Да Винчи со скальпелем: Топ-5 роботов-хирургов и медсестра впридачу
Знаменитый робот-хирург, управляемый компьютерной системой Da Vinci Surgery Robot, провел первую в истории медицины самостоятельную хирургическую операцию на человеке. Железный доктор стоимостью почти $5 млн успешно удалил желчный пузырь.
Роботы в медицине существуют уже более 25 лет. Когда в США началась разработка космических программ, возник вопрос, что делать, если астронавтам во время пребывания на орбите потребуется неотложная хирургическая помощь? Конечно, для этого было нецелесообразно создавать отдельную космическую станцию или модуль, в котором был бы размещен традиционный операционный зал и постоянно находилась бригада хирургов. Для решения этой задачи специалисты NASA разработали хирургического робота, который управлялся врачами и инженерами с земли исходя из анализа индивидуального состояния астронавта.
Наработанные ранее в космической и военной сферах технологии привели к появлению в медицине роботов, которые позволяют максимально точно выполнять сложнейшие хирургические манипуляции. И хотя описываемого в фантастической литературе андроида-врача, полностью заменяющего человека, пока не придумали, существуют роботы, выполняющих отдельные функции гораздо лучше, чем самые опытные живые хирурги.
1. Одна из лучших разработок в этой сфере - универсальный робот-хирург Da Vinci от компании Intuitive Surgical Inc. Это универсальная роботизированная система, используемая клиниками всего мира. C помощью Da Vinci проводят операции на самых разных органах.
Робот состоит из двух блоков. Один предназначен для оператора, а второй - четырехрукий автомат - выполняет роль хирурга. Врач садится за удобный пульт, которыйпозволяет видеть оперируемый участок в 3D с многократным увеличением и использует специальные джойстики, чтобы управлять инструментами. Значительное увеличение изображения, возможность выведения на монитор трехмерного и обычного двухмерного изображения, позволяют хирургу получать максимально точную картину операбельного места.
Da Vinci снабжен специальными механическими устройствами, повторяющими функции человеческих рук, при этом они имеют в диаметре всего один сантиметр. Таким образом значительно снижен риск попадания в рану инфекции, а также установлено ограничение контакта операционного оборудования с тканями надреза.
Сейчас в Америке примерно 80% простатэктомии при раке предстательной железы выполняются с помощью Da Vinci. Распространение технологии связано со значительными преимуществами роботизированной системы: уменьшаются послеоперационные боли, снижается кровотечение и минимизируются рубцы. В конечном счете, пациент быстро восстанавливается и возвращается к нормальной жизни.
Технология со временем совершенствуется: на днях знаменитый робот-хирург провел первую в истории медицины самостоятельную - без участия человека-операцию: он удалил пациенту желчный пузырь с плохим оттоком. Робота подстраховывал опытный врач-хирург, готовый в любой момент продолжить работу, однако его вмешательства во время операции не понадобилось.
2. Существуют в мире и другие талантливые роботы-хирурги. Группа исследователей из канадского города Калагари, возглавляемая нейрохирургом Гарнеттом Сатэрландом, совместила хирургического робота с томографом. Робот-хирург NeuroArm управляется хирургом при помощи специальных манипуляторов, которые точно передают движения его рук автоматизированным инструментам.
Во время работы врач может в реальном времени наблюдать магнитно-резонансную томографию головного мозга в 3D-изображении, а также контролировать свою работу по видео, выводимому на хирургический микроскоп. По словам Гарнетта Сатэрланда, робот видит намного больше, и это обеспечивает большую точность движений хирурга. Так, человеку доступен уровень точности около 1 миллиметра, в то время как роботу - до 30 микрон (микрон - тысячная доля миллиметра). Такая фантастическая точность позволяет проводить операции на клеточном уровне.
Манипуляторы NeuroArm устраняют естественное дрожание рук, специальные выключатели обеспечивают защиту от случайных движений, передаваемых роботу руками врача. Конечности устройства оснащены датчиками силы, которые сообщают рукам человека обратную связь, в результате чего хирург буквально чувствует все, что делает во время операции. NeuroArm уже провел первую удачную операцию в Калагари: 20-летней пациентке была удалена опухоль головного мозга.
Развитие технологии в будущем позволит существенно снизить смертность от онкологических заболеваний. Высокоточная система удаляет даже крошечные опухоли на клеточном уровне, на корню пресекая вероятность рецедива. Кроме того, процесс реабилитации проходит гораздо проще.
3. Робот-хирург SpineAssist выпускается израильской компанией Mazor Surgical Technologies. С применением данной технологии уже было осуществлено более 400 успешных операций. Система позволяет проводить сложнейшие ортопедические операции на позвоночнике наименее травматичным и наиболее безопасным способом. Робот перед операцией создает трехмерные изображения зоны повреждения, что позволяет изучить анатомические особенности пациента и составить подробный план хирургической процедуры.
В ходе самой операции робот-хирург SpineAssist проделывает на участке костной ткани пациента микроскопические отверстия, толщина которых в пять раз меньше толщины человеческого волоса. Через эти отверстия и осуществляются необходимые хирургические манипуляции. Таким образом риск повреждения кровеносных сосудов и спинного мозга сводится к минимуму, а реабилитационный период становится намного короче, чем при традиционных операциях. К тому же пациент испытывает меньше болевых ощущений.
4. Робот, разработанный и созданный инженером Раймондо Кау из Эйндховенского университета (Нидерланды), пока не получил названия, зато он умеет оперировать с точностью, превышающей точность живых хирургов в пять раз. Телеуправляемый робот находится под контролем двух джойстиков, движения которых масштабированы таким образом, чтобы перемещения более крупных рук хирурга корректно предавались меньшим по размеру манипуляторам машины. Уровень масштабирования выбирается посредством отдельной ножной педали, не задействуя руки врача.
Важная особенность работы системы заключается в том, что робот, вопреки огромной чувствительности к движениям оператора, отсекает присущую любому человеку дрожь рук на микромасштабе. Кроме того, джойстики обладают сильной обратной связью - это позволяет хирургу почувствовать "сопротивление материала" и лучше представлять себе ситуацию в точке, в которой проводится операция.
Технология обеспечивает значительное снижение физической нагрузки на хирурга и предоставляет возможность управляться с сосудами, нервами и прочими "тонкими материями" более широкому кругу врачей. Кроме того, система позволяет работать и с такими участками человеческого тела, где очень маленькие размеры сосудов становились непреодолимым препятствием для проведения восстановительных операций, например, после травм, включая руки и некоторые участки лица.
В настоящее время ведется доработка робота-хирурга, который планируют использовать уже в следующем году.
5. Технологии, созданные для строительства и ремонта МКС, используются и в деликатной детской хирургии. Робот хирург KidsArm помогает врачам выполнять процедуры быстрее и с большей точностью. Три из пяти швов он делает автономно.
При создании этого небольшого робота-хирурга размером с человеческую руку, в него вложили систему отслеживания ткани, которая применяется в космических роботах-манипуляторах с МКС: Canadarm, Canadarm2 и Dextre.
Кроме того, компания Robotic Surgial Tech создала хирургическую медсестру Penelope. Управление моделью осуществляется голосом, а "видит" и идентифицирует инструменты она при помощью двух видеокамер. Одна из них отслеживает зону, откуда берутся и куда возвращаются инструменты, а другая наблюдает за всем набором оборудования.
Например, хирург говорит "скальпель" и робот тут же подает ему инструмент. В последние версии устройства встроена база данных, с помощью которой оно способно само предугадывать, какой инструмент врач попросит следующим.
Железная медсестра никогда не позволит зашить какой-нибудь инструмент в тело пациента, так как постоянно отслеживает местоположение каждого прибора. Penelope, к тому же, способна записать ход всей процедуры.
