Roboty chirurgiczne. Część 4 – pierwszy krok we właściwym kierunku

Roboty chirurgiczne. Część 4 – pierwszy krok we właściwym kierunku
Ryszard Tadeusiewicz Naukowiec AGH, absolwent myślenickiego LO

Omówione we wcześniejszych częściach tego cyklu publikacji roboty chirurgiczne PROBOT i ROBODOC naśladowały pracę robotów przemysłowych w tym sensie, że do każdej wymaganej operacji budowany był specjalny program, dokładnie planujący co i jak powinien wykonać robot – a potem robot wykonywał wszystkie czynności automatycznie, zastępując chirurga (PROBOT) lub wykonując w jego zastępstwie większość wymaganych czynności (ROBODOC). Ale jak wspomniałem w drugim rozdziale cyklu - ta droga okazała się błędna. Organizm każdego człowieka jest inny, więc kształt, rozmiary i lokalizacja narządu, na którym trzeba wykonać operację, są różne. Różne są także kształty i lokalizacje tych fragmentów narządu, które należy w wyniku operacji usunąć. W efekcie aprioryczne programowanie robota, bardzo efektywne w zastosowaniach przemysłowych, gdzie kształty i wymiary obrabianych elementów finalnych wyrobów są powtarzalne w długich seriach – w

przypadku robotów chirurgicznych nie zdaje egzaminu. Dla każdego pacjenta trzeba by było tworzyć osobny program, który byłby potem tylko raz użyty. To się nie opłaca.

Dlatego w nowoczesnych robotach chirurgicznych stosowana jest metoda ręcznego sterowania pracą robota przez chirurga siedzącego przy specjalnej konsoli, na której widzi on pole operacyjne (zwykle stereoskopowo i w powiększeniu) oraz przy pomocy wygodnych manipulatorów steruje pracą ramion robota wyposażonych w narzędzia chirurgiczne, wykonujących właściwy zabieg na chorym narządzie. Zaleta takiego działania polega na tym, że endoskop z kamerami dostarczającymi obraz na konsolę i oświetlaczem wprowadza się do wnętrza ciała pacjenta przez mały otwór (o średnicy ołówka) i przez podobne otwory wprowadza się ramiona robota, które wewnątrz ciała robią wszystko, co potrzeba, przemieszczają, przytrzymują, tną i zszywają. Zranienie pacjenta jest minimalne, zmęczenie lekarza również – a efekt jest zwykle lepszy, niż przy tradycyjnej operacji.

Pierwszym robotem medycznym, który działał wg. opisanej zasady, był ZEUS.

Roboty ZEUS produkowane były od 1995 roku, przy czym 1996 rok poświęcono na ich testowanie na zwierzętach, a potem stosowano je już do wykonywania operacji na ludziach, zwłaszcza, że uzyskano na to aprobatę FDA, instytucji ważnej w USA, ale bardzo opiniotwórczej także w skali całego świata. W 1998 roku przy pomocy robotów ZEUS wykonano wiele zabiegów spełniających warunki chirurgii małoinwazyjnej, w tym także operacji na bijącym sercu – między innymi zakładanie bajpasów tętnic wieńcowych (CABG – coronary artery bypass surgery oraz E-CABGTM – endoscopic coronary artery bypass grafting). Warto dodać, że w momencie wprowadzania robota ZEUS firma Computer Motion miała już wyrobioną markę w środowiskach medycznych, ponieważ wcześniej produkowała cenione systemy endoskopowe AESOP (Automated Endoscopic System for Optimal Positioning).

Ciekawa była też droga, jaką firma doszła do produkcji tych właśnie systemów dla zastosowań medycznych. Otóż zanim zaczęła pracować na rzecz szpitali i służby zdrowia – firma funkcjonowała jako SBIR (Small Business Innovation Research) przy NASA (amerykańskiej Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej). Dla potrzeb NASA firma Computer Motion wytwarzała systemy zdolne do dokonywania na orbicie delikatnych regulacji oraz napraw takich elementów wahadłowca kosmicznego, do których ludzie bezpośrednio nie mogli dotrzeć ze względu na ciasnotę lub z powodu miniaturowych rozmiarów elementów wymagających manipulacji. Jak wiadomo, pojazdu kosmicznego na ogół nie da się naprawiać od zewnątrz, więc do każdego uszkodzonego czy wadliwie działającego elementu dotrzeć trzeba od środka, a do tego celu sprawny endoskop jest po prostu niezbędny.

Zahamowanie rozwoju floty wahadłowców kosmicznych (obecnie całkowicie wycofanych z użycia) spowodowało, że firma, która przez lata zdobywała doświadczenie, „grzebiąc w trzewiach” statku kosmicznego, musiała zająć się czymś innym – przeniosła więc te doświadczenia na „grzebanie we wnętrznościach człowieka”. Zrobiła to z bardzo dobrym skutkiem i zyskała dobrą opinię w środowiskach medycznych. Był to znakomity „posag” dla robota ZEUS, który był wersją AESOP mającą możliwości nie tylko obserwacji, ale i manipulacji we wnętrzu ciała pacjenta. Tych możliwości manipulacji było bardzo dużo, wystarczy powiedzieć, że w 2000 roku ZEUS był wyposażony w 28 różnych narzędzi chirurgicznych.

Dzieje tego robota opiszę w przyszłym odcinku tego cyklu.