Инженеры в белых халатах
Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана, знаменитая "Бауманка", в эти дни отмечает свое 175-летие. Вообще-то, этот юбилей можно назвать национальным праздником российской науки, как, скажем, недавний юбилей МГУ им. М.В.Ломоносова. Вузы-флагманы страны заслуживают, чтобы их юбилей отметила и наша врачебная газета. Но повод обращения к "Бауманке" более весомый: в ее составе находится уникальный факультет "Биомедицинская техника", который готовит специалистов для медицины и ведет активные научные исследования в области биоинженерии и медицинской техники. Декан этого факультета профессор Сергей ЩУКИН сегодня отвечает на наши вопросы.
- Сергей Игоревич, как водится на юбилеях, расскажите коротко об истории юбиляра.
- А знаете, что мы юбиляры вдвойне. В этом году исполнилось 30 лет официального существования в университете медико-технического направления. Формирование этого направления связано с работами, начатыми в 60-е годы на кафедре сварки под руководством академика Г.Николаева. В 1978 г. была организована кафедра "Биомедицинские технические системы и устройства", которую возглавил основатель медико-технического направления в нашем университете профессор В.Лощилов. Через 20 лет возникла кафедра "Медико-технические информационные технологии". И в том же году по инициативе ректора МГТУ члена-корреспондента РАН И.Федорова организован первый и пока единственный в стране факультет "Биомедицинская техника". Несколько позже на факультете образована кафедра "Медико-технический менеджмент". В 2003 г. коллектив ученых был удостоен премии Правительства РФ в области создания и внедрения нового поколения отечественных машин скорой медицинской помощи.
Факультет объединяет сегодня три кафедры, заведующими которых являются профессора И.Спиридонова, С.Щукин, О.Рутковский. Под их руководством ведется подготовка трех студенческих групп по специальностям "Биомедицинские аппараты и системы" и "Инженерное дело в медико-биологической практике".
- Вопрос предполагает скучноватый ответ, однако нельзя не перечислить хотя бы основные направления научных работ университета в области инженерной биомедицины?
- Отчасти тоже "биографический" вопрос, и поэтому попробую сделать это в хронологическом порядке. В конце 60-х годов группа российских ученых из МГТУ им Н.Э.Баумана, ЦИТО им. Н.Н.Приорова, 1-го Московского медицинского института (Г.Николаев, В.Лощилов, В.Поляков, М.Волков, В.Петров и др.) начала изучать возможность использования низкочастотного ультразвука (22-44 кГц) для решения медицинских задач. Было установлено, что известные прежде эффекты, связанные с распространением ультразвука в жидкости (ультразвуковая кавитация и гидродинамические вихри разных типов) имеют место и в биологических тканях, причем развитость этих эффектов зависит от энергии, переносимой волнами (интенсивность ультразвука), и времени воздействия.
Применение первых отечественных ультразвуковых хирургических аппаратов УРСК-7Н в хирургии, травматологии, ортопедии и других областях медицины показало, что биофизические и химические процессы, возникающие в биотканях, являются сложными и многоплановыми и могут приводить как к успешным лечебным результатам, так и к нарушению биологических систем. Поэтому в дальнейшем работы велись в двух направлениях: проведение биомедицинских исследований, направленных на создание новых технологий и методик, реализующих в большем объеме потенциальные возможности ультразвуковой обработки, и создание совершенных ультразвуковых хирургических аппаратов.
Серии проведенных теоретических и экспериментальных медико-биологических и биомеханических исследований позволили определить целый ряд показаний и оптимальные параметры воздействия ультразвука на биологические ткани при различном состоянии организма в норме и при патологии.
Уже в начале 80-х годов был выпущен серийный ультразвуковой хирургический аппарат УРСК-7Н-18, имеющий систему автоматической подстройки частоты ультразвукового генератора в заданных пределах при изменении акустической нагрузки на инструмент-излучатель. В соответствии с пожеланием врачей объемно-весовые характеристики были уменьшены в 2,5 раза.
Научная школа биомеханики в МГТУ им. Н.Э.Баумана зародилась в конце 60-х - начале 70-х годов. Важнейшей особенностью этой школы, отличающей ее на всех этапах развития, является сочетание глубоких фундаментальных исследований с решением на их базе широкого круга конкретных прикладных задач. Так, открытие в 1976 г. собственных напряжений в костях человека послужило мощным стимулом для развития одного из важнейших прикладных направлений биомеханики - исследования процессов взаимодействия ультразвукового хирургического инструмента с костной тканью. В 70-х - начале 80-х годов была разработана теория этих процессов и создана широкая гамма ультразвуковых инструментов для травматологии и ортопедии.
Другое крупнейшее направление прикладной биомеханики, в котором университет занимал и продолжает занимать ведущее место, - биомеханика процессов ультразвуковой сосудистой хирургии. Цикл исследований, проведенных в этой области, позволил создать теорию процессов взаимодействия ультразвукового инструмента с мягкими биологическими тканями и разработать соответствующий инструментарий не только для сосудистой хирургии, но и для отоларингологии, гинекологии, проктологии. Следует отметить, что этот инструментарий не имеет аналогов в мире. В 1972 г. эти работы были удостоены Государственной премии СССР.
Особое место в ряду работ школы биомеханики МГТУ занимают исследования и разработки в области создания искусственных клапанов сердца, отмеченные Государственной премией СССР в 1987 г. (В.Сагалевич, Н.Завалишин, Б.Константинов и др.). В 1984 г. было зарегистрировано их открытие - свойство клапанно-аортного комплекса выполнять клапанную функцию, то есть открывать и закрывать створки практически без перепада давления. Ряд интересных результатов был получен учеными МГТУ в области биомеханики глаза и ультразвуковой офтальмологии.
- "Биография" факультета замечательная. А что готовит день грядущий?
В последние годы наряду с исследованиями в вышеназванных областях интенсивно развиваются новые направления биомеханики, в частности механика биологических мембран и вибрационная биомеханика позвоночника человека. Весьма перспективны исследования в области неинвазивных технологий неотложной медицины. Результаты исследований электромеханических эффектов в биологических тканях создали научную основу целого поколения аппаратов и систем для электромагнитной терапии и активной диагностики, неинвазивных, в том числе и мониторных, исследований параметров гемодинамики. Данные направления в университете берут свое начало с научного открытия явления наличия собственных механических напряжений в костях человека и животных (Г.Николаев, В.Лощилов, Э.Бабаев). Целая плеяда ученых университета и ученых-медиков внесли вклад в их формирование.
- Насколько я наслышан, ваш "конек" - создание лазерных технологий.
- Это - одно из наукоемких направлений биомедицинской техники, и мы заняты разработкой и созданием лазерных аппаратов и приборов, широко применяемых практически во всех областях медицины. В 70-е годы учеными МВТУ им. Н.Э. Баумана совместно с учеными научного центра в Пущине были впервые получены достоверные данные о характере взаимодействия лазерного излучения с биотканями, позволившие создать уникальные лазерные хирургические и терапевтические аппараты для лечения кожных и сосудистых заболеваний, сократившие сроки реабилитации в 2-3 раза; оптические инструменты для подвода лазерного излучения в труднодоступные части тела; впервые предложен и апробирован лазерный ультразвуковой скальпель, использующий положительные стороны этих видов воздействий.
Впервые в нашей стране учеными кафедры были разработаны принципы построения лазерных оптико-цифровых процессоров для измерения морфологических особенностей клеток и тканей организма по их изображениям. В процессе медико-биологических исследований была выявлена взаимосвязь параметров структуры и формы морфогенетических инвариантов - папиллярных узоров ладонной поверхности и радужной оболочки глаз, а также других показателей жизнедеятельности организма, например значений концентрации форменных элементов крови, с функциональным состоянием человека. Эти работы ведутся коллективом под руководством профессора И.Спиридонова.
На основе теории биотехнических систем и методов оптико-цифровой морфометрии на кафедре разработаны и созданы аппаратно-программные средства для определения дерматоглифических, иридоскопических, гематологических показателей функционального статуса человека, скрининга наследственных и врожденных заболеваний, оценки адаптационных особенностей, профессиональных возможностей, дешифрирования гемоизображений.
Очень перспективны криогенные и плазменные технологии для медицины в университете, которые развиваются под руководством профессоров А.Архарова к Н.Козлова.
- И все-таки ваша основная задача - это подготовка молодых специалистов, не так ли?
- Безусловно. Надо отметить, что сегодня в высшей школе факультет БМТ является пока первым и единственным, который ориентирован исключительно на биомедицинскую технику. Одной из основных задач университета является создание базы для подготовки высококвалифицированных кадров. В аспирантуре имеется две специальности, по которым работает докторский диссертационный совет по медицинскому приборостроению и биомеханике.
- Насколько востребованы выпускники вашего факультета?
- Ежегодно мы выпускаем примерно 60-70 специалистов. Основная часть идет работать в организации, занимающиеся производством и обслуживанием медицинской техники, при этом доля коммерческих структур, в том числе зарубежных и совместных предприятий, в последнее время растет.
- Вероятно, ваша работа немыслима без тесного сотрудничества с ведущими клиниками и клиницистами?
- Это хочется отметить особо. Традицией МВТУ стало тесное сотрудничество с учеными-медиками. И в представленных направлениях красной нитью проходит методология бауманской школы создания новой медицинской техники, суть которой заключается в трех этапах: необходимо медицинскую задачу сформулировать как физическую задачу, затем переформулировать как техническую, и только после этих исследований создается техника и эффективные технологии ее применения в медицине.
В процессе развития совместных научных исследований сформировались творческие связи с большим числом организаций. Фактически сегодня работа подразделений НИИ БМТ проводится в тесном контакте именно с организациями как фундаментальной и прикладной биомедицинской науки, так и практической медицины. Особо хочется отметить наше возрастающее сотрудничество с московской Первой градской больницей, возглавляемой О.Рутковским.
- Читателям наверняка интересно будет узнать, как сложилась ваша личная научная карьера? Ведь, согласитесь, сплав инженера и медика такого высокого уровня - материал весьма редкий.
Что касается моей профессиональной карьеры, то скажу, что я заканчивал МФТИ по специальности "физик живых систем". Работал еще студентом в НИИ трансплантологии искусственных органов, но уже 25 лет не мыслю себя вне школы биоинженеров МГТУ им. Н.Э.Баумана.
- Еще раз примите от "Медицинской газеты" поздравление в связи с юбилеем и пожелания всяческих успехов и благ вашему... простите, нашему факультету и вам лично.
Беседу вел Юрий БЛИЕВ, обозреватель "МГ".
Кстати
Колыбель "русского метода"
175-летняя история МГТУ им. Н.Э.Баумана - это история развития научной и технической мысли в нашей стране, летопись технического прогресса, подготовки кадров высшей квалификации. Начинался МГТУ с ремесленного училища, идея организации которого вызревала очень медленно. В 1826 г. вдовствующая императрица Мария Федоровна "высочайше повелеть соизволила учредить большие мастерские разных ремесел" для мальчиков-сирот Воспитательного дома. С этой целью известным московским архитектором Д.И.Жилярди был отстроен сгоревший еще в 1812 г. Слободской дворец в Немецкой слободе. В 1830 г. император Николай I утвердил "Положение о Ремесленном учебном заведении". В 1868 г. был утвержден Устав, в первом параграфе которого было сказано: "Императорское московское техническое училище есть высшее специальное учебное заведение, имеющее главной целью образовывать механиков-строителей, инженеров-механиков и инженеров-технологов".
В 70-е годы XIX века начались всемирные промышленные выставки, например в Вене, Париже, Филадельфии. На них Императорское техническое училище удивило вот этой связью теоретической подготовки с практическим обучением. И метод, основанный в нем, получил название русского метода подготовки инженеров. И директор Массачусетского технологического института, в те годы он назывался Бостонский технологический институт, писал директору Императорского технического училища, что "за Россией признан полный успех в организации инженерного образования; в Америке после этого никакая иная система употребляться не будет".
Питомцы МГТУ внесли весомый вклад в развитие отечественной и мировой науки и техники. Ими созданы первый в России вертолет, первая аэродинамическая труба, первый тепловоз, первая автоматическая станочная линия, первый газотурбовоз, первая металлургическая лаборатория. Неоценим вклад выпускников университета в создание систем оборонной и ракетно-космической техники, в развитие отечественного машино- и приборостроения.