Однако за всю долгую историю массажа ни одно из предложенных массажных устройств так и не смогло полностью заменить действие рук массажиста.
С середины ХХ века, благодаря развитию таких научных дисциплин, как бионика и биокибернетика, моделирование живых систем, на основе высокотехнологических процессов и компьютерных технологий широким фронтом начало входить в медицинскую практику. Данный процесс ознаменовался созданием первых медицинских роботов и роботных систем. По архитектуре конструкций они стали делиться на антропоморфные , напоминающие по форме человеческое тело или его части, и техногенные , отдающие приоритет подобию функциональных возможностей человека, а не структуре. Клиническое использование роботов связалось с тремя традиционными видами медицинской деятельности – уход , диагностика и лечение отдельных заболеваний и патологических процессов.
...
Особое медико-социальное значение приобрели вопросы, связанные с применением разработок медицинской робототехники, пытающихся реализовать некий аналог «электронного помощника врача», который был бы не только советником, но и активным манипуляционным ассистентом.
Если использование хирургических или реанимационных роботов в сфере процедур, связанных с пространственными манипуляциями (инъекции, операционные разрезы и т. п.), сегодня стало обыденным фактом, то до недавнего времени считалось, что современная техника пока не в состоянии в полном объеме заменить координационные и чувствительные способности человеческой руки. Тем не менее, рассматривая массаж как форму механического воздействия, состоящего из трения, смещения, давления и колебаний, – факторов, вызывающих механические деформации мягких тканей, но использующегося с лечебнопрофилактическими целями, вполне обоснованно звучит предложение данное воздействие реализовать аппаратным способом. За счет изменения таких показателей, как время (t), частота воспроизведения приемов (ν), сила давления (F), коэффициент трения (k), направление, траектория движения (Х), площадь воздействия (S), и ряда других механических характеристик, которые могут быть заданы программно, в свою очередь, опосредованно представляется возможным влиять на изменения физических параметров биологических тканей, подлежащих массажному воздействию – напряжение (σ), относительная продольная деформация (ε), значения коэффициента продольного растяжения (Δl), модуль продольной упругости (E), тем самым непосредственно оказывая дозированное вмешательство.
Впервые идея управления аппаратными средствами для массажа с использованием робота была предложена российскими учеными на II симпозиуме по медицинской робототехнике в Гейдельберге в 1997 году. Шестизвенный промышленный робот Puma 560, предназначенный для сборки и дуговой сварки, был дополнен силовым датчиком для измерения усилия взаимодействия инструмента робота с мягкими тканями пациента. Робот «чувствовал» пациента, запоминал его рельеф, упругость, затем вычислял массажные траектории и воспроизводил их своими приводами. Штатная система управления робота, предназначенная для позиционного и контурного управления, соответственно могла реализовать алгоритмы раздельного позиционно-силового управления. Робот выполнял отдельные приемы техники классического массажа и акупрессуры на манекенах, собаках и людях-волонтерах. Данный метод массажа был защищен российским патентом.
Позже аналогичную идею реализовали голландские конструкторы E. Drissens и M. Ferstappen (2003), разработав серию роботов для массажа «Tickle».
Первый из роботов имеет металлический корпус, два электромоторчика с напряжением питания 5 В, аккумуляторную батарею и четыре датчика, позволяющих следить за наклоном поверхности, по которой передвигается робот-массажист. Движение осуществляется с помощью двух силиконовых гусениц, покрытых выступами и непосредственно создающих массажный эффект. Робот весит всего 165 г и способен передвигаться по телу человека со скоростью 1,2 см/с.
Второй робот является более интеллектуальным, но для его использования необходима стационарная массажная установка «Tickle Salon». Она состоит из робота, жидкокристаллического монитора и кровати, на которую ложится человек. Передвигаясь по человеческому телу, датчик постепенно сканирует его, создает карту тела, с помощью которой управляющий элемент робота может определять наиболее чувствительные точки, которые затем робот и будет массировать. Изображение карты тела выводится на монитор, к которому подключена электронная начинка робота.
Другие эксплуатируемые роботные системы, имеющие аналогично предыдущим конструкциям техногенную архитектуру (например, экспериментальный образец робота-медбрата, разработанный специалистами института автоматизации при Академии наук КНР), или антропоморфное строение, такие, как промышленные модели Sony SDR-4X, Kawada HPR-2P, Fejitsu HOAP-1, J SK H7, MIT Cog и др., на сегодняшний день не в состоянии конкурировать со специально разработанными манипуляционными роботами в совершенстве владения сочленениями «верхних конечностей», так как способны выполнять только грубые функции захвата предметов и переноса грузов, а соответственно, могут быть использованы исключительно в качестве помощников по уходу за больными.
Однако, несмотря на все положительные стороны и потенциальные возможности технической идеи по созданию манипуляционного помощника врача-массажиста, она имеет ряд слабых мест.
1. Экономическая эффективность робота для массажа в ближайшее время не сможет превзойти ручную работу человека-манипулятора. Сумма, затрачиваемая на подготовку массажиста и периодическое повышение его квалификации, несоразмеримо меньше, чем производство, покупка, амортизация и обслуживание данной конструкции.
2. К тому же психологический барьер, который возникает у большинства пациентов перед использованием аппаратного воздействия в процессе лечебных процедур (тем более робота), может служить значительным препятствием для широкого применения данной технической разработки в клинической практике.
Таким образом, логично напрашивается вывод о сомнительных перспективах только лечебного использования в клинической практике аналогичных роботных систем в ближайшем будущем.
...
Тем не менее в ведущих отечественных научноисследовательских центрах в последние годы проводится разработка нового поколения медицинских роботов для массажа и мануальной терапии. Основным отличием от прежних моделей и научной новизной данной системы является попытка полностью заменить мануальную работу специалиста аппаратом с обратной связью и программированными функциями, максимально приблизив его воздействие к мануальным приемам, выполняемым массажистом или врачом и имеющим как лечебное, так и диагностическое назначение.
Наличие обратной связи в устройстве данной системы предоставляет возможность математического или визуального, в графической форме, отображения воздействия, т. е. определив механические свойства мягких тканей, подлежащих массажному воздействию, и задав определенные параметры этого воздействия, в результате можно определить динамику изменений биомеханических показателей массируемых структур как в процессе, так и после массажа. К тому же, как известно, на сегодняшний день нет промышленных образцов специализированной медицинской аппаратуры, способной в каком-либо наглядном виде отразить совокупный результат массажного воздействия (тонус кожи, тонус мышц, толщину кожной складки, ее подвижность, индексы Кетле, В.В. Бунака и др.).
Помимо этого, воздействие данного робота в сравнении с актом мануального воздействия обладает целым рядом отличительных особенностей, имеющих непосредственное клиническое применение.
Точность воздействия. В ряде случаев в процессе массажной процедуры возникает необходимость оказать чрезвычайно детализированное воздействие на ограниченном локальном участке поверхности тела пациента. Так, при массаже послеоперационного соединительно-тканного рубца с целю косметической минимизации кожного дефекта или профилактики спаечного процесса массажисту следует производить манипуляции в зависимости от хода линий напряжения Лангера. Невнимание к индивидуальным особенностям анатомического строения кожного покрова, недостаточные знания траектории проведения данных манипуляций и ряд других причин способны привести к нежелательным результатам массажной процедуры, выполняемой руками массажиста. Мехатронная система, предварительно определив степень напряжения тканей, позволяет более точно воздействовать на рубцовую и околорубцовую ткани в соответствии с линиями напряжения, не хаотичными, а ритмичными и строго направленными движениями.
