Davinci: робот-хирург

      Комментарии к записи Davinci: робот-хирург отключены

Davinci: робот-хирург

    Станислав Берелавичус, научный сотрудник, врач отделения неспециализированной абдоминальной хирургии Университета хирургии им. А. В. Вишневского Хирургические роботы — это не просто новый инструмент, это настоящий прорыв в минимально инвазивной хирургии. Они существенно расширяют возможности доктора, поднимая на новый уровень безопасность больного.
    Неповторимые операции, каковые раньше были по силам лишь отдельным экспертам, сейчас смогут стать массовыми.

7 сентября 2001 года врач Мишель Ганье, начальник отделения лапароскопической хирургии Нью-Йоркского военного госпиталя Mount Sinai, закончил 55-минутную операцию и поднялся со собственного места, дабы размяться. Операция прошла без осложнений, и даму с удаленным желчным пузырем скоро доставили в палату. Врача и пациентку, находящуюся в Университете Луи Пастера в Страсбурге, сейчас разделяли 7000 км Атлантического океана, а сама операция была совершена посредством роботизированной совокупности da Vinci, управляемой по выделенному оптоволоконному каналу.

По словам врача Ганье, самой сложной частью данной операции было обеспечение минимальной задержки в канале связи — упрочнениями команды компьютерщиков под управлением Стива Бетнера из Калифорнийского университета ее удалось снизить с 400 до 66 мс. Мишель Ганье тогда оптимистично высказал предположение, что в будущем доктора смогут проводить подобные операции больным в удаленных районах. Но недостаточная надежность совокупностей связи до тех пор пока сдерживает реализацию этого прогноза.

Обойти проблему возможно, в случае если наделить роботов-врачей некоей самостоятельностью. Об этом уже давно грезят фантасты.

Айзек Азимов еще в первой половине 80-ых годов XX века в романе «Двухсотлетний человек» писал: «Эндрю Мартин рассматривал правую руку робота, его оперирующую руку, которая без движений лежала на столе. Пальцы были долгими и владели красивыми железными формами, грациозные изгибы которых разрешали легко представить, как скальпель делается с ними единым целым. В работе врача не будет ни сомнений, ни колебаний, ни дрожи в руках, ни неточностей».

Он был провидцем. Не смотря на то, что, само собой разумеется, не во всем. Да, «руки» хирургической совокупности da Vinci Si составляют с инструментами единое целое и совсем не дрожат.

Вот лишь данный робот совсем не похож на человека, а напоминает огромного паука, запустившего лапы в больного на операционном столе. Проворные манипуляторы хозяйничают в людской тела с уверенностью и точностью, недоступными людским рукам.

Со стороны доктора

Очевидно, da Vinci оперирует не по собственному собственному произволу. Им руководит врач, что сидит за консолью в углу операционной, глядя в окуляры стереоэндоскопа большого разрешения. Манипуляторы робота, находящегося в нескольких метрах от консоли, повторяют каждое перемещение врача.

И это не какой-нибудь прототип, а в полной мере массовая хирургическая совокупность, выпущенная тиражом более 2500 штук, которая делает более 200 000 операций в год в мире.

Совокупность da Vinci, поступившая в поликлиники 14 лет назад, сейчас есть самым распространенным хирургическим роботом в мире. И самым универсальным: началось все с урологической хирургии, но на данный момент посредством этого робота делают множество самых различных операций, его манипуляторы способны дотянуться практически до любого внутреннего органа.

Само собой разумеется, использование роботов поменяло привычный порядок в операционных.

«Роботоассистированные операции — это предстоящее развитие минимально инвазивной (другими словами с минимальным вмешательством) хирургии. Они существенно меняют темперамент операции как в плане работы доктора, так и в плане безопасности больного, — говорит Станислав Берелавичус, хирург и научный сотрудник Университета хирургии им. А.В.

Вишневского. — Скажем, врач сейчас не следует в течении всей операции — а она может продолжаться пара часов — рядом с операционным столом, а сидит за консолью управления в нестерильной территории, глядя в окуляры стереоэндоскопа. Казалось бы, мелочь, но так как чем эргономичнее трудиться доктору, тем более правильны его перемещения, соответственно, менее травматична операция».

Как говорит Эндрю Вагнер, директор отделения минимально инвазивной урологической хирургии в Медицинском центре Beth Israel Deaconess в Бостоне, «как минимум несколько раз в тридцать дней тот либо другой больной требует меня продемонстрировать руки. Люди озабочены вопросом, не дрожат ли у меня пальцы. Я показываю, стесняться мне нечего.

Но сейчас такие вещи не имеют никакого значения: в то время, когда робот масштабирует перемещения моих рук, он всецело сглаживает случайные вибрации».

Не опасайтесь роботов

По словам Вагнера (а его вывод разделяет все большее число врачей, которым довелось видеть da Vinci в действии), преимущество роботизированной хирургии пребывает в том, что в ней соединяются человеческий разум, безупречная точность и опыт хирурга механизма. Манипуляторы с инструментами вводятся через совсем маленькие надрезы, наряду с этим доктор может орудовать ими более умело, чем инструментами, применяемыми в лапароскопии (способ хирургии, в котором операции на внутренних органах выполняют через маленькие, 0,5−1,5 см, разрезы).

Наряду с этим больной травмируется намного меньше (не говоря уже о сравнении с классической открытой хирургией). Соответственно, понижается возможность осложнений и уменьшается время, нужное на реабилитацию.

По словам Станислава Берелавичуса, при роботоассистированных абдоминальных (в брюшной полости) операциях кровопотеря приблизительно на порядок ниже, чем при лапароскопических. При простатэктомии (удалении простаты) открытым методом больной по окончании операции обязан пара дней оставаться в поликлинике. В случае если же операцию делает робот, это время возможно сократить до одного дня. «Раньше все операции на почках и простате проводились открытым либо лапароскопическим методом, а на данный момент 90% из них выполняется посредством робота», — говорит Вагнер.

Больных в большинстве случаев радует возможность операции, делаемой роботом, не смотря на то, что кое-какие склонны наряду с этим известии впадать в панику. «Само упоминание о роботе многих вводит в заблуждение. Люди считаюм, что я какую-то кнопку и выйду из операционной», — посмеивается Вагнер. «Робот в этом случае является набором весьма идеальных инструментов, существенно расширяющих возможности доктора, — говорит Станислав Берелавичус. — Но оперирует все равно врач».

Свобода воли

В это же время замыслы по наделению медицинских роботов некоей автономностью — далеко не фантастика. Восемь лет назад израильская компания Mazor Robotics, разработчик хирургического робота Renaissance, столкнулась с совсем неожиданной проблемой. Недостаточная эффективность? Совсем напротив.

Робот умел наводить хирургическое сверло в определенные точки, заблаговременно выбранные в позвоночном столбе больного, и самостоятельно высверливать отверстия на заданную глубину, а от врача требовалось лишь подтвердить верный выбор цели.

Но в ходе предварительных опробований стало известно, что, не смотря на то, что врачей-ортопедов всецело устраивала высокая точность робота, им совсем не нравилось отсутствие обратной связи при сверлении — им необходимо было чувствовать, как сверло вгрызается в кость. Ори Хадоми, директор компании Mazor, говорит, что компания была вынуждена «подрезать крылышки» собственному детищу и отключить непроизвольный режим сверления.

Renaissance — довольно новая, но далеко не единственная полуавтономная медицинская хирургическая совокупность. Среди роботов, применяемых в современной медицине, необходимо отметить бессчётные установки для лазерной коррекции зрения типа LASIK, и RIO компании Mako Surgical для пластики рабочих поверхностей суставов, и совокупность для лучевой терапии CyberKnife. Это в полной мере полноценные роботы, другими словами автомобили, послушно делающие поставленную перед ними задачу по заблаговременно определенной программе, которую, но, возможно корректировать в зависимости от разных внешних факторов.

К примеру, CyberKnife — это не просто манипулятор с линейным ускорителем электронов для генерации рентгеновского излучения, обученный правильному прицеливанию. Его методы разрешают вести стрельбу по движущейся цели, другими словами подстраивать фокусировку, отслеживая дыхание и другие непроизвольные перемещения больного. Именно поэтому на больного возможно влиять более узким пучком рентгена, сократив наряду с этим неспециализированное число сеансов.

Потому, что аппарат способен весьма совершенно верно облучать как раз опухоль, не затрагивая соседние ткани, удается не только значительно снизить возможность разных побочных эффектов, но и дать надежду многим больным, каковые раньше считались неоперабельными.

Вторая волна

Спрос на хирургические совокупности растет, и ученые создают медицинских роботов второй волны, владеющих еще большей степенью автономности. В 2010 году несколько разработчиков ультразвуковых излучателей в Университете Дьюка показала собственного робота, что был рекомендован для биопсии. Первыми «испытуемыми» совокупности стали индюшачьи грудки, а после этого ее удачно испытали на двух пациентках, которым был диагностирован рак груди.

Стивен Смит, начальник группы, считает, что созданная под его началом методика обязана появляться большим подспорьем в развивающихся государствах. «Легко себе представить мобильный фургон, в котором смонтирован аппарат для маммографии, трехмерный сканер, компьютер и наш робот с соответствующим программным пакетом, — говорит Смит. — При таковой постановке дела со всей работой будет управляться всего один лаборант».

В Университете Карнеги-Меллон доктор наук робототехники и один из основателей компании Medrobotics Хауи Чозет ожидает разрешения FDA (Управление по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарств), которое должно одобрить первую коммерческую модификацию его совокупности Flex. Змееподобный хирургический робот будет рекомендован для исполнения отоларингологических операций.

Но, Чозет не собирается ограничиваться данной областью и сохраняет надежду создать подобные совокупности, талантливые не только соперничать с da Vinci, но и двинуться дальше, меняя отечественные представления о том, на что способна хирургия и кому она должна быть доверена. «Медпомощь будет несравненно более дешёвой, — говорит Чозет. — Испытывая отечественных змееподобных роботов на свиньях, мы проводили операции руками людей, не имеющих аналогичной квалификации».

Оператор руководит данной совокупностью посредством всего лишь одного джойстика. При таком подходе от оператора требуются всего лишь приблизительные познания об анатомии человека, дабы просто-напросто не заблудиться в его внутренностях. Операционные надрезы станут намного меньше, и создавать их возможно будет в тех участках тела, где они будут стремительнее заживать.

Чозет считает, что такая ОС весьма понадобилась бы на поле боя, где полевой санитар, вооруженный таковой вот легко управляемой змейкой, имел возможность бы существенно уменьшить количество летальных финалов. «Чтобы освоить управление аппаратом da Vinci, необходимо медицинское образование и достаточная хирургическая практика, — говорит Чосет. — А на изучение анатомии и на то, дабы освоить управление эластичной змейкой, потребуется в десять раз меньше времени. Если вы играетесь в игры, вам будет по силам и руководить отечественным роботом-врачом».

Робот + человек

Но, доктора, оперирующие посредством совокупности da Vinci, очень скептически относятся к подобным заявлениям. «Посадите человека без медицинского образования за консоль da Vinci — ну и что он будет делать? — задаёт вопросы Станислав Берелавичус. — Более того, потому, что тактика роботоассистированных операций похожа на лапароскопическую, руководить совокупностью обязан не просто врач, а доктор, имеющий опыт аналогичных операций». В операционной нет места для непрофессионалов, причем речь заходит не только о враче, но и обо всей операционной бригаде.

«Любой больной по-своему неповторим, — говорит Кэтрин Мор, начальник медицинских изучений Intuitive Surgical, компании-производителя совокупности da Vinci. В теории возможно себе представить независимый вариант da Vinci, что был бы наделен свойством распознать и удалить пораженную простату, применяя подробную карту внутренних органов. В половине случаев итог будет в полной мере приличным, но вот в второй половине Нервы либо сосуды, скажем, могут быть не совсем в том месте, где в большинстве случаев, — и это угрожает значительными проблемами.

Во многом это упирается в проблему адекватного отображения. Легче сканировать жёсткие ткани, к примеру кости. А вот мягкие ткани, пронизанные во всех направлениях нервами и сосудами, — неизменно головоломка.

В случае если совокупности типа Renaissance, позиционирующие при операции на позвоночнике сверло с субмиллиметровой точностью, либо RIO, фрезерующий поверхность поврежденного сустава, смогут функционировать по заблаговременно заданной программе, которая строится в соответствии с рентгенограммами, ультразвуковыми обследованиями и томографией и позже на протяжении операции только подтверждается, то в области мягких тканей навигация представляет собой значительную проблему».

Так что развитие хирургических роботов очевидно не отправится по прямому пути наделения их все большей автономностью. телемеханика и Автоматика — это легко две составляющие части неспециализированного робототехнического ответа, а предстоящие шаги в развитии ИИ постоянно будут подстраховываться людской разумом. Но всем ясно, что эра, в то время, когда доктор ковыряется в чужом теле собственными руками, без сомнений, подходит к концу.

минусы и Плюсы

Как и любой новый способ, роботизированные хирургические совокупности da Vinci имеют собственные сильные и не сильный стороны. Станислав Берелавичус прокомментировал для «ПМ» минусы и плюсы подобных систем с позиций врача.

+ Манипуляторы с инструментами имеют намного больше степеней свободы если сравнивать с лапароскопическими инструментами.

+ Увеличенное 3D-изображение операционного поля в высоком разрешении с возможностью наложения данных компьютерной томографии либо МРТ.

+ Более правильные перемещения инструментов приводят к меньшему травмированию и более стремительной реабилитации больных.

+ Возможность масштабирования перемещений рук врача, что особенно принципиально важно при проведении узких операций (к примеру, при сшивании небольших сосудов).

— Отсутствие обратной связи по упрочнению на органах управления (манипуляторы способны развивать большие упрочнения, и доктору необходимо шепетильно оценивать собственные перемещения, дабы не повредить ткани).

— Узкое операционное поле.

Роботы в современной медицине

    Mazor Robotics Renaissance Эта совокупность роботизированного наведения хирургических инструментов при операциях на позвоночнике применяет томографические сканы, полученные до операции, и рентгенографию, делаемую в реальном времени. Так, обеспечивается легко фантастическая точность позиционирования инструментов. В настоящее времяиспользуется в операциях на позвоночнике. ПерспективыFDA уже выдало разрешение применять эти совокупности при операциях на черепе.

Но, подробные методики таких операций еще предстоит создать. Распространенностьнизкая Mako Surgical RIO Эта совокупность представляет собой один прецизионный роботизированный манипулятор, передвигаемый на колесиках. Манипулятор возможно вооружить разными инструментами для обработки пораженных заболеванием суставов либо для позиционирования имплантируемых протезов.

На данный момент используется при лечении коленей и бёдер ПерспективыХотя спрос на данный аппарат высок, компания-производитель на данный момент столкнулась с денежными трудностями. Перед тем как распространить использование этого робота и на другие части тела, компания обязана укрепить собственные позиции в области операций на суставах ног. РаспространенностьнизкаяСистема RIO практически представляет собой фрезерный станок с ЧПУ для обработки людских суставов.

Intuitive Surgical da Vinci Самый популярный в мире хирургический робот. Он снабжает дистанционное управление стереоэндоскопом большого разрешения и тремя манипуляторами, каковые смогут быть вооружены разными хирургическими инструментами. Эти манипуляторы вводятся в людскую тело через совсем маленькие (1−2 см) разрезы. Количество степеней свободы у манипуляторов da Vinci намного больше, чем у лапароскопических инструментов.

В настоящее времяиспользуется при операциях на надпочечных железах, кишечнике, сердце, желчном пузыре, почках, простате, селезенке, желудке, органах и горле женской половой совокупности ПерспективыНовые направления применения пока не планируются, не смотря на то, что совокупность всегда модернизируется — обновляется ПО, и на базе накопленных данных оттачиваются методики проведения операций на уже перечисленных органах. Распространенностьсредняя Accuray CyberKnife При применении классической лучевой терапии высокоэнергетическим гамма- либо рентгеновским излучением захватываются широкие территории людской тела.

В совокупностях последних поколений используются линейные ускорители электронов, каковые разрешают генерировать узконаправленные сфокусированные пучки рентгеновского излучения. Совокупность CyberKnife наводит это излучение на опухоль с высокой (субмиллиметровой) точностью, компенсируя кроме того естественные перемещения человека, связанные, к примеру, с дыханием.

На данный момент Употребляется для лучевой терапии опухолей груди, женской половой совокупности, желудочно-кишечного тракта, шеи и головы, внутричерепных опухолей, почек, печени, легких, поджелудочной железы, простаты, позвоночника. Возможности Разработчики на данный момент пробуют не столько увеличить область применения совокупности, сколько улучшить фокусировку пучков, дабы расширить количество больных, которым может оказать помощь лучевая терапия. Распространенностьвысокая Узкие, сфокусированные и совершенно верно направленные пучки рентгеновского излучения, генерируемые совокупностью CyberKnife, разрешают значительно сократить время действия на больного.

Роботизированные хирургические совокупности сейчас оказывают помощь делать операции фактически на всех внутренних органах. на данный момент их возможно встретить во многих операционных.

Статья «ОС» размещена в издании «Популярная механика» (№126, апрель 2013).

Демонстрация работы робота-хирурга давинчи


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: