Перспективы развития медицинских роботизированных комплексов для эвакуации раненых и пострадавших

В ходе медицинского обеспечения боевых действий, контртеррористических операций, локальных вооруженных конфликтов, а также при ликвидации последствий аварий, техногенных катастроф и чрезвычайных ситуаций, связанных, в том числе, с воздействием поражающих факторов биологического и химического оружия, возникают многочисленные жертвы, как среди гражданского населения, так и среди военнослужащих. В этих условиях к медицинскому персоналу, который вынужден работать при дефиците времени, кадров и значительных перегрузках физического и психологического характера, предъявляются требования особой квалификации и опыта работы. В связи этим, одной из актуальных задач медицинских служб является снижение числа людских потерь. В решении этой задачи особое место занимают лечебно-эвакуационные мероприятия, направленные, в первую очередь, на сохранение жизни человека, а также на восстановление его трудо- и боеспособности. В структуре данных мероприятий выделяют наиболее значимый этап медицинской эвакуации, как совокупность действий по поиску, сбору, сортировке и транспортировке пострадавших с оказанием доврачебной, врачебной и/или специализированной медицинской помощи.

Учитывая современные тенденции, уровень и темпы развития техники и технологий, появились предпосылки создания медицинских роботизированных и автоматизированных комплексов, способных решать широкий спектр задач медицинской эвакуации от розыска, извлечения и транспортировки пострадавших до выполнения лечебно-диагностических мероприятий по восстановлению и поддержанию жизнеспособности раненого в процессе транспортировки в автоматическом режиме. На решение данной задачи сконцентрированы усилия ведущих исследовательских центров США и стран блока НАТО – U.S. Medical Research and Material Command (USMRMC), Telemedicine & Advanced Technology Research Center (TATRC), U.S. Army Tank Automotive Research Development & Engineering Command (TARDEC), U.S. Army Medical Department Center and School (ARMED), Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), National Space Biomedical Research Institute, SRI International, Science and Technology Organization NATO и др.

Согласно дорожной карте развития беспилотной робототехники министерства обороны США – «Unmanned System Integrated Roadmap 2013-2038» – в структуре исследований по организации и проведению лечебно-эвакуационных мероприятий выделяют два основных направления:

1. Разработка и создание универсальных, многофункциональных медицинских эвакуационных платформ, предназначенных для восстановления и поддержания жизнеспособности раненых, больных и пораженных в процессе эвакуации.
2. Разработка и создание перспективных беспилотных мобильных робототехнических транспортных средств, предназначенных для поиска, извлечения и эвакуации с поля боя.

Каждое направление имеет несколько фаз исследований. Следует отметить, что по первому направлению уже имеется опыт создания и постановки на вооружение медицинских служб армии США и НАТО медицинской эвакуационной платформы – Life Support for Trauma and Transport (LSTAT). В целом, за последние 20 лет в этой области появилось более 10 разработок:

• Life Support for Trauma and Transport (LSTAT) разработки Integrated Medical Systems Inc США, 1998 (рис. 1);
• MOVES разработки Thornhill Medical Канада, 2002 (рис. 2);
• Light weight trauma module (LTM) разработки National Space Biomedical Research Institute США, 2002 (рис. 3);
• Special medical emergency evacuation device (SMEED) разработки US Army Institute of surgical research, США, 2002 г. ,(рис. 4);
• Медицинское эвакуационное транспортировочное иммобилизирующее устройство (МЭТИУ), разработки ООО «Спецмедтехника», Россия, 2010 г., (рис. 5);
• Устройство для медицинской эвакуации тяжелораненых (УМЭТР) разработки ООО «Казанский агрегатный завод», Россия, 2014 г., (рис. 6);
• Автоматизированный диагностический лечебный комплекс «Ангел» (АДЛК «Ангел») разработки АО НПО «СПЛАВ», Россия, 2015 г., (рис. 7);
• Patient transport system for medevac (PTS) разработки Starmed Medical Systems, Германия, 2016 г., (рис.8);
• Многофункциональная роботизированная медицинская система для эвакуации раненых и пораженных (МФРМС) разработки ЦНИИ РТК, Россия, 2017 г., (рис. 9).
• Автоматизированный комплекс для эвакуации «Афалина» разработки МГУ им. М.В. Ломоносова Россия, 2017 г., (рис. 10);
• Automated Critical Care System (ACCS) разработки AthenaGTX, США, 2018 г. (рис. 11).

Как можно видеть, начиная с 2010 года в Российской Федерации также активно ведутся исследования и разработки в данной области. В рамках данных исследований было разработано и создано 5 медицинских комплексов для эвакуации различной степени готовности, которые представляют собой конструктивно-компоновочные решения открытого типа с набором необходимого медицинского оборудования (МЭТИЮ, УМЭТР) и объединенные конструктивно-компоновочные и аппаратно-программные решения открытого и закрытого типа с централизованной системой управления и различным уровнем автоматизации (АДЛК «Ангел» и «Афалина» с МФРМС соответственно). В этой связи на сегодняшний день с точки зрения требований, предъявляемых к роботизированным и автоматизированным медицинским комплексам для эвакуации, в первую очередь, в части автоматизации мониторинга жизненно важных показателей, автоматизации процесса принятия решений о постановке диагноза, назначения лечения и проведения инфузионной терапии, а также в части автоматизации мероприятий сердечно-легочной реанимации (СЛР), наиболее проработанным техническим решением является многофункциональная роботизированная медицинская система для эвакуации раненых и пораженных разработки ЦНИИ РТК.

МФРМС имеет централизованную информационно-управляющую систему, которая обеспечивает управление основным и дополнительным медицинским оборудованием, и системой микроклимата. Первой отличительной особенностью МФРМС от существующих разработок является наличие автоматизированной системы управления СЛР, обеспечивающей полный перечень необходимых мероприятий в соответствии с международными рекомендациями. Второй отличительной особенностью МФРМС является наличие экспертной системы синдромальной диагностики, построенной на базе байесовских сетей доверия, которая позволяет определять состояния пострадавшего различной степени тяжести такие как: гипертония, гипоксия, гипотермия, травматический шок, асистолия, фибрилляция, биологическая смерть и нормальное состояние. Третьей отличительной особенностью является возможность подключения и использования дополнительного медицинского оборудования (аппарат экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО), автоматизированные пневматические кровоостанавливающие жгуты, аппарат для эндоваскулярной баллонной окклюзии аорты (ЭБОА)). Также, в МФМРС предусмотрена система связи для передачи необходимой информации о состоянии пациента на удаленные медицинские пункты.

Подробный анализ технических и функциональных характеристик представленных разработок позволяет выделить общие тенденции развития устройств подобного класса:

• объединение функциональных возможностей разного медицинского и немедицинского оборудования (монитор пациента, аппарат ИВЛ, инфузионный шприцевой дозатор, автоматический дефибриллятор, УЗИ сканер, концентратор кислорода, аппарат для анестезии, видео и аудио аппаратура, аппаратура связи,) в одном устройстве путем реализации модульного принципа построения;
• полная или частичная автоматизация мероприятий сердечно-легочной реанимации и интенсивной терапии в соответствии с алгоритмами проведения СЛР;
• повышение уровня автономности работы комплексов за счет применения систем поддержки и принятия решений по определению синдромов патологий травматической болезни, по постановке диагноза и/или оценке тяжести состояния пострадавшего, а также использование экспертных систем, построенных на технологиях байесовских сетей доверия, нейронных сетей и искусственного интеллекта, которые позволяют ставить диагноз вероятностным методом по наличию или отсутствию ряда симптомов, основываясь на данных о зависимости между симптомами и болезнями, эти же системы могут использоваться и для определения видов и объемов лечения, которое необходимо провести исходя из данных о состоянии пациента;
• уменьшение массогабаритных характеристик разрабатываемых комплексов;
• интеграция технологий изоляции пациентов, у которых выявлено подозрение на заражение особо опасными инфекциями.

* * *

Подводя итоги выше изложенному, следует отметить достаточно высокий уровень научно-исследовательской и изобретательской активности по данному направлению. Все больше внимания сегодня уделяется вопросам унификации протоколов информационного обмена между устройствами, которые входят в состав систем восстановления и поддержания жизнеспособности пострадавших, снижению массогабаритных характеристик и повышению эргономичности.

В настоящее время в ЦНИИ РТК ведутся разработки медицинских роботизированных систем для эвакуации раненых, больных и пораженных биопатогенами как естественного, так и искусственного происхождения открытого и закрытого типа. Разрабатываемые системы имеют значительный потенциал для применения как в России, так и за рубежом.

Александр Лопота, директор-главный конструктор ГНЦ РФ «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики» (ГНЦ РФ ЦНИИ РТК)

Сергей Никитин, заместитель начальника научно-исследовательского отделения ГНЦ РФ ЦНИИ РТК