Операционная (хирургическая) панель.

Операционная (хирургическая) панель - это часть системы, которая находится в прямом контакте с пациентом, и поэтому в течение всей операции она имеет специальное стерильное покрытие. В зависимости от конфигурации операционная панель содержит 2 или 3 рабочих манипулятора с закрепленными на них инструментами, а также один манипулятор с камерой.

Движения манипуляторов можно разделить на два вида. Первый вид - это моторные движения, которые задаются оператором непосредственно с панели управления, оказывают влияние на ход операции в теле пациента, управляют инструментами и с помощью которых, собственно, проводится операция. Второй вид - это движения торможения, которые задаются ассистирующим персоналом и служат только для настройки системы перед операцией.

 

 

Инструменты и камера легко прикрепляются к рукам и легко перемещаются с консоли или ассистентом. Первые две руки робота, соответствующие правой и левой руке хирурга, держат инструменты EndoWrist®. Третья рука держит эндоскоп, позволяя хирургу легко менять, перемещать, приближать и поворачивать поле зрения с консоли. Такая подвижность устраняет необходимость в ассистенте. Четвертая рука позволяет добавлять третий инструмент EndoWrist и выполнять дополнительные задачи, такие как приложение противотяги и поддержка непрерывного шва. Это устраняет необходимость еще в одном ассистенте. Хирург может одновременно управлять любыми двумя руками с помощью педалей под консолью.

Созданные по образцу человеческого запястья, инструменты EndoWrist имеют даже больший объем движений, чем человеческая рука. Они действительно позволяют системе da Vinci продвигать хирургическую точность и технику за пределы возможностей человеческой руки. Сходно с человеческими сухожилиями внутренние тросы инструментов EndoWrist обеспечивают максимальную реакцию, давая возможность быстро и точно накладывать швы, выполнять диссекцию и манипуляции на тканях.

Набор инструментов EndoWrist включает разнообразие зажимов, иглодержателей, ножниц; монополярных и биполярных электрохирургических инструментов; скальпелей и других специализированных инструментов (всего более 40 типов инструментов). Инструменты EndoWrist могут иметь диаметр 5 мм и 8 мм.

При смене инструментов интерфейс сразу распознает тип нового инструмента и число его использований.

Оптическое устройство. Эта часть системы предназначена для обработки изображения со стереоскопической камеры, находящейся на операционной панели. В комплексе Da Vinci используется система обзора In Site. Управляемый роботизированной рукой двухлинзовый стерео эндоскоп, сопряженный с двумя 3-чиповыми камерами, переносит хирурга "внутрь" пациента.

 

Видеосистема снабжена двумя независимыми каналами передачи изображений, сопряженными с двумя цветными мониторами высокого разрешения. Система также имеет оборудование для обработки изображений, состоящее из двух видеокамер, алгоритмов усиления контуров и шумоподавления. Результирующее трехмерное изображение высокого разрешения яркое, четкое и резкое, без утомляющего мерцания и затухания. Управление камерой, осуществляемое через рукоятки и педали, обеспечивает плавное перемещение в операционном пространстве. Перемещение головы хирурга на консоли не влияет на качество изображения.

Оптическое устройство включает также другие приспособления, необходимые для лапароскопии (источник света, коагулятор, инсуфляция ...). На оптическом устройстве размещен и дополнительный монитор, позволяющий остальному персоналу следить за операцией.

Выполняемые операции.

· Восстановление митрального клапана.

· Реваскуляризация миокарда.

· Абляция тканей сердца.

· Установка эпикардиального электронного стимулятора сердца для бивентрикулярной ресинхронизации.

· Желудочное шунтирование.

· Фундопликация по Nissen

· Гистерэктомия и миомэктомия.

· Тимэктомия.

· Лобэктомия легкого.

· Эзофагоэктомия.

· Резекция опухоли средостения.

· Радикальная простатэктомия.

· Пиелопластика.

· Удаление мочевого пузыря.

· Радикальная нефрэктомия и резекция почки.

· Реимплантация мочеточника.

На сегодняшний день на территории Российской Федерации используется 6 роботизированных систем "da Vinci" в 6 больницах (ФГУ "Федеральный центр сердца, крови и эндокринологии имени В.А. Алмазова Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи", г. Санкт-Петербург, Окружная Клиническая Больницам №1 Ханты-мансийского автономного округа, Ханты-мансийский автономный округ- ЮГРА, Национальный Медико-хирургический центр им. Н.И. Пирогова, г. Москва, Институт хирургии им. А. В. Вишневского РАМН, г. Москва, Московский Государственный Медико-Стоматологический Университет на базе Государственной Клинической больницы №50, г. Москва, Областная Клиническая Больница №1 города Екатеринбург, г. Екатеринбург).

 

3. Достоинства и недостатки системы da Vinci

 

Одним из основных преимуществ роботохирургии является нивелирование многих недостатков лапароскопической техники. Хирургические роботы оснащены трехмерной системой визуализации с эффектом реальной глубины получаемого изображения. Система обеспечивает постоянную четкую визуализацию операционного поля благодаря программе автоматического маневрирования изображения в зависимости от изменения положения головы хирурга и локализации хирургических манипуляций.

В ходе выполнения вмешательства может использоваться дополнительная информация в виде структуры окружающих тканей, полученная при КТ или МРТ.

Точность хирургических действий обеспечивается за счет устранения эффекта естественного дрожания человеческих рук, использования инструментов с увеличенной свободой движения рабочей части (семь плоскостей) и возможностью системы трансформировать большие по амплитуде движения на джойстиках управления центральной консоли в точные манипуляции в теле пациента. В результате рабочие части инструментов приобретают возможности человеческих рук, а хирург получает возможность оперировать не двумя, а тремя и большим числом рук. Система управления устроена таким образом, что инструменты просто повторяют движение кистей пальцев хирурга.

Система не требует изменения положения тела хирурга во время сложных и длительных манипуляций. Руки оператора находятся в эргономичном положении на подлокотниках, пальцы и кисти фиксируют соответствующие органы управления. В итоге, все преимущества можно разделить на 3 группы:

1. Улучшенная сноровка, точность и управляемость.

· da Vinci позволяет транслировать движения рук хирурга в соответствующие микро движения инструментов внутри пациента.

· Инструменты EndoWrist® управляются кончиками пальцев.

· 4 роботизированные руки с инструментами, имеющими 7 степеней свободы (больше чем кисть человеческой руки) и изгибающиеся на 90 градусов.

· Масштабирование движений и подавление тремора.

Патентованный инструментарий EndoWrist системы da Vinci, оснащенный системой уменьшения тремора, системой управления движениями улучшает равноценность владения обеими руками до пределов, недоступных человеку и укорачивает кривую обучения. Расширенный объем движений инструментов улучшает доступ и надежность при операциях в ограниченных пространствах, таких как малый таз, средостение, сердечная сумка.

2. Отличная эргономика.

· Оптимальное уравнивание оптической и двигательной оси.

· Комфортное положение сидя.

Da Vinci – единственная хирургическая система, предназначенная для работы, сидя, что не только более комфортно, но также может давать клинические преимущества вследствие меньшего утомления хирурга. Система da Vinci дает естественное уравнивание глаз и рук на хирургической консоли, что обеспечивает лучшую эргономику, чем традиционная лапароскопия. Так как роботизированные руки системы da Vinci держат камеру и инструменты на весу, это потенциально уменьшает скручивающий момент на брюшной стенке, травму пациента, необходимость в ассистенции и утомляемость. Наконец, так как роботизированные руки дают дополнительную механическую силу, хирург теперь может оперировать пациентов с выраженным ожирением.

3. Безопасность.

Система da Vinci уменьшает риск инфицирования хирургической бригады гепатитом, ВИЧ и т.п.

В целом, da Vinci может дать хирургу лучшую визуализацию, сноровку, точность и управляемость, чем в открытой хирургии, при выполнении операции через 1 - 2 - сантиметровые разрезы.

Основными недостатками системы da Vinci являются продолжительность настройки оборудования, его высокую стоимость (около 3 млн. евро), длительность и стоимость подготовки и обучения медицинского персонала.

 

4. Робототехника сегодня

 

Разработка и производство медицинских роботов в XXI веке достигли таких технических и экономических успехов, что информация о них с каждым годом все меньше кажется научной фантастикой. Сообщения об успешных операциях, проведенных с помощью "электронных хирургов", поступают из различных медицинских центров мира, в том числе российских. Современные роботы обеспечивают дистанционные осмотры и консультации, ухаживают за пациентами и позволяют врачам заглядывать в самые труднодоступные участки тела пациента и безошибочно совершать тончайшие вмешательства. Основные достижения робототехники:

1. Разработанный американской компанией InTouch Health робот удаленного присутствия RP-7 позволяет врачу консультировать пациентов на расстоянии. Он оборудован камерой и дисплеем, кроме того в нем есть система фокусировки звука, позволяющая слушать конкретный диалог в шумном помещении. При необходимости телемедицинский RP-7 можно подключить к фонендоскопу, отоскопу или УЗИ-аппарату.

2. Робот RI-MAN - представитель электронных "сиделок", созданных японскими учеными. Проблема старения населения, остро стоящая в Японии (стране с одним из высочайших в мире показателей средней продолжительности жизни), заставляет конструкторов роботизировать процесс ухода за людьми с ограниченными возможностями.

3. Созданная итальянскими учеными плавающая капсула с камерой предназначена для исследования пищеварительной системы. Ее применение не приносит пациенту дискомфорта, который неизбежен при эндоскопии. Кроме того, с помощью капсулы можно осмотреть желудочно-кишечный тракт на всем протяжении, что недоступно современным эндоскопическим методикам.

4. Самособирающийся робот ARES (Assembling Reconfigurable Endoluminal Surgical System. Самособирающаяся эндолюминальная хирургическая система с изменяемой конфигурацией) для проведения операций без разреза кожных покровов. Проглоченные пациентом отдельные функциональные блоки внутри организма собираются в управляемый модуль, с помощью которого проводится хирургическое вмешательство.

5. Робот Bloodbot, разработанный в Имперском колледже Лондона, предназначен для автоматического забора образцов крови.

6. Робот i - Snake для проведения торакоскопических операций на бьющемся сердце. Положение камер и инструментов синхронизируется с движениями сердечной мышцы, при этом хирург видит на экране неподвижное изображение органа.

Роботохирургия продолжает стремительно развиваться. Стала реальностью так называемая трансконтинентальная телероботохирургия. В 2001 году хирурги успешно удалили желчный пузырь с помощью дистанционно управляемого робота ZEUS, установленного в одном из госпиталей Франции, находясь от пациентки на расстоянии 7000 км в Нью-Йорке. Современные средства связи обеспечили передачу сигналов в обоих направлениях (от видеокамеры лапараскопа к хирургу и обратно - от станции управления к роботу) по трансатлантическому волоконно-оптическому кабелю. Задержка сигнала составляла менее 200 мсек. (безопасно допустимое отставание сигнала составляет около 300 мсек.). Пока непосредственно возле больного должен находиться квалифицированный ассистент хирурга, который обеспечивает доступ робота в зону оперативного вмешательства. Интересно, что для безопасности пациента в случае сбоя связи или прекращения визуального контроля хирурга (достаточно отвести голову от консоля наблюдения) система входит в резервный режим ожидания, прекращая манипуляции. В феврале 2002 года кардиохирурги из Columbia Presbyterian Medical Center (США) сообщили об успешном проведении аортокоронарного шунтирования с использованием системы DA VINCI. Сложная, но малоинвазивная операция была проведена через три небольших разреза (8-15 мм) в области грудной клетки для введения двух манипуляторов и эндоскопа. В ноябре 2002 года на сессии American Heart Association были представлены результаты 15 операций по устранению врожденного дефекта межпредсердной перегородки, проведенных в той же клинике, что положило начало открытой роботохирургии сердца без "вскрытия" грудной клетки. В августе 2002 года в Virginia Urology Center выполнена первая успешная роботомикрохирургическая урологическая операция. С использованием все того же DA VINCI была прозведена так называемая Vasectomy Reversal - микрохирургическая операция по восстановлению целостности семявыносящих протоков.

Многие зарубежные доктора начали публиковать отчёты об операциях с использованием робототехники, в первую очередь, системы da Vinci. Операции были различные: холецистектомии, антирефлюксные вмешательства при грыжах пищеводного отверстия диафрагмы, гастропластика, симпатэктомия и др. При этом все авторы дали высокую оценку робототехнологии, отметили большую безопасность, уменьшение продолжительности хирургического вмешательства и длительности госпитализации.

 

Заключение

 

Подводя итоги анализа использования робототехники в хирургии, возможно выделить следующие области ее применения:

— грудная хирургия и кардиохирургия — выделение внутренней грудной артерии, восстановление митрального и трехстворчатого клапанов, установка электрода для бивентрикулярной ресинхронизации, трансхиатальная эзофагэктомия, биопсия и резекция легких, пульмонэктомия;

— сосудистая хирургия — восстановительные операции на грудной аорте и крупных сосудах, на брюшной аорте, аортобедренное шунтирование;

— гинекология — репродуктивная хирургия (реанастомоз маточных труб, миомэктомия, аблация эндометрия, транспозиция яичника, лигирование маточных труб), реконструктивная тазовая хирургия (операция Burch, крестцовая кольпопексия), общая гинекология (гистерэктомия, удаление дермоидной кисты, аднексэктомия, саль- пингэктомия);

— абдоминальная хирургия — бариатрия, герниопластики, фундопликация, резекции печени, поджелудочной железы; резекции желудка, тонкой, ободочной и прямой кишки, холецистэктомия, симпатэктомия, реконструктивные операции;

— урология — простатэктомия, нефрэктомия, цистэктомия, адреналэктомия, орхиэктомия, забор почки у живого донора для трансплантации.

При использовании робототехники возникает минимальное количество осложнений: менее 1% инфицирования раны или формирования грыжи, нарушений функции кишечника, ранений кишки, мочевого пузыря и уретры, которые требуют дополнительных операций, менее 1% кровотечений, образования гематом и необходимости переливания крови.

С учетом довольно высокой стоимости комплекса да Винчи (приблизительно 3 млн. евро.) его использование оправдано в крупных многопрофильных высокотехнологичных хирургических центрах, где лечат больных со сложными неординарными заболеваниями.

Безусловно, все пациенты не могут быть оперированы с использованием робототехники. В связи с этим необходимы разработка данной технологии и определение показаний к ее использованию. Нужно модифицировать старые и внедрить новые алгоритмы диагностики, лечения и послеоперационного ведения больных с учетом применения роботизированных комплексов.

 

Список литературы

робототехника хирургический манипулятор эндолюминальный

1. А.В.Фёдоров "Роботохирургия"

2. М.И. Прудков "Основы минимально инвазивной хирургии"

3. Журнал "Биомедицинская радиоэлектроника" № 9 2003 год. Статья "Перспективы применения робототехники в хирургии" Саврасов Г.В., Дроговоз В.А

4. Журнал " Вестник национального медико-хирургического центра им. Н.И. Пирогова" №2 2008 г. Статья "Робототехника в хирургии – истоки, реалии, перспективы" Шевченко Ю.Л., Карпов О.Э

5. Е.И. Юревич "Основы робототехники"

6. Шахинпур М. "Курс робототехники"

7.www.davincirobot.ru

8. www.intuitivesurgical.com