Telerobotok sebészasszisztensi alkalmazása Készítette: Simon Kálmán (BMGE, VIK, V. évf.) Sebészrobotikai mini-szimpózium
Amiről szó lesz Telerobotok fejlődése Minimálisan invazív sebészet nehézségei Korszerű laparoszkópiás sebészet Telementorálás SOCRATES rendszer A telesebészet jövője
Telesebészet fejlődése, első alkalmazások Telekommunikáció + robotika fejlődése = Telesebészet fejlődése Első feladatok: eszköz tartása pozícionálás kamera mozgatás Fő cél: kézügyesség fokozása (asszisztens robot) Új lehetőségek: szóló (asszisztens nélküli) sebészet telementorálás
Orvosi robotok fejlődése 1. Passzív robotok - Pozíció tartás, pozícionálás - Fix ponthoz rögzítve 2. Aktív robotok: motorral felszerelt - PUMA 560, idegsebészeti sztereotaktikus műtététek (1985) - Probot (transurethrális prosztata kimetszések) - Neuromate: idegsebészeti alkalmazás (>1600 beavatkozás 1989 óta, FDA jóváhagyás) 3. AESOP laparoszkópiás robot - Automated Endoscopic System for Optimal Positiong - Úttörő szerep a minimálisan inv. sebészet terén - 1994: első piacon kapható endoszkópiával felszerelt rendszer - Kamera direkt mozgatása: operáló sebészé - 3 generáció: joystick, láb, hangvezérlés - Nagyobb pontosság, komplikációk csökkentése
Minimálisan invazív sebészet nehézségei Nehezen kivitelezhető, még nehezebben tanítható Fő probléma: 2D kép alapján 3D térben mozgatás mélység, irány érzékelés problémája További nehézségek Trokár megfelelő elhelyezkedése Alátámasztás: fulcrum-hatás Mozgás erősség amplitúdó függése Laparoszkópiás eszköz: 5 foknyi mozgásszabadság Tapintási érzékelés hiánya Kézügyesség hiánya sebész elbizonytalanodik
Korszerű (laparoszkópiás) sebészrobotok ZEUS Sebészi kezelő felület + 3 robotkar 2001-től FDA jóváhagyás laparoszkópiás eljárásokra (asszisztensi szerep) 2002-től: bonyolultabb műveletek (vágás, varrás, stb.) da Vinci - 3-4 robotkar (1 kamera mozgatás, 2-3 egyéb eszköz mozgatás), kiskocsi 2000-től: laparoszkópiás eljárásokra 2001-től: torakoszkópiás eljárások (szív kivételével), prosztata kimetszések
ZEUS és da Vinci: válasz az endoszkópiás sebészet nehézségeire Kamera mozgató karok Fulcrum-effekt korrigálása Súrlódások, remegések szűrése Mozgások skálázása (érzékeny/durvább mozgás) Kényelmesebb/ergonomikusabb operáló testtartás 2002-ig: 50 db ZEUS, 85 db da Vinci eladása 1997-2001: több mint 2000 beavatkozás 2008: 867 db (647 USA-ban), 130000 tervezett beavatkozás, 2007: 85000 beavatkozás
Telementorálás alapkoncepciója Hagyományos sebészoktatás 1-2 sebész oktatása, műtőben, kézmozdulatok elsajátítása Új eljárás megjelenése: válasz út előtt a rezidens sebész (drága továbbképzés) Telementorálás megjelenésével távoli mentor irányíthatja a robotkarokat pénz + idő megtakarítás technikai követelmények: Gyors, valós idejű kommunikációs hálózat (minimális késleltetési idő, vonal megbízhatósága) Videó tömörítő eljárások fejlődés jó minőségű kép átvitele kis sávszélességen
ZEUS- út a telementorálás felé 2001: Gracia és Drasin: tanulmány ZEUS-ról: kameramozgató + sebészasszisztens szerep Következtetések, tanulságok: Operáló sebész ugyanannál az asztalnál képes dolgozni, ahol a robotrendszer is Asszisztensi szerep teljes ellátása asszisztens nélküli sebészet Megfelelő eszköz a telementorálásra
Telementorálás a gyakorlatban St. Josep s Healthcare Hamilton és Bell Canada együttműködése Robotsebészet igényeit kielégítő hálózati kapcsolat fejlesztése Eredmény: 2003. február: Kanada első robot irányította telesebészeti beavatkozása Könnyebb, egyszerűbb tanítás bevált, ma is alkalmazott módszer
Transzkontinentális műtét 2001., Marescaux és társai: első telesebészeti, robot- asszisztálta transzkontinentális beavatkozás (Lindbergh operáció) cholecystektomiás (epesebészeti) laparoszkópiás eljárást Irányító konzol: New York ; beavatkozók: Strasbourg Táv: 14000 km, ATM alapú átvitel, 10 Mb/sec sávszélesség Közepes késleltetési idő: 155 ms! Későbbi tanulmány: sebész agya egészen 500 ms-os késleltetésig képes alkalmazkodni, biztonságos beavatkozás
SOCRATES rendszer 2001: Első telesebészeti rendszer (FDA jóváhagyás) Valós idejű audió/videó kapcsolat (külső-belső nyomon követés) + AESOP rendszer Verbális irányítás, integrált telestrációs eszköz telementorálás lehetősége 2002. Szept.: Első telesebészeti agyműtét (Dr. Ivar Mendez és kollégái, Kanada)
A telesebészet jövője Cél: alkalmazási körök kibővítése bonyolultabb eljárások automatizálása Erő-átalakító érzékelők alkalmazása virtuális valóság: szövet valódi érzékelése Egyéb érzékelők alkalmazása (pl. ultrahangos képalkotás, hőmérséklet érzékelés) Master-master rendszerek fejlesztése helyfüggetlen gyakorlatozás lehetősége
Források Garth H. Ballantyne, Jacques Marescaux, Pier Cristofor Guiulanotti, Primer of Robotic & Telerobotic Surgery, Chapter 26., p. 189-194. http://en.wikipedia.org/wiki/remote_surgery (2008, 30th of Nov. ) http://www.usatoday.com/news/health/2008-04-29-robotsurgery_n.htm
Köszönöm a figyelmet!