Хирургическая точность.

Установка.

После предоперационного планирования операции информация загружается в ROBODOC Surgical Assistant, робот устанавливается в операционной, пациент позиционируется, используя специальные фиксаторы, затем хирург вскрывает сустав. После вскрытия сустава робот показывает хирургу, куда необходимо приложить специальный регистратор (DigiMatch™) для получения наиболее точной пространственной картины кости.

Хирургическая точность.

Под контролем хирурга, рука робота наводится на операционное поле. Затем робот начинает пилить кость с субмиллиметровой точностью. После подготовки кости к имплантации рука робота удаляется из операционного поля и хирург устанавливает протез так, как это было спланировано заранее.

В те же девяностые годы в Имперском Колледже в Лондоне был создан робот для трансуретральной резекции гиперплазированной предстательной железы - Probot, допущенный к клиническим испытаниям в 1996 году. Он состоит из трех осей движения и четвертой оси для перемещения резектоскопа, как показано рисунке.

Система Probot, оснащенная ультразвуковым щупом, позволяла создать трехмерную модель простаты, быстро определить участок патологически измененной железы и произвести его резекцию. Резекция происходит за счёт движения лезвия резетоскопа по конической траектории.

В начале 90-х годов 20 века несколько ученых NASA-Ames team прошли в Stanford Research Institute (SRI), где они совместно разработали высокоточный телеманипулятор. US Army (Вооруженные силы США) заметили работу SRI и она заинтересовала их возможностью снижения смертности в период боевых действий.

При финансировании Вооруженных сил США был создан проект по созданию мобильного госпиталя оборудованного роботом. В 1994 году компания Computer Motion изготовила первого робота-хирурга, получившего сертификат US FDA - Automated Endoscopic System for Optimal Positioning (AESOP). Это была механическая рука, наделенная семью степенями свободы движений и предназначенная для автоматического изменения положения эндоскопа.

Смысл проекта заключался в том, что раненный солдат мог быть немедленно прооперирован хирургом в мобильном госпитале при помощи робота. При этом хирург находился в безопасном месте. Mobile Advanced Surgical Hospital.

Эта система была успешно протестирована на животных. Но так и не была внедрена для использования во время военных действий. Некоторые из хирургов и инженеров, работающих над хирургическими роботизированными системами для Армии США, в итоге организовали коммерческое предприятие, и представили эту технологию хирургическому сообществу. Двумя годами позже AESOP "приобрел" слух и смог выполнять голосовые команды хирурга. Теперь у "Эзопа" три металлические руки. Первая реагирует на голос хирурга. Она оснащена миниатюрной телекамерой, которая посредством крохотных линз, введенных через несколько отверстий длиной около сантиметра, дает возможность врачу наблюдать за операционным полем в трехмерном изображении при десятикратном увеличении. Две другие руки робота, которые врач контролирует с пульта управления, производят хирургические манипуляции специально разработанными крохотными хирургическими инструментами: разрезы тканей и наложение швов. Причем делают они это с большей точностью, чем опытный хирург, руки которого из-за напряжения и усталости могут в какой-то момент дрогнуть. Это значительно уменьшает размер операционной раны и обеспечивает пациенту более быстрое выздоровление, чем после лапароскопических операций, не говоря уже об обычных.

В 1998 году появился его "дальний родственник" - активный робот ZEUS, предназначенный для дистанционной эндоскопической хирургии. Параллельно с ZEUS создавалась другая аналогичная система, получившая название DA VINCI. Вначале 90-х известная корпорация SRI International стала одним из нескольких акцепторов гранта, выставленного на конкурс правительственным агентством DARPA, на разработку методов телехирургии. Был создан прототип робота-хирурга, вдохновивший Фредерика Молла в 1995 году учредить компанию Intuitive Surgical. Здесь идеи, заложенные SRI, эволюционировали и воплотились в то, что сегодня известно как DA VINCI.

В принципе, системы DA VINCI и ZEUS имеют много общего: это активные роботы, управляемые дистанционно со специальной рабочей станции. Эти системы позволяют оператору находиться на значительном расстоянии от больного, управляя тремя "руками" робота (две для удержания инструментов и осуществления манипуляций, а третья для продвижения эндоскопической камеры). Современная компьютерная и видеотехника создает перед глазами хирурга высококачественное изображение операционного поля. Первоначально подобная технология разрабатывалась для применения в военных условиях, при повышенной радиации или даже в космосе, позволяя квалифицированному медперсоналу находиться вне опасности. Однако роботы "прижились" в ведущих современных клиниках, и в настоящее время в мире уже выполнены тысячи операций с использованием DA VINCI и ZEUS. Именно между этими системами сегодня развернулась основная конкурентная борьба.

2. Основное описание системы da Vinci

Система робота "Да Винчи" - это система, предназначенная для робот-ассистированной лапароскопии. Система имеет несколько манипуляторов (2 или 3 манипулятора, к которым крепятся инструменты, плюс 1 манипулятор, на котором закреплена камера) и повторяет движения человеческих рук в теле пациента. Хирург сидит за панелью управления, видит операционное поле при помощи стереоскопического видеоканала и посредством джойстиков управляет инструментами в "руках" робота. С помощью этих инструментов, вводимых в тело пациента через проколы в коже, операция проводится с большой точностью.

Роботизированная система "Да Винчи" состоит из 3 основных частей, которые образуют функциональное единство. Это панель управления, операционная панель и оптическая система.

Панель управления.

Панель управления - это место работы врача-оператора, откуда он управляет движением инструментов внутри тела пациента. Управление инструментами осуществляются с помощью двух джойстиков, которые полностью копируют движения запястий хирурга и переносят их на манипуляторы, а затем на инструменты в операционной части устройства.

Второй элемент управления - это ножные педали, с помощью которых регулируются коагуляция инструментов, фокусировка камеры и переключение между рабочими манипуляторами.

Хирург следит за ходом операции с помощью оптического устройства, которое предоставляет ему реальное пространственное изображение операционного поля. Такое изображение позволяет осуществлять интуитивное управление системой, в особенности определение положения инструментов внутри тела пациента (можно различить глубину).

При работе с системой через панель управления можно регулировать некоторые настройки, в частности, градуируемость движений рук по отношению к движению инструментов. Здесь же проводятся регулировки перед началом операции, например, калибровка камер устройства, выбор используемой телескопической трубки (прямая или скошенная) и типа изображения.

Таким образом, панель управления обладает следующими характеристиками:

· Используя хирургическую систему da Vinci, хирург оперирует, комфортно сидя у консоли и видя трехмерное изображение операционного поля.

· Пальцы хирурга захватывают рукоятки под дисплеем, а кисти и запястья располагаются естественно по отношению к его глазам.

· Система равномерно транслирует движения пальцев, кистей и запястий хирурга в точные движения хирургических инструментов внутри пациента в реальном времени. Стойка у операционного стола.

· Имеет три-четыре роботизированные руки – две или три инструментальные, и одну с эндоскопом – которые выполняют команды хирурга.

· Лапароскопические руки работают через 1-2 сантиметровые доступы.

· Ассистенты вводят инструменты в полость, а также меняют инструменты.