождения по вене не вызывает повреждений.

Рис.3. Сверхчувствительный точный кардиограф для регистрации движений сердца, смонтированный на медицинском столе с воздушными подшипниками.

Принцип воздушного подшипника, долгое время используемый в акселерометрах и гироскопах систем наведения и управления космических кораблей для уменьшения трения, тоже был использован инженерами авиационно-космической промышленности для применения в медицине. Созданный на его основе баллистокардиограф, например, позволяет производить очень точные исследования динамики сердца. Он представляет собой по существу платформу на воздушной подушке (Рис.3). Воздушная подушка изолирует эту платформу от всех источников вибрации и перемещений, кроме ударов сердца. На высокочувствительные датчики, воспринимающие движение платформы под влиянием работы сердца, не влияют на проходящий транспорт, ни перевозки тяжелого оборудования в коридорах клиники, ни даже шаги персонала в помещении, где установлен баллистокардиограф.

7. Космические технологии на борьбу с вирусом птичьего гриппа.

Российские космические технологии намерена использовать французская компания "Эр ин спейс" для защиты иммунодефицитных больных и для борьбы с вирусом птичьего гриппа.

Внимание французских медицинских специалистов привлекли российские методики плазменной очистки воздуха от биологического загрязнения на космических станциях. Они были разработаны еще в 90-е годы минувшего века и с успехом использовались на орбитальном комплексе "Мир". С апреля 2001 года такие устройства применяются и для очистки воздуха в российском сегменте Международной космической станции.

Французская компания "Эр ин спейс" адаптировала их к наземным госпитальным условиям с помощью Европейского космического агентства, осуществляющего масштабную программу передачи космических технологий. Сертификация оборудования проводилась в Лаборатории вирусологии в Лионе. По словам специалистов российское изобретение позволяет, в частности, полностью уничтожать в воздухе вирусы птичьего гриппа даже при сильной их концентрации.

По мнению французских экспертов, в случае пандемии птичьего гриппа с помощью таких технологий можно быстро переоборудовать под госпиталя, к примеру, помещения школ. Разработка также может с успехом использоваться для стерилизации операционных и лабораторных помещений, подчеркивают специалисты.

8. Реабилитационный костюм «Регент» и аппарат «Корвит»

Для восстановления двигательной активности был создан уникальный в своем роде прибор, выполненный в виде лечебного костюма. Прибор получил название реабилитационного костюма «Регент». Основой прибора стал космический костюм «Пингвин», применяемый для профилактики побочного действия невесомости на организм человека во время космического полета. Костюм «Регент» применяется для реабилитации больных после перенесенных острых нарушений мозгового кровообращения и черепно-мозговых травм. Его можно использовать как взрослым, так и детям.

Костюм «Регент» состоит из отдельных модулей, которые можно применять на отдельные части тела. Каждый из модулей создает необходимую нагрузку на ту или иную группу мышц, оказывая тренирующее действие. Применение костюма позволяет более эффективно проводить восстановительное лечение, сократив при этом время реабилитации. Прибор безопасен, физиологичен, комфортен в применении. Его можно использовать в условиях стационара, а при необходимости — дома. Костюм оказывает положительное действие на опорно-двигательный аппарат и нервную систему, благодаря чему происходит восстановление не только движений и их координации, а и улучшение речи, зрения.

Уникальным прибором является аппарат «Корвит», разработанный в Центре космической медицины. Действие аппарата заключается в имитации опорных реакций стоп. Аппарат состоит из двух пневмокамер, выполненных в форме обуви. Камеры подключаются к блоку питания и генератору импульсных режимов. Прибор действует на зоны плюсны и пятки, стимулирует опорные зоны стоп, безусловные рефлексы и нормализует мышечный тонус. В результате применения аппарата «Корвит» моделируется ходьба и бег, что значительно ускоряет реабилитацию организма после длительного постельного режима с вынужденной неподвижностью.

Применение аппарата «Корвит» показано при состояниях после перенесенных травм, заболеваний опорно-двигательного аппарата и нервной системы: инсульта, детском церебральном параличе, черепно-мозговых травмах и другой патологии.

Костюм «регент» и аппарат «Корвит» успешно используются в Центре реабилитации для восстановительного лечения пациентов с разной патологией и разных возрастных групп. Применение приборов безопасно, эффективно, не имеет противопоказаний и не нуждается в сложном обслуживании. Процедуры с данными приборами проводятся под наблюдением врача. Использование их в восстановительном лечении позволяет ускорить появление положительной динамики в результате активизации коры головного мозга, повышения чувствительности, снижения спастичности мышц и восстановления нарушенных функций.

9. Сухая иммерсия.

Свое название «сухая иммерсия» (СИ) метод получил потому, что тело человека, погруженное в водную среду, не соприкасается с ней за счет использования водонепроницаемой эластичной пленки. Площадь пленки значительно превышает площадь зеркала воды, за счет чего человек оказывается свободно «подвешенным» в толще воды. Происходит уравновешивание давления, оказываемого на различные части тела.

Тем самым воссоздаются условия, наиболее приближенные к невесомости. При уменьшении сил гравитации уменьшается деформация клеток, тканей и органов. Вместе с этим наблюдается перераспределение крови и лимфы, так же снимается весовая нагрузка с тела и конечностей. В процессе проведения сеанса сухой иммерсии (СИ) отмечается повышение активности иммунного статуса - метод способствует нормализации функциональной активности Т-хелперов и профилактики кровоизлияний. Если эффективность СИ при ДЦП давно доказана и является неоспоримой, то ее применение при ЗПРР остается хотя и изученной, но не так широко применяемой на практике. А напрасно: у детей, прошедших комбинированное лечение аутонейритотерапии и СИ с диагнозами ЗПРР, ММД, СДВГ, АУТИЗМ, ОЛИГОФРЕНИЯ в нашей клинике, отмечалась хорошая положительная динамика.

Перераспределение жидких сред организма и исчезновение обычных для человека точек опоры приводят к физиологическому перераспределению искаженного патологически усиленного беспрерывного сигнала с периферии, который регистрируется в различных отделах головного мозга как застойный очаг возбуждения, и дает неправильную информацию об окружающей действительности у детей с диагнозами ЗПРР, ММД, СДВГ, АУТИЗМ, ОЛИГОФРЕНИЯ.

Искаженная информация с периферии, нарушая циклические процессы восприятия, анализа и реализации полученной информации, приводит к неадекватным реакциям ребенка и проявляется различными неадекватными эмоциональными всплесками: плаксивостью, истеричностью или, наоборот, заторможенностью. Такие дети либо плохо засыпают и беспокойно спят, либо поздно просыпаются.

По данным опросных листов в 54% случаев (от всего числа обследованных), родители отметили, что уже после первых сеансов СИ дети стали спать спокойно по ночам, стали более выдержанными, усидчивыми, исполнительными.

Нормализация сна является тем дополнительным критерием, который свидетельствует о положительной динамике реабилитации, восстановлении нарушений в психо-эмоциональной сфере, купировании гипердинамических синдромов. После окончания лечения педагоги, с которыми занимались дети, также отмечали у них большее усвоение информации за счет уменьшения гиперактивности, увеличения внимания и усидчивости.

Важно, отметить, что чувство сонливости и расслабленности может возникнуть и сразу после сеансов СИ, что непривычно и пугает родителей. Однако это также является положительным критерием, свидетельствующим о

правильной динамике реабилитационного процесса.

На фоне проводимой реабилитации с СИ у больных детей отмечалось восстановление вегетативных реакций. У детей становились теплыми руки и ноги, которые до этого были «холодными». Восстанавливалась адекватная кожная чувствительность. В 25% случаев родители отмечали улучшения слуха и вкусовых ощущений. Последнее способствовало нормализации аппетита у детей и особенно расширению пищевого диапазона у аутичных детей.

Таким образом, правильное сочетание применения аутонейритотерапии и технологии СИ является основным критерием успешности реабилитационного процесса положительных изменений в психомоторной активности детей с задержками в психоречевом развитии, что подтверждается положительной динамикой клинической картины и инструментальными методами исследований. Данная методика является базовым компонентом для комплексной реабилитации больных с ЗПРР.

10. Заключение.

Медицина, как известно, никогда с легкостью не принимала нововведений. Но поскольку медицинский персонал активно участвует в осуществлении программ пилотируемых космических полетов на всех их этапах, то вполне объяснимо, почему эта в основе своей достаточно консервативная область знаний, столь легко заимствует плоды развития такого дерзкого новопришельца в науке, как космонавтика.

Часто попадающие к врачам новые разработки лишь условно можно отнести к области авиационно-космических исследований. В этом случае технология авиационно-космической промышленности играет роль ускорителя передачи информации, без которого весь процесс проходил бы гораздо медленнее.

11. Список литературы.

1. http://www.aif.ru
2. Информационный портал новостей http://www.subscribe.ru
3. "Космическая техника" / под ред. К. Гэтланда, М.: Мир, 1986
4. Информационный портал новостей http://top.rbc.ru