Ρομποτική χειρουργική. Παρόν και μέλλον.

Σκρέκας Γιώργος MD, ISS, EAES Χειρουργός - Λαπαροενδοσκόπος.
FHSp Registrar St' Marys Hospital, London. Δ/ντης Χειρουργικής Μονάδας Παχυσαρκίας ΙΑΣΩ GENERAL. 
ΤEL.210 7484185-8 & 6939 193 876   www.skrekas.net

 

ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 2007

Πριν περίπου είκοσι χρόνια ξεκινούσε ένα πείραμα. Στόχος ήταν η εκτέλεση χειρουργικών επεμβάσεων χωρίς τραύμα, με λαπαροσκόπηση. Η επιτυχία υπήρξε τόσο μεγάλη που άλλαξε την πορεία της σύγχρονης ιατρικής και δημιούργησε μια καινούρια ειδικότητα, αυτή της ελάχιστα επεμβατικής χειρουργικής (Minimally invasive surgery). Με τη λαπαροσκοπική χειρουργική οι κοιλιοτομές έγιναν παρελθόν και οι συνθήκες νοσηλείας του χειρουργικού ασθενούς άλλαξαν δραματικά. Ολόκληρες χειρουργικές επεμβάσεις πραγματοποιούνται απο μικρές «οπές» με διαστάσεις που δεν ξεπερνούν το 1 εκατοστό. Ο μετεγχειρητικός πόνος, η απώλεια αίματος και οι επιπλοκές σχεδόν εκμηδενίστηκαν. Επεμβάσεις που στο παρελθόν απαιτούσαν πολυήμερη νοσηλεία γίνονται πλέον σε επίπεδο one day, δηλαδή με παραμονή μιάς το πολύ ημέρας στην κλινική. Η λαπαροσκοπική χειρουργική υπήρξε μια τεράστια τεχνολογική και ιατρική καινοτομία, αλλά όταν επιχειρήθηκε να γενικευθεί η χρήση της, εμφανίστηκαν κάποιες αδυναμίες που έθεσαν όρια στην εξέλιξή της. Στη λαπαροσκοπική χειρουργική ο χειρουργός καλείται να εκτελέσει επεμβάσεις με κοθοδήγηση video χωρίς άμεση επαφή με τον ασθενή. Ο μικρός χώρος εργασίας, το περιορισμένο οπτικό πεδίο και η υποβάθμηση των φυσικών αισθήσεων του χειρουργού δημιούργησαν σοβαρά εμπόδια στη διεύρυνση των εφαρμογών αυτής της τεχνολογίας. Ορισμένες σχετικά απλές λαπαροσκοπικές επεμβάσεις όπως η χολοκυστεκτομή διαδόθηκαν εύκολα και γρήγορα, δεν συνέβη το ίδιο με τις πιό απαιτητικές επεμβάσεις (σπληνεκτομή, εντερεκτομές, γαστρεκτομές κλπ). Όλες οι μελέτες συνέκλιναν στο εξής συμπέρασμα: η προχωρημένη λαπαροσκοπική χειρουργική απαιτεί μακροχρόνια εκπαίδευση και ιδιαίτερη χειρουργική επιδεξιότητα. Για να ξεπεραστούν αυτά τα προβλήματα, δύο ήταν οι λύσεις:  να  βοηθηθεί τεχνολογικά ο χειρουργός για να βελτιώσει τις ικανότητές του, ή να αντικατασταθεί από κάποια αυτόματη μηχανή απαλλαγμένη από ανθρώπινες αδυναμίες. Η έρευνα κινήθηκε απο νωρίς και προς τις δύο κατευθύνσεις:

  Υποβοηθούμενη με computer χειρουργική (Computer - assisted surgery - CAS).

Στην φιλοσοφία αυτής της τεχνολογίας που κάνει εκτεταμένη χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών, ο χειρουργός παραμένει το κεντρικό πρόσωπο. Κύριος στόχος της CAS είναι η ποιοτική αναβάθμιση των αισθήσεών και των ικανοτήτων του χειρουργού για να αυξηθεί η απόδοσή του στο χειρουργείο. Ο χειρουργός ενισχύεται με τεχνητές αισθήσεις όπως τρισδιάστατη (3D) όραση, αφή και 3D διαγνωστικά και απεικονιστικά βοηθήματα (βλ. παράπλευρη εικόνα). Εκτός από το χειρουργείο, η τεχνολογία CAS βρίσκει επίσης εφαρμογές στην ιατρική απεικόνηση, την εκπαίδευση και το σχεδιασμό (planning) χειρουργικών επεμβάσεων.

   Ρομποτική χειρουργική (Robotic surgery).

Το ρομπότ είναι μιά σύνθετη μηχανική κατασκευή που έχει θεωρητικά τη δυνατότητα να εκτελεί κινήσεις αλληλεπιδρώντας σε πραγματικό χρόνο με το περιβάλλον. Στη σχεδιαστική του θεώρηση το ρομπότ είναι εφοδιασμένο με αισθητήρες που συλλέγουν πληροφορίες σχετικά με τη θέση του και την κατάσταση του περιβάλλοντος χώρου και με τη βοήθεια computer υπολογίζει τις κινήσεις του. Από θεωρητική άποψη, εφ’ όσον εφοδιαστεί με το κατάλληλο λογισμικό το ρομπότ έχει τη δυνατότητα να εκτελέσει αυτόματα ακόμα και μια χειρουργική επέμβαση. Η ρομποτική χειρουργική ενσωματώνει πολλές από τις εφαρμογές της CAS, με τη διαφορά όμως ότι στη ρομποτική τεχνολογία ο ρόλος του χειρουργού υποβαθμίζεται. Αναλόγως μάλιστα του βαθμού εμπλοκής του χειρουργού στην επέμβαση, η σύγχρονη ρομποτική τεχνολογία μπορεί να διαιρεθεί στις εξής τρείς βασικές υποκατηγορίες :

 

  • Ρομποτικό σύστημα χειρουργός (supervisory-controlled system): Το ρομπότ εκτελεί αυτόματα την επέμβαση ακολουθώντας ένα πρόγραμμα με το οποίο έχει τροφοδοτηθεί από πριν το computer. Στην περίπτωση αυτή ο ρόλος του χειρουργού περιορίζεται στον προγραμματισμό και την επίβλεψη της επέμβασης. Ο τεράστιος όγκος των απαιτούμενων πληροφοριών και το οικονομικό κόστος, κάνουν προς το παρόν αυτή την τεχνολογία μη εφαρμόσιμη.

  • Ρομποτικό σύστημα τηλεχειρουργικής (telesurgical system): Ο χειρουργός χειρίζεται τους βραχίονες του ρομπότ χωρίς όμως να απαιτείται η φυσική του παρουσία στο χειρουργείο. Οι επεμβάσεις μπορούν να γίνονται από απόσταση, χάρις στους εξελιγμένους αισθητήρες του συστήματος (3D όραση και -ίσως- υποδοχείς αφής). Αυτή η υβριδική τεχνολογία έχει ήδη οριμένες πρακτικές εφαρμογές, με κυριότερο εκπρόσωπο το σύστημα da Vinci®.

  • Ρομποτικό σύστημα βοηθός (shared-control system): Απαιτεί τη φυσική παρουσία του χειρουργού. Στην ουσία πρόκειται για μια τεχνολογία που ακολουθεί τη φιλοσοφία της CAS. Η επέμβαση εκτελείται από τον χειρουργό και ο ρόλος του ρομπότ περιορίζεται μόνο στην παροχή βοήθειας για να γίνουν πιο ακριβείς οι κινήσεις του χειρουργού. Η τεχνολογία αυτή βρίσκεται σε προχωρημένο στάδιο εξέλιξης.

Στο ρομπότ da Vinci ο χειρουργός εκτελεί την επέμβαση καθισμένος στην κονσόλα. Οι βραχίονες του ρομπότ ακολουθούν πιστά της κινήσεις των χεριών του. Στην τηλεχειρουργική, δεν απαιτείται η φυσική παρουσία του χειρουργού στη χειρουργική αίθουσα.

 

Πώς θα γίνονται στο μέλλον οι ρομποτικές επεμβάσεις;

Πριν το χειρουργείο θα προηγείται μια λεπτομερής χαρτογράφηση της περιοχής που πρόκειται να χειρουργηθεί. Το computer του ρομποτικού συστήματος θα είναι σε θέση να αντλήσει σε πραγματικό χρόνο όσες πληροφορίες είναι απαραίτητες από αξονικές ή μαγνητικές τομογραφίες, από υπέρηχους ακόμα και από απλές ακτινογραφίες. Ο χειρουργός θα εντοπίζει την πάσχουσα περιοχή και θα είναι επιφορτισμένος με τον προγραμματισμό της επέμβασης (planning). Με τον ασθενή στο χειρουργικό τραπέζι θα γίνεται πρώτα η ταυτοποίηση των εικόνων που έχει στη μνήμη του το computer με το σώμα του ασθενούς (registration). Στη συνέχεια οι βραχίονες του συστήματος θα εισέρχονται στο σώμα του ασθενούς και με την βοήθεια των αισθητήρων του (navigation) το ρομπότ θα πραγματοποιεί την προγραμματισμένη επέμβαση, υπό την επίβλεψη του χειρουργού.

Που βρισκόμαστε σήμερα;

Στην παρούσα φάση ορισμένες εφαρμογές της CAS έχουν ήδη περάσει στην κλινική πράξη. Οι σπουδαιότερες από αυτές είναι η λαπαροσκοπική τρισδιάστατη (3D) όραση και η τρισδιάστατη (3D) απεικόνιση σε πραγματικό χρόνο. Οι τεχνολογίες αυτές βρίσκουν κάποιες εφαρμογές στη λαπαροσκοπική χειρουργική αλλά και σε άλλες ιατρικές ειδικότητες. Όσον αφορά τη ρομποτική χειρουργική, η σχετική τεχνολογία είναι ακόμη στα σπάργανα. Τα σοβαρότερα εμπόδια που πρέπει να ξεπεραστούν πριν την είσοδο των ρομπότ - χειρουργών στην καθημερινή πράξη, είναι η έλλειψη κρίσης και η αδυναμία της μηχανής να εκπαιδευτεί και να μάθει (Πίνακας 1). Πριν χειρουργήσουν τα ρομπότ είναι επίσης απαραίτητη  και η ανάπτυξη λογισμικού που θα ικανοποιεί τις συνθήκες ασφάλειας αναφορικά με τον κίνδυνο μηχανικής βλάβης ή λανθασμένων ενεργειών. Χωρίς τα παραπάνω το ρομπότ είναι καταδικασμένο να παραμείνει ένας «ανόητος» χειρουργός και στην περίπτωση αυτή ο ρόλος του δεν μπορεί παρά να είναι περιορισμένος. Σήμερα σε κλινική εφαρμογή βρίσκεται μόνο η τεχνολογία της ρομποτικής τηλεχειρουργικής, με κυριότερο εκπρόσωπο το σύστημα da Vinci της Intuitive Surgical. Όμως πόσο κοντά στην καθημέρα πράξη μπορεί να είναι ένα ρομποτικό σύστημα αξίας 1,3 εκατομμυρίων ΕURO όταν δεν προσφέρει κάποια ξεκάθαρα πλεονεκτήματα; 

Σε σχετική δημοσκόπηση που δημοσιεύθηκε στο ιατρικό περιοδικό American Journal of Surgery, το 75% των Αμερικανών χειρουργών θεωρεί τη σημερινή ρομποτική τεχνολογία μη συμφέρουσα στην καθημέρα πράξη. 

Μέχρι σήμερα καμιά από τις δεκάδες κλινικές μελέτες δεν μπόρεσε να αποδείξει ότι το χειρουργείο με το σύστημα da Vinci προσφέρει κάποιο σαφές πλεονέκτημα σε σχέση με την κλασσική λαπαροσκοπική χειρουργική, με μόνη εξαίρεση τις καρδιοχειρουργικές επεμβάσεις. Το σύστημα da Vinci είναι ένα ρομποτικό σύστημα που στην πράξη πολύ λίγα έχει  να προσφέρει στον πεπειραμένο λαπαροσκόπο χειρουργό. Αλλά και άν υπάρχουν κάποια πλεονεκτήματα, αυτά εξανεμίζονται από το ψηλό κόστος λειτουργίας και τους περιορισμούς στα χειρουργικά εργαλεία που μπορούν να χρησιμοποιηθούν (Πίνακας 2). Το κόστος λειτουργίας και συντήρησης του συστήματος (ξεπερνά τα 100,000 ΕURO το χρόνο) κάνει την εφαρμογή του Da Vinci συμφέρουσα μόνο σε πολύ ειδικές περιπτώσεις, όπως στρατιωτικές επιχειρήσεις και διαστημικά ταξίδια. Σε γεωγραφικά απομονωμένες περιοχές, το σύστημα da Vinci μπορεί επίσης να αποτελέσει μια βιόσιμη λύση. Στην καθημερινότητα  η πραγματική ανάγκη για τη συγκεκριμένη τεχνολογία είναι μάλλον περιορισμένη.

 
Η Intuitive Surgical (η μαμά του da Vinci) με τη σύμπραξή της ΙΒΜ και την εκβιαστική εξαγορά της μόνης αντίπαλης εταιρείας Computer Motion, είναι πλέον ο παγκόσμιος κυρίαρχος στην αγορά των ρομπότ (Πίνακας 3). Έχοντας επενδύσει εκατομμύρια δολλάρια για την εξέλιξη της σχετικής τεχνολογίας, υπάρχει πίεση να χρησιμοποιηθούν τα ρομπότ. Τα ρομπότ κατέλαβαν ήδη τη θέση τους στο μέλλον μας μέσω του επιθετικού marketing και της διαφήμησης. 

 

Πίνακας 1. Θεωρητικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των ρομποτικών ιατρικών συστημάτων (Πηγή: Table from Howe, RD, Matsuoka, Y. “Robotics for Surgery.” Annual Review Biomedical Engineering. 1999, 01:213.

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

Ολοκληρωμένη πλατφόρμα ενσωμάτωσης των εφαρμογών της τεχνολογίας CAS.

Ολοκληρωμένη πλατφόρμα ενσωμάτωσης εφαρμογών τηλεχειρουργικής – τηλεϊατρικής.

Εξαιρετική σταθερότητα και ακρίβεια στις κινήσεις.

Ανθεκτικότητα στην κόπωση και τις αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες (πχ ακτινοβολία).

 
ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

Έλλειψη ικανότητας κρίσης και μάθησης.

Περιορισμένη οπτικοκινητική συνεργασία (hand-eye coordination).

Θεωρητικά υπαρκτός κίνδυνος βλάβης και πρόκλησης ατυχήματος.

Νομικά θέματα δεοντολογίας και αστικής ευθύνης.

Ψηλό κόστος λειτουργίας και συντήρησης συστήματος.

Πίνακας 2. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της κλασσικής και της ρομποτικής τηλεχειρουργικής (da Vinci). (Πηγή: Ann Surg 2004 / www.medscape.com)

  ΚΛΑΣΣΙΚΗ ΛΑΠΑΡΟΣΚΟΠΙΚΗ ΧΕΙΡΟΥΡΓΙΚΗ ΡΟΜΠΟΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Da Vinci
     
       Πλήρως ανεπτυγμένη τεχνολογία Τρισδιάστατη όραση

Πλεονεκτήματα

     Οικονομικά προσιτή Μεγαλύτερη επιδεξιότητα και σταθερότητα κινήσεων
     Διαδεδομένη και εύκολα διαθέσιμη Πιό εργονομικό για τον χειρουργό
       Αποδεδειγμένη αποτελεσματικότητα Δυνατότητα εκτέλεσης εξαιρετικά λεπτών χειρισμών
    Δυνατότητες τηλεχειρουργικής
     
     
       Περιορισμός της αφής Πλήρης κατάργηση της αφής

Μειονεκτήματα

     Δισδιάστατη όραση Νέα τεχνολογία που δεν έχει ακόμη δοκιμαστεί πλήρως
     Περιορισμός επιδεξιότητας κινήσεων Απαιτείται η παρουσία επιπλέον προσωπικού
       Ενίσχυση του φυσιολογικού τρόμου Πολύ υψηλό κόστος αγοράς και λειτουργίας
    Όχι σαφή πλεονεκτήματα.
     

Πίνακας 3. Η παγκόσμια αγορά συστημάτων ρομποτικής χειρουργικής σήμερα. (Πηγή: Journal of Healthcare Management 46:4 July/August 2003)

Σύστημα

Κόστος

Εταιρεία

Περιγραφή συστήματος

da Vinci Surgical System

$1,000,000

Intuitive Surgical

Τηλεχειρουργική. Ρομπότ με βραχίονες και χειρουργικά εργαλεία.

Zeus Robot Surgical System

$975,000

Computer Motion*

Τηλεχειρουργική. Ρομπότ με βραχίονες και χειρουργικά εργαλεία.

Aesop 3000

$80,000

Computer Motion*

Ρομπότ με δυνατότητα φωνητικού ελέγχου.

Hermes Control Center

Request price quota

Computer Motion*

«Έξυπνο» σύστημα ρομποτικού ελέγχου με εφαρμογές σε δίκτυα.

Socrates Robotic Telecollaboration System Request price quota Computer Motion* Εφαρμογή τηλεχειρουργικής που επιτρέπει τη σύγχρονη χρήση του Aesop 3000 από πολλούς χρήστες.

*Η τέως εταιρεία Computer Motion systems που εξαγοράστηκε από την Intuitive Surgical.

 

Just a few years ago, Intuitive Surgical was in the midst of a fierce legal battle with its competitor, Computer Motion. The series of events was offset by a lawsuit filed by Computer Motion for nine patent infringements. Intuitive Surgical then filed three lawsuits of its own and made a final blow by teaming with IBM to sue its competitor for infringing on its voice-recognition technology. Computer Motion lost the case for this integral component of all its devices including Zeus, its version of da Vinci. It faced a major problem since it would have to stop selling in the event that it could not receive a proper license from its competitor. On March 7, 2003, Intuitive Surgical merged with its main competitor6, ending a four-year legal power struggle that detracted from product advancement and funds7. Intuitive Surgical paid $150 million for Computer Motions and laid off around 90% of its employees following the merger2. Intuitive now owns and will market Computer Motion's products (Zeus Surgical System, Hermes Control Center, Aesop Robotic Endoscope Positioner, and Socrates Telecollaboration System)8.

 

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Obes Surg. 2003 Dec;13(6):848-54. DaVinci robotic-assisted laparoscopic bariatric surgery: is it justified in a routine setting?
Mühlmann G, Klaus A, Kirchmayr W, Wykypiel H, Unger A, Höller E, Nehoda H, Aigner F, Weiss HG.

Surg Laparosc Endosc Percutan Tech. 2007 Jun;17(3):171-4 Learning curves of robot-assisted laparoscopic surgery compared with conventional laparoscopic surgery: an experimental study evaluating skill acquisition of robot-assisted laparoscopic tasks compared with conventional laparoscopic tasks in inexperienced users.

Br J Surg. 2006 May;93(5):553-8. Randomized clinical trial of robot-assisted versus laparoscopic Nissen fundoplication. Morino M, Pellegrino L, Giaccone C, Garrone C, Rebecchi F.

Ann Surg. 2006 Apr;243(4):486-91. A prospective comparison of robotic and laparoscopic pyeloplasty. Link RE, Bhayani SB, Kavoussi LR.

Howe, RD, Matsuoka, Y. “Robotics for Surgery.” Annual Review Biomedical Engineering. 1999, 01:213.

Journal of Healthcare Management 46:4 July/August 2003

 

 

 

 

 

September 2007