CC BY
235
Шевченко Ю.Л.
ОТ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ К РОБОТУ «ДА ВИНЧИ»
ОТ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ К РОБОТУ «ДА ВИНЧИ»
Шевченко Ю.Л. УДК: 75(092)«14/15»
Национальный медико-хирургический Центр имени Н.И. Пирогова
Резюме
FROM LEONARDO DA VINCI TO THE «DA VINCI» ROBOT
Изложен вклад да Винчи в искусство, науку, литературу.
п „ Shevchenko Yu. L.
Ключевые слова: Леонардо да Винчи, наука, живопись, анатомия.
Изложен вклад да Винчи в искусство, науку, литературу.
Ключевые слова: Леонардо да Винчи, наука, живопись, анатомия.
«Величайшие достоинства, которыми когда-либо обладал человек, как ниспосланные выше, так и врожденные, - или нет, все же сверхъестественные, чудесным образом соединившиеся в одном человеке: красота, грация, талант - были таковы, что, к чему бы этот человек, столь счастливо одаренный, ни обращался, любое его действие было божественно; он всегда оставлял всех других людей позади, и это воочию доказывало, что он ведом рукой самого Господа».
Джордже Вазари, первый биограф Леонардо да Винчи
Леонардо да Винчи (Leonardo da Vinci) - итальянский живописец, скульптор, архитектор, ученый, инженер. В богатейшем созвездии талантов и гениев эпохи Возрождения он является пожалуй самым ярким представителем. Его творчество характеризуется стремлением охватить все многообразие форм жизни. Леонардо в одном лице объединял мыслителя, ученого, гениального живописца. Он обогатил проницательными наблюдениями почти все области науки того времени. Его многочисленные заметки и рисунки (к настоящему времени сохранилось и известно более семи тысяч страниц рукописей) могли бы стать подготовительными набросками к гигантской энциклопедии человеческих знаний. Леонардо да Винчи по праву можно считать основоположником экспериментального естествознания. Его научное и творческое наследие отличается исключительным разнообразием исследованных проблем. Он высоко ценил опыт, а в основу всего, в том числе самого познания, ставил такую науку, как математика: «.. .ни одно человеческое исследование не может назваться истиной наукой, если оно не прошло через математические доказательства». Поэтому его многочисленные открытия, научные гипотезы, проекты и эксперименты позволяют считать автора предтечей целых научных направлений, трансформировавшихся со временем в самостоятельные научные дисциплины, в различных отраслях человеческих знаний.
Леонардо родился в городе Винчи (или вблизи него), к западу от Флоренции, 15 апреля 1452 года. Он был незаконнорожденным сыном флорентийского нотариуса и крестьянской девушки; воспитывался в доме отца и, будучи сыном образованного человека, получил основательное начальное образование в чтении, письме и счете. В 1467 году Леонардо был отдан в ученики к одному из ведущих мастеров раннего Возрождения во Флоренции Андреа дель Вероккьо. А в 1472 году он вступил в гильдию художников, изучив основы рисунка и других необходимых дисциплин. В историю мировой живописи Леонардо да Винчи вошел как величайший художник эпохи Возрождения. Сочетая разработку новых средств художественного языка с теоретическими обобщениями, он создал образ человека, отвечающий гуманистическим идеалам своего времени. В росписи «Тайная вечеря» (1495-1497 гг., в трапезной монастыря Санта-Мария делле Грацие в Милане) высокое религиозно-этическое содержание выражено в строгих закономерностях композиции, ясной системе жестов и мимики персонажей (рис. 1). Христос - центр композиции, вокруг которого собирается буря эмоций. Это одно из самых значительных произведений в истории мирового искусства. Гуманистический идеал женской красоты воплощен Леонардо в портрете Моны Лизы (так называемой «Джоконды», около 1503 года, хранится в Лувре) (рис. 2). В этой наиболее известной картине да Винчи образ богатой горожанки предстает таинственным олицетворением природы как таковой, не теряя при этом чисто женского лукавства; внутреннюю значительность композиции придает космически-величественный и в то же время тревожно-отчужденный пейзаж, тающий в холодной дымке. Одухотворенные руки Моны Лизы так же прекрасны, как легкая улыбка на ее лице и сам первобытный скалистый пейзаж. Примечательно, что вот уже несколько веков это полотно не только восхищает ценителей живописи, но и побуждает ученых и исследователей к тщательному анализу творения Леонардо с применением самых последних достижений научно-технического прогресса, что сопровождается выдвижением самых невероятных гипотез.
Для самого Леонардо искусство и наука были связаны неразрывно. Отдавая в «споре искусств» пальму
Шевченко Ю.Л.
ОТ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ К РОБОТУ «ДА ВИНЧИ:
Рис. 1. Тайная вечеря. Фреска Леонардо да Винчи. Трапезная монастыря Санта-Мария-делле-Грацие, Рис. 2. Мона Лиза. Леонардо да Винчи. Милан, Италия Лувр. Париж
первенства живописи как наиболее интеллектуальному, по его убеждениям, виду творчества, мастер понимал ее как универсальный язык (подобный математике в сфере наук), который воплощает все многообразие мироздания посредством пропорций, перспективы и светотени. «Живопись, пишет Леонардо, - наука и законная дочь природы..., родственница Бога». Изучая природу, совершенный художник-естествоиспытатель тем самым познает «божественный ум», скрытый под внешним обликом натуры.
Анатомией человека и животных Леонардо да Винчи занимался на протяжении всей жизни и как художник, и как ученый. Среди прочих авторов он изучал научные трактаты Авиценны (Ибн Сину), Аристотеля, Архимеда, Цельса, а приступив к анатомированию, ознакомился с трудами Галена и Гиппократа. Его многочисленные анатомические рисунки по своей реалистичности и точности неизмеримо превосходят не только современные ему, но многие позднейшие. При этом это не единичные зарисовки, а обобщающие изображения, позволяющие судить об общих закономерностях строения организма. Знаменитый рисунок Леонардо да Винчи, изображающий обнаженного мужчину в круге, получил название «витрувианского человека» (в честь Маркуса Витрувия, гениального римского архитектора, который вознес хвалу «божественной пропорции» в своих «Десяти книгах об архитектуре» (рис. 3). Никто лучше да Винчи не понимал божественной структуры человеческого тела, его строения. Да Винчи даже эксгумировал трупы, изучая анатомию и измеряя пропорции костей скелетов. Он первым показал, что тело человека состоит из «строительных блоков», соотношение пропорций которых всегда равно постоянной в еличине». В рисунках да Винчи впервые дано изображение лобного, клиновидного и верхнечелюстного синусов, сесамовидных косточек стопы. Он первый правильно определил число позвонков в крестце у человека - пять (ранее считалось, что крестец состоит из трех позвонков), правильно описал лордозы и кифозы по-
звоночного столба, угол наклона крестца (ранее крестец считался прямым, отсюда и название прямой кишки). Он пытался изучать строение мышц и суставов в нагрузке и тесной взаимосвязи, предложил классификацию мышц по величине, силе, форме и характеру сухожилий и способу прикрепления к костям скелета, высказал новаторские идеи об антагонизме мышц.
Отдельное внимание Леонардо да Винчи уделил зрительному анализатору - глазу. Он считал глаз «повелителем и князем прочих четырех чувств», описал глаза и зрительные нервы с точки зрения оптики и анатомии, высказал правильные догадки о природе бинокулярного зрения.
Да Винчи нередко называют «отцом эмбриологии». Он интересовался внутриутробным развитием, первым описал биологическую природу зачатия (рис. 4) и рождения человека, впервые изобразил тазовое предлежание плода (рис. 5).
Не могут не вызвать восхищения рисунки да Винчи, посвященные анатомии сердца и сосудов (рис. 6). Его бесконечная любознательность и творческий инстинкт, несомненно, привели бы к размышлениям о круговом движении крови - теории, которая была сформулирована знаменитым английским врачом Уильямом Гарвеем (1578-1657) столетием позже.
Огромное внимание Леонардо да Винчи уделял качеству анатомического рисунка, который должен быть максимально информативный и максимально понятный. Впервые им было предложено изображение костей в разных ракурсах и проекциях, и в дальнейшем оно стало использоваться другими анатомами. Этот принцип лежит в основе современной томографии.
К сожалению, только последующие поколения признали в Леонардо великого анатома, хотя его анатомические работы явно опережали время. Вся история медицины неразрывно связана с именем человека, чья гениальность стала символом эпохи Возрождения.
Особое место в творческом наследии Леонардо да Винчи занимают его технические проекты. Как ученый и
Шевченко Ю.Л.
ОТ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ К РОБОТУ «ДА ВИНЧИ»
Рис. 3. Витрувианский человек. Леонардо да Рис. 4. Совокупление мужчины и женщины в разре- Рис. 5. Зародыш и матка. Леонардо да Винчи. Винчи. Металлическое перо, чернила, зе. Леонардо да Винчи. The Royal Collection. The Royal Collection. Her Majesty Queen
акварель. Галерея академии, Венеция Her Majesty Queen Elizabeth II Elizabeth II
инженер он пытался определить коэффициенты трения скольжения, изучал сопротивление материалов, увлеченно занимался гидравликой. Его многочисленные гидротехнические эксперименты получили выражение в новаторских проектах каналов и ирригационных систем. Страсть к моделированию приводила Леонардо к поразительным техническим предвидениям, намного опережавшим эпоху: таковы наброски проектов металлургических печей и прокатных станов, ткацких станков, печатных, деревообрабатывающих и прочих машин, подводной лодки и танка, а также разработанные после тщательного изучения полета птиц конструкции летательных аппаратов и парашюта. Ради исторической справедливости Леонардо да Винчи следует считать пионером авиации.
К величайшему сожалению многочисленные проекты, изобретения не были воплощены на практике ни самим художником, ни его современниками. Жизненный путь Леонардо да Винчи был на редкость тернистым. Его гений не нашел должной оценки среди соотечественников, открытия не были востребованы в силу особенностей самой исторической эпохи. Творческие успехи вызывали зависть у коллег по цеху и откровенное непонимание у обывателей, все это сопровождалось злобными нападками и откровенной клеветой. Поэтому он имел основание высказать горькое признание: «Великие труды вознаграждаются в этом мире голодом и жаждой, тяготами и скор-бями, издевательствами, ругательствами и изощренными подлостями». Не найдя поддержки на родине, да Винчи по приглашению Франциска I переехал во Францию, где и прошли его последние годы жизни. Леонардо умер в Амбуазе 2 мая 1519 года; его картины к этому времени
Рис. 6. Строение желудочков сердца. Леонардо да Винчи. The Royal Collection. Her Majesty Queen Elizabeth II
Шевченко Ю.Л.
ОТ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ К РОБОТУ «ДА ВИНЧИ:
были рассеяны в основном по частным собраниям, а записки пролежали в разных коллекциях почти в полном забвении еще несколько веков.
Свой великий труд Леонардо да Винчи оценил с поистине нечеловеческой требовательностью: «Я оскорбил Бога и человечество, потому что мой труд не достиг того качества, которого должен был достичь». Для нас это назидание в том, что для человека при стремлении к совершенству предела не существует. Нельзя останавливаться на достигнутом.
Только в эпоху научно-технического прогресса многие гениальные открытия, изобретения, проекты и гипотезы Леонардо да Винчи нашли свое воплощение. В отличие от них извечная идея замены человеческого труда механическими устройствами (по сути это сюжет сказок, мифов, верований всех народов мира) была воплощена в прошлом веке. В литературной фантастике понятие «робот» ввел в 1921 году чешский писатель Карел Чапек. На протяжении одного поколения роботы прошли эволюцию от элементарных механических устройств, выполняющих стандартные команды, до высокотехнологичных электронных систем. В настоящее время активно ведутся разработки по внедрению искусственных интеллектуальных систем в робототехнике, расширяются сферы применения роботов, особенно в областях, требующих безукоризненной точности манипуляций.
В силу природного консерватизма медицина, и прежде всего хирургия, оставалась до недавнего времени невосприимчивой к достижениям робототехнологий. Предтечей применения роботизированных систем в хирургии стало внедрение в хирургическую практику миниинвазивного направления лапароскопии. 1 февраля 1980 года потрясенный успехами лапароскопии обыватель задал в выпуске «Medical Tribute» вопрос: «Когда же первый аппендикс или желчный пузырь исчезнет в эндоскопе?». Ответ на первую часть вопроса не заставил себя долго ждать и уже 13 сентября этого же года немецкий хирург-гинеколог Курт Земм выполнил аппендэктомию. Решение второй половины этого вопроса представлено мировой общественности в 1987 году, когда впервые
Филиппом Море была выполнена лапароскопическая холецистэктомия. Как и следовало ожидать, все новое в медицине было встречено с изрядной долей скептицизма и крайне консервативным настроением. «И хирурги, и гинекологи были злы на меня. Они кидали в меня камни. Все мои начальные попытки опубликовать мой метод лапароскопической аппендэктомии были отклонены с комментариями, что такой нонсенс не принадлежит и никогда не будет принадлежать к области общей хирургии», - писал Курт Земм. Филипп Море считал, что «никогда эта операция [лапароскопическая холецистэктомия] не станет обыденной в клинической практике». Однако, история рассудила совсем иначе.
Накопленный к концу ХХ столетия эндоскопический опыт позволил считать выполнимыми значительную часть внутриполостных оперативных вмешательств не только в брюшной полости, но и в грудной клетке. Более того, с развитием технологий связи настойчиво витала в воздухе идея о возможном привлечении ведущих мировых специалистов к дистанционному выполнению различных оперативных вмешательств. Настоящим прорывом в применении роботизированных технологий в хирургии стало создание американской компанией «Institute Surgical» новой системы под кодовым названием «да Винчи» («da Vinci») в 1999 году. Новый робот был продемонстрирован при поддержке университетского медицинского центра (University Medical Center, UMC) и отделения хирургии университета штата Аризона. Области применения «да Винчи» - кардиология, гинекология, урология и общая хирургия. Глубоко символично, что авторы присвоили своему детищу имя величайшего ученого, анатома, инженера-изобретателя, экспериментатора Леонардо да Винчи.
К концу 2007 года в мире насчитывалось более 600 роботизированных хирургических комплексов. Каждый год их количество увеличивается в два раза. Комплекс «да Винчи» сертифицирован в России.
Комплекс «da Vinci» состоит из трех основных компонентов: устройство передачи видеоизображения,
Шевченко Ю.Л.
ОТ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ К РОБОТУ «ДА ВИНЧИ»
состоящее из двойного источника света и двух трех-чиповых камер, консоли управления, где располагается оперирующий хирург (рис. 7), подвижной части с тремя манипуляторами для инструментов и одним для камер, создающих трехмерное изображение. Консоль управления оснащена компьютером, генерирующим реальное трехмерное изображение с полной иллюзией его глубины, видоискателем, ножными педалями для управления электрокоагуляцией, фокусным разрешением камер, ручными джойстиками для управления инструментами и видеокамерой в теле пациента. Инструменты оснащены гибким приводом и обеспечивают движение в семи плоскостях. Трехмерное изображение, создаваемое системой перед глазами хирурга, обеспечивает полную иллюзию оперирования в реальном пространстве.
Одним из пионеров применения этой технологии в российских лечебных учреждениях стал Национальный медико-хирургический центр им. Н.И. Пирогова. За короткий промежуток времени накоплен значительный опыт в выполнении оперативных вмешательств с использованием системы «да Винчи» - прооперировано
абдоминальная хирургия
гинекология
торакальная хирургия
кардиохирургия урология
О 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Рис. 8. Операции с использованием системы «да Винчи», выполненные в Пироговском Центре
390 пациентов с различной патологией выделительной и половой систем, органов брюшной и грудной полости (рис. 8).
Внедрение роботической хирургии в современную урологию показало существенные преимущества этой методики при ряде заболеваний, в частности при поражении предстательной железы.
Одной из областей медицины, где робототехника произвела настоящую революцию, можно считать мини-инвазивную кардиохирургию, где от оператора требуется особая виртуозность при выполнении манипуляций. Робототехника при этом расширила возможности на целый порядок (рис. 9).
Стал возможным широкий спектр робот-ассистиро-ванных вмешательств при различной патологии органов брюшной полости - от реконструкции передней брюшной стенки при грыжах и бариатрии до онкохирургии.
Внедрение роботических технологий в гинекологию позволило существенно использовать реконструктивные технологии для сохранения репродуктивного потенциала женщин.
На основании значительного опыта, самого большого в России и одного из самых значительных в Восточной Европе, можно выделить ряд областей применения ро-ботической хирургии:
- грудная хирургия и кардиохирургия - выделение и подготовка аутоартериальных кондуитов (внутренней грудной артерии), реконструкция митрального и трикуспидального клапанов, установка электродов для бивентрикулярной ресинхронизации, биопсия и резекция легких, пульмонэктомия, удаление новообразований грудной клетки;
- сосудистая хирургия - реконструктивные операции на грудной аорте и брюшной аорте, симпатэктомия;
- гинекология - репродуктивная хирургия (реанастомоз
Рис. 9. Выполнение маммарокоронарного шунтирования на работающем сердце с использованием системы «да Винчи»: А - установлены торакопорты для выполнения операции; Б - интраоперационный вид формируемого анастомоза
Шевченко Ю.Л.
ОТ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ К РОБОТУ «ДА ВИНЧИ:
маточных труб, миомэктомия, лигирование маточных труб и др.) и общая гинекология (гистерэктомия, удаление кист яичников, аднекс- и сальпингэктомия);
- абдоминальная хирургия - реконструктивные вмешательства на передней брюшной стенке по поводу грыж различной локализации, фундопликация, резекции печени, поджелудочной железы, желудка, операции при опухолевом поражении тонкой, ободочной и прямой кишок, холецистэктомия и др.;
- урология - простатэктомия, нефрэктомия, цистэкто-мия и др.
Роботические технологии открывают широкие перспективы в дальнейшем развитии целых направлений клинической медицины. Их преимущества очевидны, так как при их внедрении прежде всего реализуется античный постулат: «Не навреди!». Благодаря миниинвазивности осуществляется предупреждение широкого спектра осложнений. Особо следует отметить такое, ранее неизвестное, преимущество, как дистанционность выполнения хирургических манипуляций. То есть оператор может находиться на любом расстоянии от пациента. Этот факт имеет исключительное значение для такого государства как Россия, обладающего необъятной территорией с крайне неравномерным распределением населения. Эта технология нивелирует технические погрешности, обусловленные состоянием самого оператора и уровнем его мануальных способностей.
Однако, как бы ни реализовывались самые фантастические идеи в результате научно-технического прогресса, ключевой фигурой в хирургии всегда будет
человек, с Божьей помощью. Несомненно, важно одно - с внедрением в широкую клиническую практику использования робот-ассистированных технологий существенно раздвигаются рамки возможностей хирургии. Именно поэтому как нельзя более точно отражают перспективы роботической хирургии слова великого русского физиолога И.П. Павлова: «.. .наука движется толчками, в зависимости от успехов, делаемых методикой. С каждым шагом методики вперед мы как бы поднимаемся ступенью выше, с которой открывается нам более широкий горизонт, с невидимыми раньше предметами».
По моему глубокому убеждению не является простым совпадением тот факт, что 560-летие Леонардо да Винчи - 15 апреля 2012 года - является величайшим христианским праздником - Светлое Христово Воскресение. Пасха.
Контактная информация
Национальный медико-хирургический Центр им. Н.И. Пирогова 105203, г. Москва, ул. Нижняя Первомайская, 70
e-mail: [email protected]
