Применение информационных технологий в хирургии

Введение

В фильме “Матрица. Перезагрузка” герой говорит: “Одни машины помогают нам жить, а другие убивают нас. Любопытно, правда? Способность даровать жизнь и лишать ее”. Безусловно, что эта фраза заставляет задуматься каждого из нас.
ИТ-технологии с каждым днем все больше входят в нашу повседневную жизнь, становятся ее неотъемлемой частью. Многие из нас не представляют свою жизнь без компьютеров, смартфонов, особенно без Интернета, с помощью которого мы можем общаться, работать, развлекаться. И, действительно, сегодня эта очевидная тенденция. Не вызывает никаких сомнений тот факт, что ИТ-технологии нам нужны. Однако сегодня этот вопрос стоит уже по-другому: “Возможно ли сегодня существование без информационных технологий?”.
Так, в настоящее время достаточно сложно представить эффективную работу медицинского учреждения, в частности хирургии, которая оказывает специализированную и высокотехнологичную помощь без внедрения во все сферы его деятельности цифровых и информационных технологий, в том числе опережающего развития.
Актуальность работы состоит в том, что медицина высоких технологий в настоящий период представляет собой одну из самых динамично развивающихся отраслей именно благодаря активному внедрению инновационного оборудования на базе информационных технологий в непосредственную практику. При этом отличительной чертой, представляющей из себя своеобразную визитную карточку ведущих направлений в хирургии, является сочетаний автоматизации процессов с использованием информационных технологий.
Соответственно, исследование возможностей внедрения информационных технологий, к примеру, при эксплуатации высокотехнологического медицинского оборудования, как роботизированные и реабилитационные хирургические комплексы, а также навигационные системы, представляются очень актуальными, а главное востребованными в клинической практике.
Цель работы – анализ применения информационных технологий в хирургии. Поставленная цель предполагает решение следующих задач:
рассмотреть хирургию до появления информационных технологий;
исследовать с чего началось внедрение информационных технологий в хирургию;
проанализировать особенности применения IT в хирургии;
рассмотреть положительные и отрицательные стороны с приходом информационных технологий в хирургию;
исследовать основные хирургические IT-технологии, находящиеся в стадии разработки;
проанализировать будущее хирургии и IT-технологий.
При написании работы использовались такие методы, как теоретическое обоснование темы, изучение научных источников, а также их сравнительный анализ.


1 Хирургия до появления ИТ
Начнем с того, что у современной хирургии имеется своя дата рождения – 16 октября 1846 года. В этот день зубной врач William P. Morton в главной больнице Массачусетса серным эфиром усыпил молодого человека, которому проводилась операция по удалению сосудистой опухоли верхней челюсти. Именно с того момента хирургия в своем развитии прошла несколько этапов: от изобретения эфира, использования асептики и антисептики до современных высокотехнологичных способов лечения сложных заболеваний.
Здесь необходимо отметить, что хирургия, проникнув в тайны человеческого тела и его психики за последние 100 лет спасения жизни людей совершила огромный шаг вперед. Хирургия не только научилась бороться с различными инфекционными заболеваниями, но и разработала такое направление, как хирургическая пластика, освоила инновационные средства хирургического вмешательства, шла нога в ногу с последними достижениями миниатюризации.
Благодаря чему мы больше не болеем оспой, чумой, знаем, как пересаживать сердце. Все это, в свою очередь, привело к тому, что в течение XX века средняя продолжительность жизни на планете возросла с 35 до 65 лет.
Для России проблемы интеграции информационных технологий и хирургии являются наиболее острыми, потому что в отличие от большинства других развитых стран, наша страна имела немало препятствий на пути к своему инновационному развитию. Это и отсутствие веры в то, что высокие технологии могут принести пользу, и отсутствие инновационной направленности в самой политике государства, а также неумение нашего общества относится к инновациям адекватно, - все это формировалось и накапливалось постепенно. В итоге на сегодняшний день весь перечень отнюдь не всех перечисленных проблем встал перед Россией «во весь рост».
При этом именно информационные технологии являются инструментом поддержки принятия решений в хирургии, а также снижения информационной нагрузки на правление на прикладном уровне.
2 С чего началось внедрение ИТ в хирургию
Внедрение информационных технологий в хирургию началось с того момента, когда пришло понимание, что современные информационные технологии все больше в данной сфере стали не столько удобными, сколько необходимыми. Благодаря использованию информационных технологий в хирургии, медицина приобрела совершенно новые свои черты.
Так, уже в конце XX века стало очевидно, что большинство медицинских исследований не могут обойтись без непосредственной помощи компьютера, а также специального программного обеспечения к нему. Данный процесс сопряжен со значительными изменениями как в медицинской теории, так и практике.
Отметим, что за последние два десятилетия клиническая практика обогатилась совершенного новым направлением, которое получило название щадящей или мини инвазивной хирургии (МИХ) [2, с. 5]. Актуальной при этом является и проблема внедрения и непосредственного использования данных высоких технологий на благо хирургии сегодня.
Так, под термином «высокие технологии» (Hi-Tech от английского high technology) условно понимают наиболее наукоемкие, многоцелевые и, безусловно, многофункциональные технологии, отражающие в себе ценность нововведений, которые влияют, прежде всего, на экономические и социокультурные системы [6, с. 305].
В свою очередь, в связи с высокими требованиями хирургов на современном этапе, которые полностью не могут быть удовлетворены эндовидеохирургическими технологиями, а также в большинстве своем исчерпанными оперативными возможностями в рамках лапаро-и торакоскопии, с одной стороны, и новыми технологическими разработками ученых и инженеров последних лет - с другой, появились реальные предпосылки для появления робототехники

. Данный революционный рубеж развития был достигнут в конце 90-х годов прошлого века с внедрением роботизированных хирургических комплексов, о чем будет рассказано в следующе разделе работы.
3 Как применяются IT в хирургии
Начнем с того, что существенным прогрессом, как считает большинство специалистов, в сравнении с эндовидеохирургией стала возможность объемного (3D), а также увеличенного изображения операционного поля высокого разрешения [2, с. 5]. Так, благодаря этому, все движения рук оператора осуществляются роботизированным хирургическим комплексом в максимально точные движения операционных инструментов.
Кроме этого, семь степеней свободы движения манипуляторов предоставляют хирургу-оператору невероятные технические возможности, а комфортные условия с удобным положением, то есть работа сидя, обеспечивает консоль хирурга (рисунок 1).

Рисунок 1 – Консоль хирурга
Нельзя не сказать о том, что применяемые в российской хирургии системы компьютерной навигации или другими словами хирургической ассистенции весьма неплохо зарекомендовали себя при непосредственном проведении высокотехнологических операций. Необходимо отметить, что возможности компьютерной навигации являются органичным дополнением навыков квалифицированного хирурга, при этом ее ключевая цель состоит в оптимизации результатов эндопротезирования суставов, а также обеспечение сложных корригирующих операций.
Далее, хотелось бы сказать еще об одной информационной технологии в хирургии. Так, ключевым принципом навигируемой хирургии является необходимость верификации кончика инструмента в точке изображения КТ/МРТ. Расстояние между точкой приложения и изображением КТ/МРТ должно быть верифицировано (рисунок 2).

Рисунок 2 - Нейронавигационная хирургическая система
Благодаря совмещению навигационной системы с цифровым электронно-оптическим преобразователем предоставляет уникальную возможность проводить операции на позвоночнике с применением стабилизирующих систем на новом уровне.
Как можно видеть, с каждым годом появляются новые информационные технологии, совершенствуются старые, тем самым улучшая качество жизни человека. Создаются гаджеты, способные контролировать в режиме реального времени показатели физического состояния человеческого организма. В России разработали робота-хирурга (рисунок 3), который может проводить дистанционные операции [5]. Он уже готов к серийному выпуску.

Рисунок 3 – Робот-хирург
Так, американцы в 2000 году создали систему da Vinci. В течение десяти лет в хирургии работали над роботом-ассистентом. И вот благодаря долгим трудам и существенным финансовым вложениям da Vinci стал монополистом на рынке медицинской робототехники. Так, только в за 2015 год общий доход превысил более чем два с половиной миллиарда долларов. При этом стоимость одного аппарата доходит до четырех миллионов долларов. В добавок ко всему отдельно закупается программа и одноразовые инструменты.
В России насчитывается около 30 таких роботов. По подсчетам, Россия потратила на американские машины свыше ста миллионов долларов. Так, хирургами из Краснодарской краевой клинической больницы № 1 была успешна проведена операция по пересадке почки с помощью роботизированной системы da Vinci (рисунок 4).
Хирурги больницы говорят о том, что операция прошла успешна, а участие робота только привнесла уверенности в том, что пересажанная почка сможет быстро восстановить все необходимые функции. Как можно заметить, высокая наукоемкость, подразумевающая существенное увеличение доли научных знаний по всей их совокупности, применяемых в технологии, выступает одной из ключевых характеристик высоких технологий.

Рисунок 4 - Оперирующая часть роботизированной системы (слева) и пульт хирурга-оператора (справа)
Представители медучреждения рассказали, что работают вместе с хирургической системой da Vinci уже не первый год: активное применение робота началось в 2014 году. Для дистанционной работы с роботом врачи используют специальные джойстики, а также 3D-изображение операционного поля на экране.


4 Положительные и отрицательные стороны с приходом IT в хирургию
Как уже было упомянуто выше, медицина является еще одной сферой, в которой благодаря развитию и внедрению современных ИТ был сделан большой прорыв. Так, помочь врачу выявить проблему на ранней стадии помогают различные аппараты, которые с высокой точностью исследуют каждую клетку нашего организма.
Возможность проведения сложных операций на жизненно важные органы помогает спасать людям жизни - ведь от чего раньше умирали - сегодня легко лечится. Все это осуществляется опять же благодаря информационным технологиям. Также заметим, что в регионах сегодня появляются реанимобили, которые оснащены современной техникой, способной больному дать шанс на жизнь.
Таким образом, приход информационных технологий в сфере здравоохранения является сегодня символом новой эры в медицине [3, с. 55].
Если подробно анализировать роль информационных технологий сегодня, то, безусловно, факт наступления эры информационных технологий нельзя опровергнуть, и зависимость человека от них просто огромно. Мы подводим к тому, что человечество, в силу динамического роста и стремления к продолжительной, комфортной и безопасной жизни, не сможет отказаться от производных технологического прогресса. Поэтому, хотелось бы сказать, что каждый индивидум должен четко осознавать зависимость развития человеческой цивилизации с помощью ИТ напрямую зависит от количественного проявления форм влияния этих технологий на жизнедеятельность социума.
Процесс широкого внедрения информационно-коммуникационных технологий в здравоохранение России на всех уровнях идет полным ходом