В Королевском колледже в Лондоне группа ученых в течение длительного времени работала над проектом создания нескольких роботов, которые оказывали бы помощь при выполнении хирургических операций. Одним из наиболее удачных проектов оказался робот для выполнения трапсурстралыюй резекции предстательной железы. Было показано, что робот может полностью выполнить эту операцию в течение 5 мин; время операции, таким образом, значительно уменьшается. Авторы этого проекта начали работать с моделью шестиоссвого стандартного робота ПУМА 560 (PUMA 560), по для того, чтобы до минимума свести риск осложнений и максимально повысить безопасность оперативного вмешательства, они были вынуждены разработать свою собственную модель. Эти ученые также начали применять пассивную мапипуляционную систему, с тем чтобы облегчить введение иглы при выполнении чрескожной нефролптотомпи.

Для оперативного лечения рака печени была разработана компьютерная хирургическая система, выполняющая резекцию и сферическую лазерную коагуляцию печени. При этом по данным компьютерной томографии воссоздается трехмерная модель печени, оценивается объем опухолевой ткани, после чего эта модель проецируется на модель организма пациента. Затем при помощи пассивного манипулятора под контролем компьютерной системы в ткань опухоли вводится специальная игла для получения дополнительной информации.

Роботы в общей хирургии

Малоинвазивные оперативные вмешательства совершили в общей хирургии настоящую революцию. С 1985 г., когда была выполнена первая лапароскопическая холецистэктомия, интерес хирургов к малоинвазивным операциям неизмеримо возрос и почти каждую операцию на органах брюшной и грудной полостей они пытались выполнить с помощью эндоскопической техники. В настоящее время современные хирургические инструменты создаются именно для выполнения лапароскопических и торакоскопических операций. Однако для многих новых эндоскопических операций требуется очень серьезное техническое оснащение, и с точки зрения эргономики они не всегда бывают эффективными. Интеграция развития компьютерных технологий и роботов в создании эргономичных хирургических инструментов для эндоскопических операций в ближайшем будущем принесет новую волну в эту революцию в общей хирургии.

Поскольку лапароскопические и торакоскопичеекпе операции достаточно сложны, большая часть разработок и достижений в этой области была сфокусирована на манипуляциях, выполняемых роботами. Роботами, выполняющими эндоскопические манипуляции, руководят операторы в режиме master-slave (режим копирования движений). Такая методика позволяет хирургу проникать в полости человеческого организма через небольшие отверстия портов и выполнять различные манипуляции внутри этих полостей, используя лапароскопическую камеру, со значительно большей скоростью, чем в традиционной хирургии. В настоящее время в этой области имеются три основные работающие системы. Наиболее давней и эффективной является «Зеленая телекоммуникационная хирургическая система» (Green Telepresence Surgery System, GTSS), совместный проект Вооруженных Сил США и частной лаборатории в ПалоАльто (Palo Alio) в Калифорнии.

Эта система позволяет хирургу проводить операцию, находясь на определенном расстоянии от пациента, а также выполнять практически любую операцию на органах брюшной полости с достаточно высокой сенсорной обратной связью. При этом создается почти полная иллюзия того, что руки и инструменты хирурга находятся в брюшной полости пациента. Эта система (GTSS) снабжена стереоскопической видеокамерой, стереофоническими микрофонами и высокоточными и очень быстрыми роботами-манипуляторами, размеры которых настолько малы, что они свободно проникают через порты стандартных троакаров. Хирург при этом находится на своем рабочем месте, расположенном на определенном удалении от пациента. Рабочее место оснащено монитором с трехмерным изображением, стереофоническим воспроизведением звука и пультом управления с высокой эргоно-мичностыо, обеспечивающим эффект сенсорной обратной связи и тактильную чувствительность.

У хирурга возникает чувство, что вскрытая брюшная полость находится непосредственно перед ним, и он выполняет операцию. Управлять роботом-манипулятором очень легко, и хирург в состоянии выполнять любые задачи, включая продевание нити в иголку, разрезание и ушивание тканей.

В настоящее время не существует никаких причин, которые не позволяли бы увеличивать расстояние между пациентом и местом расположения хирурга. Идея выполнения операции «на расстоянии» была недавно проанализирована и отработана группой ученых из медицинский школы Ла Саписпса (La Sapienza) в Риме, возглавляемой профессором Licino Angelini. Они использовали робот IBM SCARA, работающий в режиме master-slave (копирования движений), и специальное программное обеспечение. Первый эксперимент представлял собой выполнение операции «на расстоянии», когда и хирург, и операционное поле (экспериментальное животное) находились в Милане. Второй эксперимент был выполнен в сотрудничестве со специальной лабораторией NASA. При этом выполнение операции распределилось между Римом и Пасаденой (штат Калифорния, США).

Для осуществления связи был задействован космический спутник NASA. Хирург, находящийся в Пасадене, посредством двойной связи через этот спутник ввел в брюшную полость два троакара и под контролем ультразвукового сканирования выполнил пункцию и аспирацию кисты печени у специально сконструированного в Милане манекена. Одной из проблем, выявленных во время такой уникальной операции, выполненной па огромном расстоянии, было довольно значительное запаздывание по времени между действиями хирурга и робота.

Необходимо обратить внимание на великолепную работу, выполненную в Тюбингеме (Германия) доктором Mclzcr, профессором Gerhard Buess и их коллегами. Проект, над которым они работали, назывался ISIS (intelligent steerablc instrument system, что дословно звучит как «умная» управляемая инструментальная система). Эта система также работает по принципу master-slave (копирования движений). Отличительным очень важным признаком этой системы является гибкий наконечник, который может изгибаться на 120° и вращаться на 360°, обеспечивая тем самым великолепную маневренность. Все движения передаются па активный конец инструмента при помощи специального ручного пульта с использованием питпноловых проволочных нитей. Эта система прошла испытания на тренажерах и экспериментальных животных. Конечной целью этой группы ученых является развитие своей системы ISIS в телсоперациоиную систему, которая носит название MISOS (minimally invasive surgical operating system, что переводится как малоипвазивиая хирургическая операционная система).

Эта система будет иметь дистанционный модуль управления, который обеспечит визуальную и тактильную обратную связь, аналогичную таковой в системе GTSS, однако в качестве базовой модели при этом будет использоваться ISIS. Другие группы ученых, работающие в Германии, особенно в Центре ядерных исследовании в Карлсиухе, также разрабатывают различные манипуляторы и усовершенствованных современных роботов для малоинвазивной хирургии.

В настоящее время появилась и уже в значительной степени близка к практической реализации относительно простая идея создания активируемых голосом роботов-ассистентов для выполнения лапароскопических хирургических вмешательств. Эти роботы работают как ассистент с видеокамерой. Подобно ассистенту-человеку, такие роботы воспринимаю] команды, подаваемые голосом, и перемещают лапароскоп по направлению к месту выполнения операции по требованию хирурга. Этот проект начал разрабатываться Peter Goh в сотрудничестве с докторами Т. J. Lei, К. С. Kwok и В. К К. Soon па кафедре электронной инженерии Национального университета в Сингапуре. Эта группа специалистов запрограммировала промышленный робот Unimatc PUMA 260, используя звуковую карту для восприятия речи и перевода ее в цифровые сигналы, а такта систему IBM PC для обеспечения рутинных движений.

Этот робот может быть запрограммирован для восприятия только голоса оператора для того, чтобы избежать наслоения случайных слов, произнесенных кем-нибудь из членов хирургической бригады. Робот распознает простые команды, такие как «влево», «вправо», «выше», «ниже», «внутрь», «наружу», «по часовой стрелке», «против часовой стрелки». Эта система очень хорошо зарекомендовала себя при работе па специальных лапароскопических тренажерах, а также во время операций на животных. В настоящее время разрабатывается второй вариант такого робота, который фиксируется к кронштейну в потолке реального операционного зала.

Оснащение операционного зала при выполнении малоинвазивных операций

В будущем операционные залы должны оснащаться таким образом, чтобы обеспечивать выполнение малоинвазивных хирургических вмешательств, и с таким расчетом, чтобы можно было разместить все оборудование, необходимое при использовании роботов и новейших аудиовизуальных технологий. В настоящее время разрабатываются такие «операционные залы для выполнения малоинвазивных хирургических вмешательств» (MIS-OT, minimally invasive surgical operating theater) в Национальной университетской клинике в Сингапуре.

- Читать далее "Современное оборудование в операционной. Современная операционная."