загрузка...
-->
Робототехніка в хірургії PDF Печать E-mail

Робототехніка в хірургії

Проведення хірургічних операцій за допомогою роботів вже не є сюжетом з науково-фантастичного твору. Застосування їх в клініці стало не просто можливим, але й дуже перспективним. Хоча в більшості людей "робот" асоціюється з ім’ям Айзека Азимова, першим цей термін ввів чеський письменник Карел Чапек для позначення механізму, щомає так звані антропоморфні властивості. На виробництві і в наукових дослідженнях застосовуються промислові роботи – програмно-керовані автоматичні маніпулятори, які виконують робочі операції зі складними просторовими переміщеннями. Доктор Davies дав таке визначення для робота, що використовується в хірургії: "...керована система, наділена чутливістю і запрограмована для виконання рухів і маніпулювання інструментами при проведенні хірургічних операцій". Слід підкреслити, що задачею робота є не заміщення хірурга, а розширення спектру його можливостей.
Роботів, що використовуються в хірургії, можна розділити на пасивних, напівактивних і активних.
Пасивний робот призначений, як правило, для утримування інструмента у певному положенні, що полегшує виконання і збільшує точність якого-небудь етапу оперативного втручання. Змінювати положення інструментів система може тільки за допомогою хірурга. Прикладом може бути використання робота для утримання голки при проведенні біопсії в нейрохірургії.
Напівактивний робот виконує ряд запрограмованих маніпуляцій, у певній послідовності виконуючи рухи в різних нарямках і площинах. Такий робот використовується, наприклад, для протезування колінного суглобу.
Активний робот оснащений маніпуляторами, подібними до рук хірурга, і фактично сам рухає інструментами. В даний час такими системами дистанційно керує хірург, а механічні руки робота відтворюють рухи його кистей і пальців, збільшуючи точність, зменшуючи втому і усуваючи тремор. Активні системи використовуються для трансуретральної простатектомії, ендоскопічної телероботохірургії.

Історія.

Перший хірургічний робот Unimate Puma 560 був створений в кінці 1980-х і використовувався в нейрохірургії для утримання інструментів при проведенні стереотаксичної біопсії.
В 1986 р. Каліфорнійський університет у Девісі і дослідницький центр Томаса Дж. Уотсона корпорації ІВМ почали сумісну працю по створенню робота-хірурга. У 1992 р. компанія Integrated Surgical Systems на основі результатів цих досліджень створила систему помічника хірурга, здібності якої були в той час скромними: вона вміла всього лише шліфувати кісткові поверхні для покращення контакту з імплантантом.
У ті ж 90-ті роки в Імперському Коледжі в Лондоні був створений робот для трансуретральної резекції гіперплазованої передміхурової залози – Probot, допущений до клінічних випробувань у 1996 р. Система Probot, оснащена ультразвуковим щупом, дозволяла створити тривимірну модель простати, швидко визначити ділянку патологічно зміненої залози і виконати її резекцію.
В 1994 р. компанія Computer Motion виготовила першого робота-хірурга, отримавшого сертифікат US FDA, - Automated Endoscopic System for Optimal Positioning (AESOP). Це була механічна рука, наділена сімома ступенями свободи рухів і призначена для автоматичної зміни положення ендоскопа. Двома роками пізніше AESOP "отримав" слух і зміг виконувати голосові команди хірурга. А в 1998 р. з’явився його "далекий родич" – активний робот ZEUS, призначений для дистанційної ендоскопічної хірургії.
Паралельно із ZEUS створювалась інша аналогічна система, отримавша назву DA VINCI. На початку 90-х відома корпорація SRI International стала одним з кількох акцепторів гранта, виставленого на конкурс урядовим агентством DARPA, на розробку методів телехірургії.
В принципі, системи ZEUS і DA VINCI мають багато спільного: це активні роботи, керовані дистанційно зі спеціальної робочої станції. Ці системи дозволяють оператору знаходитись на значній відстані від хворого, керуючи трьома "руками" робота (дві для утримання інструментів і здійснення маніпуляцій, а третя для просування ендоскопічної камери). Сучасна комп’ютерна і відеотехніка створює перед очима хірурга високоякісне зображення операційного поля. Початково подібна технологія розроблялась для застосування у воєнних умовах, при підвищеній радіації або навіть в космосі, дозволяючи кваліфікованому медперсоналу знаходитись в безпеці. Однак роботи "прижились" у провідних сучасних клініках, і в даний час у світі вже виконані тисячі операцій з використанням ZEUS і DA VINCI. Саме між цими системами сьогодні розгорнулась основна конкурентна боротьба.
Досить великий досвід застосування роботів накопичений в області протезування тазостегнового і колінного суглобів. Системи ROBODOC і ACROBOT, наприклад, вже мають достатню популярність і дозволяють ефективно планувати оперативне втручання, ретельно готувати кістку для установки протезу в певній позиції, скорочуючи цим час операції і зменшуючи її травматичність.

Сьогоднішній день

Роботохірургія продовжує стрімко розвиватись. Стала реальністю так звана трансконтинентальна телероботохірургія. У  2001 р. хірурги успішно видалили жовчний міхур з допомогою дистанційно керованого робота ZEUS, установленого в одному з госпіталів Франції, знаходячись від пацієнтки на відстані 7000 км у Нью-Йорку. Сучасні засоб зв’язку забезпечили передачу сигналів в обох напрямках (від відеокамери лапароскопа до хірурга і навпаки – від станції керування до робота) по трансатлантичному волоконно-оптичному кабелю. Затримка сигналу складала менше 200 мсек (безпечно допустиме відставання сигналу – близько 300 мсек). Поки безпосередньо біля хворого повинен знаходитись кваліфікований асистент хірурга, який забезпечує доступ робота в ону оперативного втручання. Цікаво, що для безпеки пацієнта у випадку збою зв’язку або припинення візуального контролю хірурга (достатньо відвести голову від консолю спостереження) система входить у резервний режим очікування, припняючи маніпуляції.
В грудні 2002 р. кардіоірурги із Columbia Presbiterian Medical Center (США) повідомили про успішне проведення аортокоронарного шунтування з використанням системи DA VINCI. Складна, але малоінвазивна операція була проведена через три невеликих розрізи (8-15 мм) в області грудної клітки для введення двох маніпуляторів і ендоскопа. В листопаді 2002 р. на сесії American Heart Associacion були представлені результати 15 операцій по усуненню вродженого дефекту міжпередсердної перегородки, проведених у тій же клініці, що започаткувало відкриту роботохірургію серця без "розкриття" грудної клітки.
В серпні 2002 р. в Virginia Urology Center виконана успішна роботомікрохірургічна урологічна операція з використанням все того  ж DA VINCI.

Перспективи

Чого ж можна чекати від роботохірургії у майбутньому? Нові можливості маніпуляторіві візуального конролю дозволять довести до досконалості оперативні втручання на серці, що б’ється. "Руки" робота зможуть рухатись у так скороченням, постійно залишаючись на однаковій відстані від зони оперативного втручання і як ніби нівелюючи коливання стінки серця. При цьому операційне поле, яке хірург бачить на екрані, буде залишатись нерухомим.
Продовжуються роботи по створенню нових роботів. У січні 2003 р. вчені з Nanyang Technological University сумісно з хірургами із National Neuroscience Institute (Сингапур) повідомили про створення роботосистеми, призначеної для забезпечення хірургічного доступу до глибоко розташованих пухлин головного мозку (в ділянці основи черепа). Робот, отримавший назву HEXAPOD, успішно пройшов випробування в експериментах і в даний час готується до впровадження в клініку.






 

Яндекс.Метрика >