Search

В работе проведено исследование тенденций развития медицинских экзоскелетов на основе анализа изменения их технико-экономических характеристик. Также проведен анализ данных для оценки мирового рынка роботизированных бионических костюмов. Интерес к данному виду высокотехнологичной медицинской робототехники возрос в последние годы в связи с увеличением числа людей с ограниченными физическими возможностями, особенно пожилого возраста., The study of trends in the development of medical exoskeletons based on the analysis of changes in their technical and economic characteristics. We also analyzed the data to assess the global market for robotic bionic suits. Interest in this type of high-tech medical robotics has increased in recent years due to the increase in the number of people with disabilities, especially the elderly., Концепции, Выпуск 1 (40) 2021, Pages 30-36

В работе проведен анализ особенностей развития высокотехнологичной медицинской робототехники, в том числе с учетом последних разработок на фоне пандемии COVID-19. Повышенный интерес вызывают разработки, связанные с применением медицинских роботов в больницах, при автоматизации тестирования, обеспечения общественной безопасности и др. Также проведен анализ данных для оценки показателей развития медицинских роботов по странам (на примере хирургической системы da Vinci)., The paper analyzes the features of the development of high-tech medical robotics, including considering the latest developments against the backdrop of the COVID-19 pandemic. Developments related to the use of medical robots in hospitals in the automation of testing and ensuring public safety are of great interest. A data analysis was also carried out to assess the development indicators of medical robots by country (using the da Vinci surgical system as an example)., Концепции, Выпуск 1 (39) 2020, Pages 27-33

В работе проведен анализ мирового рынка медицинских роботов, с выделением наиболее быстро растущего направления хирургических роботизированных систем, обусловленного в настоящее время спросом на минимально инвазивные операции. Выделены поколения хирургической системы da Vinci, которая является доминирующей на мировом рынке медицинской хирургической робототехники. В работе также проведен анализ динамики основных показателей деятельности компании Intuitive и особенностей распространения хирургической системы da Vinci по странам, The paper analyzes the global market for medical robots, highlighting the fastest growing area surgical robotic systems, which is due to the current demand for minimally invasive operations. Generations of the da Vinci surgical system, which is a key player in the global market for medical robotics, are highlighted. The paper also analyzes the dynamics of the main performance indicators of Intuitive and the characteristics of the distribution of the da Vinci surgical system in countries., №1(38) (2019)

Currently, there is growing interest among specialists in the use of non-invasive dose-free technologies for diagnosis and monitoring treatment of various diseases. Microwave radiometry enables non-invasive detection of thermal abnormalities in internal tissues of the human body. The current level of development of the method of microwave radiometry makes it possible to non-invasively detect malignant neoplasms at early stages according to characteristics of the person's own radiothermal fields. For a wider implementation of the method, it is necessary to overcome a series of scientific and technical barriers that impede its development. First of all, it is necessary to ensure miniaturization of the equipment used.An analytical review of the current state of development in the field of medical radiometers has been performed. Miniaturization of equipment is an important area for studies. It was shown that application of the proposed scheme for designing a null balance radiometer with a sliding scheme of reflection compensation with two matched RF loads will enable creation of a miniature highly stable radiometer. The measurement error of this device does not depend on the ambient temperature, intrinsic temperature of the device and impedance of the studied area of the body. The device calibration procedure was considered and noise signal calculations were performed. Results of experimental verification of correctness of choice of the way of designing the miniature radiometer circuit were presented. Introduction of thermal compensation has made it possible to reduce measurement error associated with the device heating to 0.2 °C when intrinsic temperature of the radiometer changed by 20 °C. It was shown that a radiometer operating in the frequency band 3.4–4.2 GHz can be used to detect various diseases and monitor internal temperature of tissues during treatment. With introduction of autonomous power supply and wireless communication with a smartphone, the miniature radiometer can be used as a wearable device to monitor temperature of internal tissues in everyday human life., В даний час зростає інтерес фахівців до використання неінвазивних бездозових технологій для діагностики та моніторингу лікування різних захворювань. Мікрохвильова радіотермометрія дозволяє неінвазивно виявляти теплові аномалії внутрішніх тканин організму людини. Розглянуто сучасний рівень розвитку методу мікрохвильової радіотермометрії, що дозволяє неінвазивно виявляти на ранніх стадіях злоякісні новоутворення за характеристиками власних радіотеплових полів людини. Для більш широкого впровадження методу необхідно подолання ряду науково-технічних бар'єрів, що перешкоджають його розвитку. Для цього в першу чергу необхідно забезпечити мініатюризацію використовуваної апаратури.Виконано аналітичний огляд сучасного стану розробок в області медичних радіотермометрів. Важливим напрямком досліджень є мініатюризація апаратури. Показано, що застосування запропонованої схеми побудови балансного нуль-радіотермометра з ковзаючою схемою компенсацією відображення з двома узгодженими навантаженнями дозволить створити мініатюрний високостабільний радіотермометр. Похибка вимірювання даного приладу не залежить від температури навколишнього середовища, власної температури приладу і імпедансу досліджуваної області тіла. Розглянуто процедуру калібрування приладу і виконано розрахунки шумових сигналів. Наведено результати експериментальної верифікації правильності вибору побудови схеми мініатюрного радіотермометру. Введення термокомпенсації дозволило знизити похибку вимірювання, пов'язану з нагріванням приладу до 0,2 °С, при зміні власної температури радіотермометрії на 20 °С. Показано, що радіотермометр, який працює в смузі частот 3,4–4,2 ГГц, може використовуватися для виявлення різних захворювань і контролю внутрішньої температури тканин в процесі лікування. Після введення автономного живлення і бездротового зв'язку зі смартфоном, мініатюрний радіотермометр можна буде використовувати як переносний пристрій для моніторингу температури внутрішніх тканин в процесі життєдіяльності людини, В настоящее время растет интерес специалистов к использованию неинвазивных бездозовых технологий для диагностики и мониторинга лечения различных заболеваний. Микроволновая радиотермометрия позволяет неинвазивно выявлять тепловые аномалии внутренних тканей организма человека. Рассмотрен современный уровень развития метода микроволновой радиотермометрии, позволяющего неинвазивно выявлять на ранних стадиях злокачественные новообразования по характеристикам собственных радиотепловых полей человека. Для более широкого внедрения метода необходимо преодоление ряда научно-технических барьеров, препятствующих его развитию. Для этого в первую очередь необходимо обеспечить миниатюризацию используемой аппаратуры.Выполнен аналитический обзор современного состояния разработок в области медицинских радиотермометров. Важным направлением исследований является миниатюризация аппаратуры. Показано, что применение предложенной схемы построения балансного нуль-радиотермометра со скользящей схемой компенсацией отражения с двумя согласованными нагрузками позволит создать миниатюрный высокостабильный радиотермометр. Погрешность измерения данного прибора не зависит от температуры окружающей среды, собственной температуры прибора и импеданса исследуемой области тела. Рассмотрена процедура калибровки прибора и выполнены расчеты шумовых сигналов. Приведены результаты экспериментальной верификации правильности выбора построения схемы миниатюрного радиотермометра. Введение термокомпенсации позволило снизить погрешность измерения, связанной с нагревом прибора до 0,2 °С, при изменении собственной температуры радиотермометра на 20 °С. Показано, что радиотермометр, работающий в полосе частот 3,4–4,2 ГГц, может использоваться для выявления различных заболеваний и контроля внутренней температуры тканей в процессе лечения. После введения автономного питания и беспроводной связи со смартфоном, миниатюрный радиотермометр можно будет использовать как носимое устройство для мониторинга температуры внутренних тканей в процессе жизнедеятельности человека

To improve efficiency of non-invasive monitoring of the internal brain temperature, a small-size single-channel microwave radiothermograph consisting of a miniature radiometer and a radiometric sensor based on a printed antenna was developed. Such solution is necessary to provide physicians with a system of non-invasive monitoring of diagnosis and treatment processes. Mathematical modeling and experimental verification of the technical solutions obtained are described in this paper. A miniature radiothermometer was developed. It is a balance modulation radiometer designed on the basis of the R.H. Dicke’s circuit with two loads. Taking into account the requirements of miniaturization, a radiometric sensor was developed by means of numerical simulation. As a result of calculations, optimum antenna dimensions were determined (the total size: ø30 mm, the size of the foil flane substrate: ø23 mm, dimensions of the emitter slot: 16 mm×2 mm). According to the mathematical modeling, the depth of detection of thermal anomalies was not less than 20 mm for the printed antenna which is practically the same as for the waveguide antenna successfully used at present in brain radiothermometry.The standing wave coefficient was determined for various head regions: frontal, temporal, parietal, occipital and the transient between the occipital and parietal regions. Experimental tests of the radiothermograph on water phantoms and biological objects have been carried out. A very good coincidence between the data of numerical simulation and the physical SWR experiment in a range of 1.04–1.8 was obtained. As a result of the study, it has been found that the radiothermograph with a printed slot antenna enabled measurement of internal brain temperature with an acceptable accuracy (±0.2 °C). This will ensure control of craniocerebral hypothermia in patients with brain stroke and allow doctors to promptly change the hypothermia tactics. Small size of the created unit will make it possible to combine it with medical robotic systems to improve treatment effectiveness., Для повышения эффективности неинвазивного мониторинга внутренней температуры головного мозга осуществлена разработка малогабаритного одноканального микроволнового радиотермографа, состоящего из миниатюрного радиометра и радиометрического датчика на основе печатной антенны. Подобное решение необходимо для того, чтобы обеспечить врачей системой неинвазивного бездозового мониторинга лечения и диагностики. В работе описаны математическое моделирование и экспериментальная верификация полученных технических решений. Разработан миниатюрный радиотермометр, являющийся балансным модуляционным радиометром, построенным на основе схемы R. H. Dicke с двумя нагрузками. С учётом требований миниатюризации создан радиометрический датчик с помощью численного моделирования. В результате расчётов определены оптимальные размеры конструкции антенны: общий размер ø30 мм, размер подложки из фольгированного флана составил – ø23 мм, размер щели излучателя – 16×2 мм. По данным математического моделирования глубина выявления тепловых аномалий составила не менее 20 мм для печатной антенны, что практически не отличается от волноводной антенны, успешно применяемой в радиотермометрии мозга.Выполнены измерения коэффициента стоячей волны для различных точек головы человека: лобной, височной, теменной, затылочной и переходной между затылочной и теменной областями головы. Проведены экспериментальные исследования радиотермографа на водном фантоме и биологическом объекте. Показано очень хорошее совпадение между данными численного моделирования и физического эксперимента КСВ в диапазоне 1.04–1.8. В результате исследований установлено, что радиотермограф с печатной щелевой антенной позволяет осуществлять измерение внутренней температуры головного мозга с приемлемой точностью (±0.2 °C). Это обеспечит контроль краниоцеребральной гипотермии мозга у пациентов с инсультом и позволит оперативно менять тактику проведения гипотермии. Небольшие размеры созданной аппаратуры позволят совмещать её с другими медицинскими роботизированными системами для повышения эффективности лечения, Для підвищення ефективності неінвазивного моніторингу внутрішньої температури головного мозку здійснено розробку малогабаритного одноканального мікрохвильового радіотермографа, що складається з мініатюрного радіометра і радіометричного датчика на основі друкованої антени. Подібне рішення необхідно для того, щоб забезпечити лікарів системою неінвазивного бездозового моніторингу лікування та діагностики. В роботі описані математичне моделювання та експериментальна верифікація отриманих технічних рішень. Розроблено мініатюрний радіотермометрії, що є балансним модуляційним радіометром, побудованим на основі схеми R. H. Dicke з двома навантаженнями. З урахуванням вимог мініатюризації створений радіометричний датчик за допомогою чисельного моделювання. В результаті розрахунків визначено оптимальні розміри конструкції антени: загальний розмір ø30 мм, розмір підкладки з фольгованого Флан склав – ø23 мм, розмір щілини випромінювача – 16×2 мм. За даними математичного моделювання глибина виявлення теплових аномалій склала не менше 20 мм для друкованої антени, що практично не відрізняється від хвилеводної антени, яка успішно застосовується в радіотермометрії мозку.Виконано вимірювання коефіцієнта стоячої хвилі для різних точок голови людини: лобової, скроневої, тім'яної, потиличної і перехідною між потиличної і тім'яної областями голови. Проведено експериментальні дослідження радіотермографи на водному фантомі і біологічному об'єкті. Показано дуже гарний збіг між даними чисельного моделювання та фізичного експерименту КСВ в діапазоні 1.04–1.8. В результаті досліджень встановлено, що радіотермограф з друкованою щілинною антеною дозволяє здійснювати вимірювання внутрішньої температури головного мозку з прийнятною точністю (±0.2 °C). Це забезпечить контроль краніоцеребральної гіпотермії мозку у пацієнтів з інсультом і дозволить оперативно змінювати тактику проведення гіпотермії. Невеликі розміри створеної апаратури дозволять поєднувати її з іншими медичними роботизованими системами для підвищення ефективності лікування