Использование приемов мануальной техники массажа является важной составной частью процесса восстановительного лечения, что связано с высокой терапевтической эффективностью данных манипуляций.
Однако сама по себе массажная процедура – чрезвычайно трудоемкое и утомительное для оператора (массажиста) занятие и требует от него не только значительного физического, но и психического напряжения. Именно по этой причине попытки заменить руку манипулятора каким-либо инструментом или аппаратом стали предприниматься с тех пор, как массаж оформился в один из самых необходимых, доступных и часто применяемых способов лечения широкого спектра заболеваний.
Еще отец русской школы современного классического массажа И.З. Заблудовский в конце XIX века указывал на перспективность использования технических средств в процессе массажного воздействия: «Нельзя ли воспользоваться новейшими усовершенствованиями механики для устройства таких машин, которые заменили бы действие рук, или не будет ли даже действие машин предпочтительнее действия рук? Стоило бы только изобрести такую машину, силу которой можно было бы в каждый данный момент определять в цифрах и, таким образом, вместо неопределенной работы массера, зависящей от субъективного мышечного чувства, иметь дело с работой, выраженной в цифрах; другими словами, вместо того, чтобы количество целебного средства взять на глазомер, – взвешивать его на точных весах».
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.
Дозирование воздействия. Нередко в лечебной практике возникает необходимость оказывать дозированное воздействие на те или иные мягкотканные структуры, например при парезах, чтобы не переутомить мышцу механической стимуляцией и не вызвать снижения биоэлектрической активности мышечных волокон. В данном случае, не располагая системами обратной связи, массажист практически никаким способом не может дозировать свои манипуляции, а врач, назначающий эту процедуру, его контролировать. Имея возможность воспроизводить аналоги массажных приемов, таких как поглаживания, растирания, разминания и вибрации, «Мехатронная система для манипуляции на мягких тканях» способна выполнить данное задание с помощью устройства обратной связи, а также строго установив количество выполняемых движений, их интенсивность.
Надежность. Там, где есть однообразные технические приемы массажа или требуется приложение значительных мышечных усилий со стороны массажиста при наличии постоянного потока пациентов, а это прежде всего центры лечебного питания, занимающиеся лечением ожирения, целлюлита, косметические салоны, фитнес-центры, мехатронная система может стать достойной заменой ручной работы. Если качество массажной процедуры с каждым следующим пациентом у массажиста (любой квалификации) убывает в арифметической прогрессии в течение рабочего дня, то данный недостаток абсолютно отсутствует у роботной системы.
Исключение или минимизация человеческого фактора.
Наличие высококонтагиозных заболеваний (корь, краснуха, дифтерия, менингококковая инфекция), а также чрезвычайно опасных болезней, передающихся через кровь и другие биологические жидкости (ВИЧ-инфекция, вирусные гепатиты В, С, Д, SARS), окончательное излечение от которых пока невозможно, в ряде случаев не исключают использование в процессе лечебных мероприятий процедур массажа для этой категории пациентов. В некоторых случаях существует насущная необходимость проводить процедуры массажа во вредных условиях внешней среды, включая зоны повышенной радиации и запыленности. В подобных ситуациях повышенной эпидемиологической и экологической опасности использование робота для массажа является безальтернативным вариантом, так как работа человека-массажиста в таких условиях представляет для него определенную опасность.
Тем самым выигрыш робота в процедурах достигается за счет более точных, строго дозированных, многократно повторяющихся однообразных монотонных движений, независимых от утомляемости и субъективных оценок человека-манипулятора (врача, массажиста), в условиях, несущих определенную долю опасности для него. Особо следует выделить то, что использование рассматриваемой мехатронной системы в качестве лечебно-диагностического комплекса является особенно перспективным и, по-видимому, единственным направлением для практического внедрения данной технической идеи роботостроительства – создание робота-массажиста в медицинской практике. Тем более что потребность в подобных устройствах имеет насущную необходимость как для практической деятельности реабилитационных кабинетов, отделений, центров, санаторно-курортных учреждений, так и для работы научных институтов, занимающихся проблемами изучения действия массажных манипуляций.
Разрабатываемый медицинский робот является прежде всего умелым и умным помощником. Это – квалифицированный, хорошо обучаемый массажист, выполняющий движения с дозированным усилием, неутомимый, без халтурных движений. Он может заменить массажиста, но не профессионального. Чувствительность рук, тонкая диагностика состояния мягких тканей присущи только профессионалу и недоступны пока для робота. Профессионал может быть мастером, передающим ученику тонкости своего искусства и контролирующим работу. Поэтому проблема грядущей безработицы массажистов является надуманной. Аналогичная «проблема» встречается при внедрении автоматизации в любую область, ранее обслуживаемую низкоквалифицированными рабочими. Выход в повышении квалификации с освоением робототехники.
Разрабатываемый медицинский робот запатентован и представляет приоритет российской медицины и робототехники. Поэтому реализация этой идеи в стране имеет большую экономическую выгоду. Приходится сожалеть, что в России может появиться медицинский робот после закупки его на Западе. Если год назад идея была уникальна, то сейчас на Западе появляются разработки медицинских комплексов для мануальной терапии с использованием промышленного робота Пума, российский аналог которого, РМ-01, для массажа и мануальной терапии был предложен в России еще в 1997 году.
Таким образом, дальнейшее создание и совершенствование роботных систем для манипуляции на мягких тканях в качестве лечебно-диагностического комплекса способно открыть новый подход к дозированному, а соответственно и строго научному применению мануального воздействия в клинической практике, что, в свою очередь, открывает новые горизонты в развитии и совершенствовании как техники, так и методологии массажа и мануальной терапии.
