Od stetoskopu do robota

Jak opisać postęp w aparaturze medycznej w ostatnich 100 latach, jeśli to stulecie tworzy właściwie kompletną historię tego obszaru techniki?

Aparatura medyczna w swych rozwiązaniach konstrukcyjnych bazuje na osiągnięciach nauki i techniki i dokonującego się w nich postępu. 100 lat temu pojazd wzorowany na konnym powozie nazwano samochodem, a jazda nim wymagała cierpliwości w usuwaniu usterek oraz posłańca, który poprzedzał wehikuł pędzący z szybkością 6-8 km/godz. W tamtych czasach lekarz posługiwał się w swych działaniach diagnostycznych drewnianym stetoskopem, a bakterie, małe i niegroźne – w świetle ówczesnej wiedzy – były wręcz ignorowane. To wtedy fizyk Roentgen korespondował z firmą Siemens, zamawiając do swych celów badawczych lampy, które ze współczesnymi lampami rentgenowskimi mają wspólną nazwę i... zasadę działania.

Żeby możliwy był postęp w aparaturze medycznej, musiał on najpierw nastąpić w takich dziedzinach, jak elektronika, inżynieria materiałowa, informatyka i wiele innych, które posłużyły do lepszego poznania funkcjonowania ludzkiego (i nie tylko) organizmu. Wraz z doskonaleniem procesu poznawczego okazało się możliwe wykrywanie nieprawidłowości w procesach życiowych pacjenta. Proces kontroli organizmu i naprawa uszkodzeń możliwe są do wykonania na wiele sposobów, zawsze jednak z użyciem aparatury medycznej.

Używając promieniowania rentgenowskiego, ultradźwięków, rezonansu magnetycznego lub izotopów promieniotwórczych możemy zajrzeć do wnętrza pacjenta, uzyskując obraz jego narządów lub ich funkcjonowania. Możemy także wykonać badanie krwi, moczu lub innych płynów z organizmu, by wykryć związki chemiczne lub cząstki, które zakłócają jego pracę lub ustalić z wielką dokładnością, czy proporcje pomiędzy normalnie występującymi składnikami płynów są zgodne z oczekiwaniami. Możemy pójść jeszcze dalej, sprawdzając zagrożenia genetyczne czy badając pojedynczą komórkę. Wykorzystując światło, potrafimy kontrolować poziom nasycenia krwi w tlen, stymulować rozwój naczyń krwionośnych, a posługując się światłowodami, lekarz może obejrzeć – poprzez system optyczny lub na ekranie monitora – wiele naszych organów wewnętrznych.

Gdy proces diagnostyki jest zakończony, można przystąpić do naprawy. Najczęściej jest to doustne, domięśniowe lub dożylne podawanie odpowiednich związków chemicznych. Jest ich szerokie spektrum – od antybiotyków po insulinę, od leków o natychmiastowym działaniu po uwalniane do organizmu według założonego cyklu, od leków o działaniu ogólnym po celowane. Naprawa może mieć też bardziej mechaniczny charakter. Kardiolog może reperować naczynia wieńcowe (angioplastyka), a chirurg usuwać na przykład woreczek żółciowy bez otwierania jamy brzusznej (laparoskopia). Wreszcie, ingerencja chirurga może przyjąć charakter rozległego zabiegu na organach wewnętrznych jamy brzusznej, klatki piersiowej, głowy czy kończyn. I niekoniecznie jest to tylko usuwanie tego, co chore. Coraz częściej jest to wymienianie organu, który nie spełnia swej roli (serce, nerka, wątroba czy staw) lub jego fizyczne reperowanie (bypassy serca, wymiana zastawek, zabiegi korekcyjne gałki ocznej itp.). A wszystko to wsparte jest możliwościami utrzymania przy życiu pacjenta o nie funkcjonujących nerkach (dializoterapia), nie oddychającego samodzielnie (respiratory) czy też z zatrzymaną lub zakłóconą akcją serca (defibrylatory, rozruszniki serca).

Świat aparatury medycznej powstał niedawno (może te "urodziny" miały miejsce właśnie 100 lat temu, gdy Roentgen dostrzegł możliwości diagnostyczne nie znanego dotychczas promieniowania?) i przez kilka dziesięcioleci – mniej więcej do końca lat 50. – stopniowo się rozwijał. Jego rozwój związany był z coraz powszechniejszym stosowaniem energii elektrycznej w medycynie – na przykład do zaspokojenia tak oczywistej dzisiaj potrzeby, jak oświetlenie pola operacyjnego sztucznym światłem. Przy końcu tego okresu elektronika bazowała już na próżniowych lampach elektronowych, ale jej udział w konstrukcji sprzętu medycznego był marginalny, wobec królującej mechaniki. W latach 60. i 70. rozwój aparatury związany był z miniaturyzacją elektroniki, wynikającą z wprowadzania do powszechnego użytku tranzystorów, a potem układów scalonych, rozszerzenia stosowania tworzyw sztucznych i ze śmiałą realizacją niespełnialnych dotychczas marzeń ludzkich, jak pierwsze przeszczepy serca czy "żelazne" płuca, które utrzymały przy życiu dzieci w ostrym stadium choroby Heine- -Medina. Kolejne 20 lat historii aparatury związane jest z rozwojem informatyki, wymuszającej dalszą miniaturyzację elektroniki i z powszechnym stosowaniem elektronicznych układów logicznych. Od kilku lat mówić możemy raczej o barierach etycznych czy finansowych limitujących świat medyczny, niż ograniczeniach wynikających z możliwości technicznych (klonowanie, przeszczepy mózgu, modyfikacje genetyczne).

Ostatnie 10 lat rozwoju aparatury stanowi o jej aktualnych możliwościach: to ten okres zmienił – poprzez głębokie modyfikacje dotychczasowych rozwiązań i wprowadzenie zupełnie nowych urządzeń i systemów – praktycznie wszystko, co poprzednio funkcjonowało jako aparatura medyczna. Jedyne, co pozostało niezmienne w obszarze aparatury medycznej w ciągu 100 lat, to życzenie: obyśmy tylko zdrowi byli!