CC BY
30
Статья
ка. Графики над горизонтальной линией свидетельствуют об умеренной жесткости материала объекта (0,63 условных единиц).
Селезенка пропальпирована исследователем и идентифицирована как мягкая дольчатая структура с участком жесткого вкрапления. Произведено измерение №3. На графике (рис., №3) все линии ниже оси абсцисс расходятся, что соответствует расположению участка значительной плотности. Графики над горизонтальной линией свидетельствуют о включении в объект участка высокой жесткости (кальцинат) (1,32 условные единицы).
Эти примеры показывает возможности нашего аппарата при проведении лапароскопического исследования.
Выводы. Экспериментальная апробация отдельных элементов тактильного телехирургического комплекса показывает возможности изучения плотности тканей органов брюшной полости и забрюшинного пространства.
Литература
1. А. С. Бронштейн // Эндоскопия, эндохирургия, литотрип-сия.- М.: Медпрактика, 2002.- 124 с.
2. С.И. Емельянов. Иллюстрированное руководство по эндоскопической хирургии.- М.: Медицинское информационное агентство, 2004.- 218 с.
3. И. В. Федоров и др. Эндоскопическая хирургия / Под ред. В. С. Савельева, В. И. Сергиенко.- М.: ГЭОТАР Медицина, 1998.- 351 с.
4. В.М. Буданов и др. // ВНМТ.- XXIII, №1.- С. 126.
УДК 612.88;612.386
ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТАКТИЛЬНОГО ТЕЛЕХИРУРГИЧЕСКОГО РОБОТОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ПРИ ОБСЛЕДОВАНИИ ВЕРХНИХ ОТДЕЛОВ ЖЕЛУДОЧНОКИШЕЧНОГО ТРАКТА
В.М. БУДАНОВ, Ю.Ю.КОЗОРЕЗОВ, Ю.Г.МАРТЫНЕНКО, Ю.Л.ПЕРОВ, М.Э.СОКОЛОВ, М. ФРЛЕТА
Введение. С 70-х гг. 20 века эндоскопические исследования, выполняемые гибкими оптоволоконными инструментами, заняли прочное место в диагностике и лечении заболеваний органов ЖКТ, мочеполовой системы, бронхиального дерева.
Операции по поводу желчно-каменной болезни, заболеваний женской половой сферы, хронического аппендицита и многие другие сегодня почти повсеместно выполняются с использованием лапароскопического инструментария [1]. Все многообразие эндоскопических операций и манипуляций, выполняемых как внутри органов (гастроскопия, бронхоскопия), так и с проникновением в полости с повреждением кожных покровов (лапароскопия, торакоскопия) выполняются только под визуальным контролем [3-4]. Но значительный объем информации оказывается невоспринятой исследователем, т.к. она может быть получена при осязании органа и ткани с оценкой ее однородности и плотности. Поэтому необходима научно-практическая разработка и теоретическое исследование задач телехирургии, связанных с созданием манипуляционных систем с силомоментным очувствлением. Надо построить математическую модель и прототип телетактильного робототехнического комплекса для диагностических и лечебных манипуляций, создать алгоритмы управления робототехническим комплексом и провести их отработку на реальных прототипах. Необходимо внедрение технологии виртуальной реальности для дистанционной передачи в реальном времени тактильных ощущений. Проект требует подхода с учетом медицинского, физического, биотехнологического и управленческого аспектов проблемы.
Цель работы - расширение возможностей исследования подлежащей ткани, находящейся в зоне эндоскопического осмотра, на предмет ее однородности и плотности с созданием у исследователя эффекта, сходного с непосредственным осязанием осматриваемого объекта путем создания тактильного телехирургического робототехнического комплекса [2, 5-6].
Задачи исследования на 1-м этапе: изучение условий и определение параметров функционирования комплекса тактильной диагностики; создание преобразователя тактильных ощущений в
электрический сигнал; создание компьютерной программы оценки полученной информации; экспериментальная апробация ряда элементов тактильного телехирургического комплекса
Материал и методы исследований. Для определения биотехнологических параметров тактильного телехирургического комплекса был создан опытный комплекс. На его контактирующей поверхности установлены датчики, выполненные в виде упругих камер, заполненных воспринимающей давление средой, причем эти камеры-датчики размещены по площади так, что фиксируют раздельно плотность и неоднородность участков биоткани с эффектом «осязания», регистрируемого «цифровым» способом компьютерной системой фиксации и обработки данных с возможностью динамического сопоставления.
Рис.1 Принципиальная схема устройства: Пт - потенциометр, Дв - двигатель, Р - рычаг, Г - тензометрический однокомпонентный силоизмерительный датчик, Т - тактильный датчик, ДД - миниатюрными датчиками давления, УС - усилитель.
На рис. 1 представлена блок-схема устройства для реализации способа, а именно та его часть, которая связана с получением первичных данных и их регистрацией. С помощью потенциометра Пт оператор управляет положением выходного вала двигателя Дв и перемещением правого конца рычага Р через кривошипношатунную передачу. Длина рычага велика по сравнению с размером кривошипа, рычаг находится вблизи горизонтального положения, поэтому движение его правого (рабочего) конца близко к вертикальному, к которому жестко прикреплены последовательно тензометрический однокомпонентный силоизмерительный датчик Б и тактильный датчик Т. Тактильный датчик имеет 5 полостей, соединенных с миниатюрными датчиками давления ДД. Усилитель УС наращивает слабые электрические сигналы датчиков давления и силоизмерительного до величин, лежащих в рабочем диапазоне аналого-цифрового преобразователя контроллера, используемого в составе системы. Потенциометром задается вертикальное перемещение тактильного датчика, через который идет механическая деформация образца. Есть возможность регистрации давлений в полостях тактильного датчика и вертикальной компоненты силы, приложенной к объекту.
Рис. 2. Устройство тактильного элемента (2а - сечение, перпендикулярное плоскости рис. 1; 2б - вид снизу; 2в - общий вид)
Датчик (рис.2) выполнен из мягких полимерных трубок, наклеенных на пластину. С одной стороны трубки запаяны, а с другой - соединяются с датчиками давления посредством более
В.М. Буданов, Ю.Ю.Козорезов, Ю.Г. Мартыненко и др.
жестких трубок меньшего диаметра. Пространство между трубками заполнено упругим материалом, который образует плоскую чувствительную поверхность. Давления в полостях трубок датчика определяются их деформацией, которая зависит от структуры объекта исследования. Если эластичный объект содержит твердое включение размером, соизмеримым с объемом полости, то при деформации объекта в полостях, контактирующих с этим включением, возникает большее изменение давления, чем в прочих.
I
|cAn | |bdm і
Контроллер Motorola MPC-555
I АЦП І І ШИМ I
Рис. З. Структура системы управления экспериментального комплекса
На рис. 3 приведена структура системы управления экспериментального комплекса. Ее центральным элементом является контроллер на базе процессора Motorola, обеспечивающий связь с аппаратурой и персональным компьютером. Для загрузки программы используется отладочный порт контроллера, взаимодействующий с портом персонального компьютера. Программа работы контроллера обеспечивает циклическое с периодом 0.1 с выполнение следующих операций: аналого-цифровое преобразование сигналов с потенциометра, силового датчика и датчиков давления; пересылка полученной информации на PC; формирование управляющего сигнала на двигатель в соответствии с положением потенциометра. Программа, работающая на PC, обеспечивает функции: текущий вывод цифровой информации с датчиков для проверки их работы и настройки;) регистрацию информации в течение 5 с (времени, достаточного для проведения исследования и записи в файл) графическое представление записанной информации в виде развертки по времени сигналов со всех датчиков. Проведение одного исследования состоит в том, что, задав режим записи, оператор с помощью потенциометра управляет движением двигателя и перемещает тактильный датчик вниз, контролируя на мониторе значение создаваемой силы. По достижении нужного значения силы идет возврат механизма в исходное состояние. После представления записанной информации в виде графиков, она может быть сохранена в файл. В момент, когда тактильный датчик находится в контакте с объектом исследования, вычисляется отношение среднего значения по всем датчикам давления к величине возникающей силы, и далее это отношение усредняется по времени. Этот критерий позволяет получить усредненную оценку плотности образца.
Результаты исследования. Возможность осязания с использованием нашего аппарата исследована на опыте. Было надо сравнить объективные данные, «считанные» нашим датчиком и зафиксированные компьютером и субъективные данные, полученные при осязании исследователем. Все эти данные были получены нами при патолого-анатомическом исследовании.
Пищевод, желудок, 12-перстная кишка, тонкая и толстая кишка извлечены по методу Шора. Участок пищевода пропаль-пирован и идентифицирован как «мягкая мышечная пластина с эластической складкой». Участок пищевода помещен в наше устройство, осуществлено измерение № 1 (измер. №1). На представленном графике (рис.4, №1.) ниже оси абсцисс видны пять почти сливающихся между собой линий. Каждая из них отражает сведения, полученные нами с искусственных осязательных рецепторов. Участок, расположенный под верхним рецептором более мягкий, он оказывает меньшее сопротивление давлению. Участки под остальными рецепторами более плотные. Осязательная функция зависит как от свойств самой ткани, так и силы
и скорости нажатия. Графики над горизонтальной линией отражают перемещение контактной площадки прибора и проекцию главного вектора силы давления на изучаемый объект. Эти графики говорят о жесткости материала (0,96 условных единиц).
Исследователем пропальпирована стенка желудка и идентифицирована как «более плотная эластическая мышечная пластина с эластичной расправляемой складкой». Участок желудка помещен в устройство, осуществлено измер. № 2. На представленном графике (рис.4., №2) верхняя линия, расположенная ниже оси абсцисс более пологая, она показывает, что участок меньшее сопротивление давлению. Участки под остальными рецепторами более плотные. Упругость желудка большая, нежели чем упругость пищевода. Математическая обработка графика над горизонтальной линией свидетельствуют об умеренной жесткости материала объекта (0,28 условных единиц).
Стенка привратника пропальпирована и идентифицирована как «плотная мышечная пластина «со ступенькой». Участок привратника помещен в патентуемое устройство, осуществлено измер. № 3. На представленном графике (рис.4, №3) ниже оси абсцисс выделяется участок более жесткий, чем под остальными датчиками. Эта часть и воспринимается исследователем как «ступенька» и соответствует более плотному мышечному образованию. Графики над горизонтальной линией свидетельствуют о жесткости материала объекта (0,87 условных единиц).
Исследователем пропальпирована стенка 12-перстной кишки. Случай идентифицирован как мягкая эластическая пластина с легко расправляемой складкой. Участок помещен в патентуемое устройство, осуществлено измер. № 4. На представленном графике (рис.4, №4) ниже оси абсцисс все линии почти сливаются в единое целое, что свидетельствует об эластическом характере образца. Данные сходны с данными, полученными при исследовании пищевода. Графики над горизонтальной линией свидетельствуют об умеренной жесткости материала объекта (0,65 условных единиц). Дальнейшее совершенствование тактильного теле-
Краткое сообщение
хирургического комплекса позволит внедрить данную технологию в лапароскопическую хирургию, в качестве незаменимого диагностического и хирургического инструмента - лапарохапти-ка [7] (рис.5). Уменьшение размеров блока микросборки датчиков давления (рис. 6) позволит в дальнейшем применить эту технологию в оценке таких жизненно важных параметров, как наполнение и напряжение пульса и характеристик пульсовой волны.
Рис. 5 Внешний вид лапарохаптика
Рис. 6 . Блок микросборки датчиков давления
Выводы. Созданный нами тактильный телехирургический робототехнический комплекс функционален. Он позволяет воспринять, дифференцировать и преобразовать тактильные ощущения в электрический сигнал. Оценка однородности и плотности подлежащей ткани создает у исследователя эффект, сходный с осязанием осматриваемого объекта. Созданная компьютерная программа позволяет оценить полученную информацию. Апробация ряда элементов тактильного телехирургического комплекса показывает возможность его использования при проведении эндоскопических исследований верхних отделов ЖКТ
Литература
1. Бронштейн А.С. Эндоскопия, эндохирургия, литотрип-сия.- М.: Медпрактика, 2002.- 124 с.
2. Гурфинкель Е.В., Формальский А.М. // Изв. АН. Теория и системы управления.- 1996.- № 1.- С.150-158.
3. С.И. Емельянов. Иллюстрированное руководство по эндоскопической хирургии.- М.: Медицинское информационное агентство, 2004.- 218 с.
4. И. В. Федоров и др. Эндоскопическая хирургия / Под ред. В. С. Савельева, В. И. Сергиенко.- М.: ГЭОТАр Медицина, 1998.- 351 с.
5. Gorinevsky, D.M. et al. Force Control of Robotics Systems.-CRC Press, Boca Raton, New York, 1997.- 350 p.
6. Stone R.J.// Advanced human-system interfaces for telerobotics using virtual reality and telepresence technology // Proc. Int.Conf. on Advanced Robotics. Pisa, Italy.- 1991. June.
7. Садовничий В.А и др. // Технология живых систем-2005.- Т.2, №4-5.- С.3-032132110.
POSSIBILITY OF THE APPLICATION OF TACTILE TELESURGICAL ROBOTOTECHNICAL SYSTEM FOR THE SUPERIOR SECTIONS OF GASTROINTESTINAL TRACT EXAMINATION
V.M. BUDANOV, YU.YU. KOZOREZOV, YU.G. MARTINENKO, YU.L. PEROV, M.E. SOKOLOV, M. FRLETA
Summary
Being made the tactile telesurgical robototechnical system is functional. This system allowes to perceive, to differentiate, to transform tne tactile sensations in electric signal. Evaluation of homogene-
ity and density of the liable tissue produces the similar effect with direct touch of the inspected object. This system can be use for endoscopy examination of superior sections of gastrointestinal tract.
Key words: telesurgical robototechnical system
УДК: 618.173.14-079.4-073.48
ПРИМЕНЕНИЕ ЭХОГРАФИИ В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКЕ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЭНДОМЕТРИЯ У ЖЕНЩИН В ПЕРИ- И ПОСТМЕНОПАУЗЕ
Введение. Диагностика внутриматочной патологии -актуальная проблема гинекологии. К числу распространённых патологических состояний матки относятся гиперпластические процессы и рак эндометрия. Внимания заслуживают длительно существующие, часто рецидивирующие гиперпластические процессы, тесная связь которых отмечается с развитием инвазивного рака матки [1, 3]. Заболеваемость раком тела матки (РТМ) выросла на 55 %, занимая 1-е место среди злокачественных опухолей женской половой сферы в пери- и постменопаузе и 4-е место в общей структуре онкологических заболеваний [2, 4].
Метод УЗ-исследования органов малого таза у женщин является важнейшей частью диагностического алгоритма в современной гинекологической практике. Преобладающее большинство больных РТМ страдают ожирением, в связи с чем трансабдоминальное ультразвуковое сканирование внутренних половых органов затруднено. Оптимальным способом УЗ-оценки состояния эндометрия является трансвагинальное сканирование, обеспечивающее высокое качество изображения слизистой полости матки. Трансвагинальное исследование позволяет лучше оценить М-эхо, его толщину, структуру. Высокая информативность, неинвазивность, простота выполнения и возможность применения в массовых скрининг-осмотрах сделали трансвагинальное ультразвуковое исследование универсальным для диагностики заболеваний матки и патологии эндометрия [1, 3, 5-6].
До сих пор остаётся ряд нерешённых медикоорганизационных вопросов, касающихся алгоритмов обследования женщин высокого риска по развитию гиперпластических процессов эндометрия и рака тела матки.
Цель исследования - оценка эффективности комплексного использования эхографии в качестве метода диагностики различных вариантов гиперпластических процессов и рака эндометрия у женщин в пери- и постменопаузе.
Материал и методы. Проведено комплексное обследование 188 пациенток в период пери- и постменопаузы в возрасте 46-68 лет, из них 86 - больные раком тела матки и 102 - гипер-пластическими процессами эндометрия (ГПЭ). Отбор больных осуществляли на основании результатов их комплексного обследования, включая верификацию диагноза по данным гистологического исследования послеоперационного материала. Всем женщинам проводилась трансабдоминальная и трансвагинальная эхография. УЗИ осуществлялось на аппаратах НДІ - 1500 фирмы «АТЬ» (США) и «АЬОКА 500» (Япония), оснащённых трансвагинальными конвексными трансдъюссерами (7-12 Мгц) и трансабдоминальными конвексными датчиками (3,5-5 Мгц). УЗИ проводилось по стандартной методике: оценивались положение матки, её форма, контуры, размеры; эхогенность и эхоструктура миометрия, форма полости матки; толщина и объём, чёткость контуров эндометрия; эхография шейки матки и яичников.
Результаты исследования. Наибольшую долю среди больных РТМ составляли женщины с высокодифференцированной аденокарциномой (ВДА) - 40 (46, 5 %), умереннодифференцированной (УДА) - 28 (32,6%), низкодифференцированной (НДА) - 18 (20,9 %). Средний возраст больных с ВДА составил 55,2±3,2 лет; УДА - 59, 4±4, 1 лет; НДА - 65,6±2, 9года; ГПЭ - 52, 4±3, 4 лет. Сопоставление частоты различных гистологических типов РТМ с возрастом показало, что в более старших возрастных группах (более 60 лет) достоверно чаще регистриро-
Башкирский государственный медицинский университет, Уфа Республиканский клинический онкологический диспансер
Р.Г. ВАЛЕЕВ . В.А.ПУШКАРЕВ
