Важность использования ультразвуковых сканеров в современном мире
УЗИ-сканеры удобны в применении, надежны и эффективны. Их устройство принципиально отличается, к примеру, от рентгеновского аппарата. Использование ультразвука вместо рентген-луча сделало диагностику более безопасной и результативной, позволило быстро и с максимальной визуализацией моментально получать требуемую информацию о состоянии внутренних органов и тканей.
На сегодняшний день ни одно медицинское учреждение не может обойтись без ультразвуковых сканеров. Устройство этих приборов постоянно совершенствуется, расширяются их функциональные возможности, улучшаются технические и эксплуатационные характеристики, вносятся изменения в дизайн.
Особенности современных УЗИ-сканеров
Для диагностических исследований вне медицинского учреждения были специально разработаны модели портативных УЗИ-сканеров. Они имеют небольшие размеры и малый вес, поэтому незаменимы в работе бригад скорой помощи, отрядов МЧС, при проведении диагностических исследованиях на дому у пациента и пр.
Отлично зарекомендовал себя цветной сканер. Он имеет множество всевозможных функций и высокую разрешающую способность, что позволяет детально исследовать даже мельчайшие кровотоки. Устройство с цветным доплером успешно применяется при исследовании сердца и органов пищеварения. В гинекологии цветной ультразвуковой сканер позволяет вести наблюдение за развитием плода во время беременности с большей эффективностью, поскольку способен выявить различные отклонения и патологии на ранних стадиях.
Применение ультразвукового сканера в лечебных целях
Современный УЗИ-сканер — это не только прибор для диагностики . Не менее важна и другая его способность — терапевтическая. Обладая великолепными бактерицидными свойствами, ультразвук помогает в лечении болезней, которые еще совсем недавно считались неизлечимыми (например, миалгия, контузия, люмбаго). Проходя через внутренние органы, луч сканера выполняет попутно микромассаж, активизируя работу внутренних органов.
Использование УЗИ-сканеров в онкологии
Невозможно переоценить роль ультразвуковых сканеров при диагностике онкологических заболеваний. С появлением данного вида медицинского оборудования появилась возможность обнаруживать опухоли мозга на ранних стадиях. До этого единственным методом диагностики подобных заболеваний была рентгенография, которая при частом применении является далеко не безвредной процедурой. К тому же, расшифровать рентгеновские снимки при определенных мозговых опухолях достаточно сложно. Использование ультразвукового оборудования позволило существенно снизить смертность от онкологических заболеваний и повысить шансы на выздоровление от тяжелейших недугов.
Преимущество современных ультразвуковых систем
В настоящее время медицинское обследование с помощью ультразвука является одним из наиболее распространенных методов диагностики.
3. Устройства вывода цифровой информации
Устройства вывода — периферийные устройства, преобразующие результаты обработки цифровых машинных кодов в форму, удобную для восприятия человеком или пригодную для воздействия на исполнительные органы объекта управления.
1. Устройства для вывода визуальной информации:
· Монитор (дисплей) - конструктивно законченное устройство, предназначенное для визуального отображения информации.
Современный монитор состоит из экрана (дисплея), блока питания, плат управления и корпуса. Информация для отображения на мониторе поступает с электронного устройства, формирующего видеосигнал (в компьютере — видеокарта). В некоторых случаях в качестве монитора может применяться и телевизор.
· Проектор - оптический прибор, предназначенный для создания действительного изображения плоского предмета небольшого размера на большом экране. Появление проекционных аппаратов обусловило возникновение кинематографа, относящегося к проекционному искусству.
· Принтер - периферийное устройство компьютера, предназначенное для перевода текста или графики на физический носитель из электронного вида малыми тиражами (от единиц до сотен) без создания печатной формы. Этим принтеры отличаются от полиграфического оборудования и ризографов, которое за счёт печатной формы быстрее и дешевле на крупных тиражах (сотни и более экземпляров).
Получили распространение многофункциональные устройства (МФУ), в которых в одном приборе объединены функции принтера, сканера, копировального аппарата и телефакса. Такое объединение рационально технически и удобно в работе.
Широкоформатные принтеры иногда ошибочно называют плоттерами.
В советской вычислительной технике принтеры официально назывались алфавитно-цифровые печатающие устройства (АЦПУ), поскольку преобладавшие в 1960—1970-е годы барабанные принтеры позволяли печатать только текст.
· Графопостроитель , плоттер - устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке.
Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока).
2. Устройства для вывода звуковой информации:
· Встроенный динамик - простейшее устройство воспроизведения звука, применявшееся в IBM PC и совместимых ПК. До появления недорогих звуковых плат динамик являлся основным устройством воспроизведения звука.
· Колонки - устройство для воспроизведения звука.
Акустическая система бывает широкополосной (один широкополосный излучатель, например, динамическая головка) и многополосной (две и более головок, каждая из которых создаёт звуковое давление в своей частотной полосе).
Акустическая система состоит из акустического оформления (например, «закрытый ящик» или «система с фазоинвертором» и др.) и вмонтированных в него излучающих головок (обычно динамических).
· Наушники - устройство для персонального прослушивания музыки, речи или иных звуковых сигналов. В комплекте с микрофоном могут служить головной гарнитурой — средством для ведения переговоров по телефону или иному средству голосовой связи. Кроме того, наушники используются в звукозаписывающих студиях для точного контроля записываемого трека музыкальной композиции.
3. Устройства для вывода прочей информации:
· Игровой джойстик (при столкновении с препятствием вибрирует)
· Видеокарта
4. 3 D-принтеры, их применение в лечебных учреждениях.
3D-принтеры: революция в медицине
Что такое 3D-печать? Представьте себе струйный принтер, который вместо распыления чернил и печати букв выдает струю быстрозастывающего пластика или металлического геля, которые приобретают форму зуба, пальца или сустава. Такому устройству нужна команда от трехмерного МР- или КТ-сканера, который передает точные параметры части тела, которую нужно скопировать.
3D-принтер печатает объект постепенно, нанося материал слой за слоем. Хотя 3D-принтеры существовали с 1980-х годов, медицинское использование этого уникального устройства стали серьезно обдумывать только в последние несколько лет. 3D-принтер может создавать гораздо более сложные геометрические фигуры, чем традиционная промышленность, которой потребовались бы многочисленные специальные заготовки и формы для каждого такого изделия. Поэтому теперь можно отпечатать точную копию кости или сустава, и стоить это будет гроши. Процесс экономит время и деньги, перенося производство медицинских изделий, что называется, к койке пациента. Точных данных ни у кого нет, но профессор биомедицинского инжениринга Скотт Холлистер (Scott Hollister) считает, что в США больницы в той или иной форме уже используют несколько десятков 3D-принтеров. Зубы, конечности и слуховые приборы 3D-печать уже широко используется для производства различных частей тела (обычно из пластика и металла), которые контактируют с тканями, но не входят в кровоток. Сюда относят зубы, слуховые устройства, а также протезы конечностей. «В прошлом стоматологическая коронка изготавливалась в зуботехнической лаборатории, что могло занять несколько дней, а пациенты должен быть совершить 2-3 визита к дантисту», - рассказывает доктор Чак Цанг (Chuck Zhang), преподаватель индустриального и системного инжиниринга в Технологическом институте Джорджии (Georgia Tech). Сегодня дантист может просто сделать 3D-снимок вашего зуба и напечатать коронку прямо на месте.
Эта технология дает пациентам после ампутации конечности, таким как Сидни, альтернативу привычным страшноватым на вид и непрактичным протезам. Студии 3D-печати часто разрабатывают протезы вместе с клиентами, что позволяет создать произведение искусства, которое будет не только облегчать жизнь, но и вызывать положительные эмоции у окружающих. Доктор Цанг и его коллеги из Georgia Tech активно работают над созданием новых протезов для военных ветеранов. Его команда использует материалы для 3D-печати, чтобы создавать протезные карманы, которые адаптируются к изменениям уровня жидкости в организме. При необходимости эти карманы становятся мягче или тверже, чтобы не вызывать дискомфорт при ношении протеза. Имплантируемые устройства Пластик и металл для 3D-принтеров уже используются и внутри человеческого тела. Врачи детской больницы Mott Children’s Hospital Мичиганского университета с 2012 года спасли жизни двух детей, имплантировав им отпечатанные на принтере дыхательные пути. У этих малышей была редкая врожденная аномалия – трахеобронхомаляция. Без лечения их слабые дыхательные пути спадались, и дети умерли бы. Единственное лечение – это трахеостомия и подключение к аппарату искусственной вентиляции легких в надежде, что через несколько лет их дыхательные пути в достаточной мере окрепнут. От этого кошмара детей спасла новая технология. У 17-месячного Гарретта Петерсона (Garrett Peterson) не наблюдалось никаких признаков того, что дыхательные пути на ИВЛ окрепнут и позволят отключить ребенка. Врачи из Юты, где его лечили, сделали все, что возможно. «Все в мире должно было быть прекрасно. Гарретт не мог плакать, потому что он синел. Мы должны были поддерживать его все время в счастливом расположении духа, но это было нереально – вечно держать его на аппарате», - говорит отец ребенка. Петерсоны прочитали статью о том, как ребенку с похожей проблемой университетские врачи в 2012 году имплантировали отпечатанную на 3D-принтере трахею. Они решили не медлить, и обратились за помощью к ним. Основываясь на КТ-снимках дыхательных путей Гарретта, хирург доктор Грин (Green) и профессор биомедицинского инжиниринга Холлистер разработали и отпечатали персонализированную дыхательную трубку, которая позволила бы ребенку дышать самостоятельно. Со временем его тело должно было «впитать» этот протез, и дыхательные пути оставались бы открытыми сами по себе. Впоследствии в больнице Mott Children’s Hospital впервые провели эту фантастическую процедуру. «Я думаю, это был прекрасный пример использования 3D-принтера в ситуации жизни или смерти», - сказал Холлистер. Стоимость трахеостомии и последующего поддержания таких детей на искусственной вентиляции составляет порядка 1 миллиона долларов за пациента. Разработка, печать и операция по установке дыхательной трубки, по словам Холлистера, обойдется в 200000-300000$. Хирурги имплантировали пациентам и другие 3D-устройства. Черепные заплатки для заполнения полостей после операций на мозге, например. Черепные пластины для замены больших фрагментов черепной кости, которые пациенты теряют в результате травм или рака. Клиника Мэйо (Mayo Clinic) и некоторые другие лечебные учреждения уже предлагают замену сустава на протез, напечатанный с помощью 3D-принтера. Такие персонализированные суставы минимизируют объем вмешательства и сокращают время пребывания в стационаре. FDA на сегодняшний день владеет двумя лабораториями, которые изучают возможности 3D-принтеров для производства медицинских устройств.
Живые ткани кроме металла и пластика врачи и ученые по всей стране работают над заправкой 3D-принтеров живыми человеческими клетками. Это дало начало печатанию живой ткани, или биопринтингу (bioprinting). Главная цель таких работ – научиться печатать полноценные живые органы для трансплантации, используя для полной совместимости собственные клетки пациентов. Некоторые эксперты уверены, что за несколько десятилетий это произведет революцию в трансплантологии. Пациенты не будут умирать тысячами, не дождавшись донорского органа. Уйдет в прошлом такое ужасное явление, как отторжение трансплантата. Доктор Атала из Института Уэйк Форест говорит, что исследователи уже сегодня могут использовать созданную им миниатюрную печень для испытаний лекарств на гепатотоксичность. Ученые ожидают, что этот метод будет гораздо более точным и гуманным, чем нынешние испытания на животных и пациентах-добровольцах.
Биомедицинские инженеры используют несколько методов для печати органов. Принтер создает пластиковый каркас, который затем может быть покрыт человеческими клетками. Или принтер может впрыскивать живые клетки в коллагеновый гель, который удерживает структуры органа вместе. После печати клетки должны расти на своем каркасе в течение нескольких недель в лаборатории, прежде чем орган сможет нормально функционировать. После установки органа на место каркас убирают, и остается только живая человеческая ткань, идеально совместимая с организмом реципиента. Если орган пересаживают ребенку, то он сможет расти вместе с ним, исключая необходимость в повторных пересадках. Биоинженеры из Университета Корнелла (Cornell University) и Мичиганского университета (University of Michigan) наиболее интенсивно работают над этой концепцией. Многие лаборатории давно печатают органы для тестирования лекарств, а производство заплаток для поврежденных органов – это дело недалекого будущего. По мнению профессора Холистера, уже в скором времени медицинские 3D-принтеры появятся абсолютно в каждом лечебном учреждении, изменив до неузнаваемости облик здравоохранения.