8 minute read
Robot, v operacijsko sobo, takoj!
from IRT3000 #153
Družba Sony je predstavila novega kirurškega robota, ki je pokazal izjemno natančnost pri šivanju majhnega reza v koruznem zrnu. To je prvi tovrstni robot, ki omogoča samodejno izmenjavo kirurških instrumentov in natančen nadzor med orodji. Inovacija, ki so jo uspešno preizkusili na kirurgiji za živali, je namenjena mikrokirurgiji, specializiranemu področju, kjer kirurgi operirajo krvne žile in živce s premerom, manjšim od 1 mm. To občutljivo delo, ki se običajno izvaja pod mikroskopom, zahteva izjemno stabilnost in spretnost.
Zaradi dejavnikov, kot je zmanjševanje števila zaposlenih zaradi starajoče se družbe, resno primanjkuje zdravnikov, ki se soočajo s povečano delovno obremenitvijo na področju medicine. Glede na to se pričakuje, da bo uporaba kirurških robotov, ki pomagajo pri natančnih operacijah, na področju kirurgije, kjer so potrebne visoke ravni znanja, zmanjšala delovne obremenitve kirurgov in pripomogla k širjenju naprednih zdravstvenih storitev.
Mikrokirurgija se nanaša na kirurške posege, ki se izvajajo na majhnih človeških tkivih z uporabo kirurškega mikroskopa in drugih instrumentov. Takšni posegi zahtevajo visoko raven znanja, izvaja pa jih lahko le omejeno število zdravnikov in ustanov.
Družba Sony, ki jo vodi želja, da bi ta napredna kirurgija postala dostopnejša tako tistim, ki jo izvajajo, kot tistim, ki potrebujejo zdravljenje, pospešuje raziskave in razvoj tehnologije robotov za pomoč pri kirurgiji.
Prototip je razvila Sonyjeva raziskovalna in razvojna skupina za razvoj tehnologije za pomoč pri mikrokirurških posegih, ki se uporablja v povezavi z mikroskopom itd. za delo na izjemno majhnih tkivih, kot so žile in živci. Gibi kirurgovih rok in prstov, zajeti z zelo občutljivo nadzorno napravo, se reproducirajo na majhnem kirurškem instrumentu, ki deluje gladko, podobno kot gibanje človeškega zapestja. Praktični izzivi pri običajnih kirurških pomožnih robotih vključujejo prekinitve in zamude pri operaciji zaradi ročne zamenjave kirurških instrumentov, vendar je raziskovalna in razvojna skupina razvila sistem, ki z miniaturizacijo omogoča samodejno zamenjavo teh delov. S tem je ekipa za raziskave in razvoj iskala možnost, da bi robot lahko pomagal pri najrazličnejših kirurških posegih, kar bi v prihodnosti omogočilo večjemu številu zdravnikov, da izvajajo mikrokirurške posege, ki zahtevajo izjemno občutljive operacije. Robotski sistem je v glavnem sestavljen iz namizne konzole, ki jo upravlja kirurg, in robota, ki izvaja posege na bolniku. Gibi kirurgovih rok na konzoli se na konici kirurškega instrumenta robotske roke replicirajo v zmanjšanem merilu od približno 1/2 do 1/10. Ta tehnika skaliranja gibov omogoča kirurgom izvajanje natančnih operacij, ki presegajo njihove fizične omejitve. Sistem je zasnovan tako, da ga je mogoče uporabljati v različnih objektih in kirurških scenarijih, pri čemer sta konzola in robot čim bolj kompaktna.
Eksperiment za potrditev koncepta
Februarja 2024 so bili na Medicinski univerzi Aichi izvedeni poskusi z uporabo tega prototipa, pri katerih so zdravniki in medicinsko osebje, ki niso specializirani za mikrokirurgijo, uspešno anastomozirali živalske krvne žile (premera približno 0,6 mm) na področju supermikrokirurgije. To je prvi primer uspešne anastomoze krvnih žil na področju supermikrokirurgije z uporabo pomožnega kirurškega robota, ki lahko samodejno zamenja instrumente.
»Ljudje imamo v primerjavi z drugimi živalmi izjemno boljšo koordinacijo možganov in rok, kar omogoča natančne in občutljive gibe. Mikrokirurgija je eden od primerov, kjer je ta sposobnost maksimalno izkoriščena,« je izjavil prof. Munekazu Naito z Oddelka za anatomijo na Medicinski univerzi Aichi. Vendar pa tudi izurjeni zdravniki za obvladovanje te tehnike potrebujejo mesece do leta intenzivnega usposabljanja. »V tej skupni študiji je bila preizkušena Sonyjeva robotska tehnologija za pomoč pri kirurgiji, da bi se ocenila njena sposobnost izboljšanja spretnosti mikrokirurgov začetnikov,« je nadaljeval prof. Naito. Rezultati so pokazali izjemen nadzor nad gibi neizkušenih zdravnikov, kar jim je omogočilo, da so zapletene in občutljive naloge opravljali s spretnostjo, ki je podobna spretnosti izkušenih strokovnjakov. »Upam, da bo tehnologija robotov za pomoč pri kirurgiji prinesla prihodnost, v kateri bodo razširjene sposobnosti človeških zdravnikov omogočile napredne medicinske prakse,« je sklenil.
»Kot specialist torakalne kirurgije opravljam predvsem operacije pljučnega raka. Kirurgija pljučnega raka običajno ne vključuje anastomoze drobnih krvnih žil ali živcev pod mikroskopom. Zato sem v tem poskusu prvič izvedel mikrovaskularno anastomozo z uporabo Sonyjevega robota za pomoč pri kirurgiji,« je dodal dr. Tomohito Ohkubo, torakalni kirurg z Medicinske univerze Aichi. Izpostavil je takojšnji občutek pri upravljanju robota, sej je lahko anastomoziral drobne krvne žile z enakim občutkom kot pri ročni anastomozi večjih krvnih žil. »Ko sem to izkušnjo delil z drugimi mikrokirurgi začetniki in jim omogočil, da se preizkusijo v operaciji, so bili enako uspešni pri anastomoziranju drobnih krvnih žil s pomočjo robota. Ko sem vse to videl iz prve roke, sem bil prepričan, da bo takšna robotska tehnologija za pomoč pri kirurgiji prispevala k nadaljnjemu širjenju mikrokirurgije v prihodnosti.«
Ključne tehnične lastnosti
Sony namerava v prihodnje sodelovati z univerzitetnimi medicinskimi oddelki in zdravstvenimi ustanovami pri nadaljnjem razvoju in preverjanju učinkovitosti tehnologije robotske kirurške pomoči. Z nadaljnjim napredkom na področju raziskav in razvoja želi podjetje pomagati pri reševanju težav na področju medicine in z zagotavljanjem robotskih tehnologij prispevati k napredku medicine.
V podjetju so izpostavili glavne prednosti novega kirurškega robot – izkoriščanje prednosti kirurgovih spretnih prstov, gladko in intuitivno daljinsko upravljanje, edinstveno funkcija samodejne zamenjave instrumentov ter slikanje v visoki ločljivosti 4K.
Mikrokirurgija vključuje kombinacijo izjemno drobnih gibov, kot je vstavljanje igel v majhne krvne žile, in relativno večjih gibov, kot je vlečenje niti. Pojavila se je skrb, da tehnika skaliranja gibov, ki je prednost te robotske tehnologije za pomoč pri kirurgiji, sicer poenostavi izjemno majhne gibe, vendar lahko zmanjša učinkovitost relativno večjih gibov. Da bi odpravili to skrb, je Sony razvil majhno in lahko krmilno napravo, ki jo je mogoče upravljati s konicami prstov na podoben način kot običajne kirurške instrumente. Z izkoriščanjem zmogljivosti človeških prstnih konic je mogoče doseči izjemno natančne operacije, ne da bi bilo treba bistveno povečati skaliranje gibov. Cilj teh tehnologij je omogočiti kirurgom udobno izvajanje različnih nalog v stabilni drži z roko, ki počiva na naslonu za roke.
Posredovanje robotov med kirurgi in pacienti sicer omogoča natančnejše gibe, vendar lahko povzroči tudi zakasnele ali trhle gibe instrumentov, kar zmanjšuje intuitivnost robotsko podprte kirurgije in otežuje postopke.
Za reševanje teh izzivov so bili vsi sklepi robotske roke, od sklepov, ki ustrezajo človeškim ramenom in komolcem, do zelo majhnih zapestnih sklepov na konici instrumenta, spremenjeni v sklepe z nizkim trenjem, s čimer so bili doseženi gladki gibi brez trganja.
Poleg tega električni nadzorni sistem, ki se osredotoča na majhno zakasnitev, in mehanski sistem, ki se osredotoča na lahkotnost, izboljšujeta odzivnost robotskih gibov. Zaradi teh ukrepov so gibi konice instrumenta gladki in z majhno zakasnitvijo, kar zagotavlja intuitivno izkušnjo upravljanja na daljavo, ki zmanjšuje občutek vmešavanja robota.
Operacije vključujejo različne faze, ki zahtevajo posebne instrumente. Pinceta se na primer uporablja za prijemanje tkiv, škarje pa za rezanje niti. Pri dejanskih operacijah kirurgi in asistenti med posegi večkrat hitro zamenjajo te instrumente.
Sony je na podlagi gladkega poteka dela v takšnih medicinskih ustanovah razvil funkcijo samodejne zamenjave instrumentov.
Ta tehnologija avtomatizira izmenjavo instrumentov, ki jo pri običajnih kirurških pomožnih robotih izvajajo človeške roke, ter omogoča stabilnejšo in hitrejšo izmenjavo. Natančneje, celoten instrument je bil miniaturiziran z mehanizmom, zasnovanim za shranjevanje več instrumentov v bližini obeh robotskih rok. To omogoča učinkovito izmenjavo instrumentov z majhnimi gibi iz obeh robotskih rok brez prekinitve operacije zaradi ročnega posredovanja. Cilj te funkcije je odpraviti začasne prekinitve pri menjavi robotskih instrumentov, s čimer bo robotska kirurška asistenca bolj gladka.
Povečan stereoskopski prikaz drobnih tkiv je bistvenega pomena za mikrokirurgijo. Prototip je opremljen z mikrozasloni OLED 4K tipa 1,3, ki jih je razvilo podjetje Sony Semiconductor Solutions Corporation, kar operaterjem omogoča ogled slik visoke ločljivosti prizadetega območja in gibanja kirurških instrumentov. Zaradi zveste reprodukcije barv, teksture in globine, ki jo omogoča, je cilj prototipa zagotoviti vizualno podporo pri mikrokirurških posegih.
