Реферат: Применение робототехники в хирургии. Преимущества и недостатки системы Да Винчи
В принципе, системы DA VINCI и ZEUS имеют много общего: это активные роботы, управляемые дистанционно со специальной рабочей станции. Эти системы позволяют оператору находиться на значительном расстоянии от больного, управляя тремя "руками" робота (две для удержания инструментов и осуществления манипуляций, а третья для продвижения эндоскопической камеры). Современная компьютерная и видеотехника создает перед глазами хирурга высококачественное изображение операционного поля. Первоначально подобная технология разрабатывалась для применения в военных условиях, при повышенной радиации или даже в космосе, позволяя квалифицированному медперсоналу находиться вне опасности. Однако роботы "прижились" в ведущих современных клиниках, и в настоящее время в мире уже выполнены тысячи операций с использованием DA VINCI и ZEUS. Именно между этими системами сегодня развернулась основная конкурентная борьба.
2. Основное описание системы da Vinci
Система робота "Да Винчи" - это система, предназначенная для робот-ассистированной лапароскопии. Система имеет несколько манипуляторов (2 или 3 манипулятора, к которым крепятся инструменты, плюс 1 манипулятор, на котором закреплена камера) и повторяет движения человеческих рук в теле пациента. Хирург сидит за панелью управления, видит операционное поле при помощи стереоскопического видеоканала и посредством джойстиков управляет инструментами в "руках" робота. С помощью этих инструментов, вводимых в тело пациента через проколы в коже, операция проводится с большой точностью.
Роботизированная система "Да Винчи" состоит из 3 основных частей, которые образуют функциональное единство. Это панель управления, операционная панель и оптическая система.
Панель управления.
Панель управления - это место работы врача-оператора, откуда он управляет движением инструментов внутри тела пациента. Управление инструментами осуществляются с помощью двух джойстиков, которые полностью копируют движения запястий хирурга и переносят их на манипуляторы, а затем на инструменты в операционной части устройства.
Второй элемент управления - это ножные педали, с помощью которых регулируются коагуляция инструментов, фокусировка камеры и переключение между рабочими манипуляторами.
Хирург следит за ходом операции с помощью оптического устройства, которое предоставляет ему реальное пространственное изображение операционного поля. Такое изображение позволяет осуществлять интуитивное управление системой, в особенности определение положения инструментов внутри тела пациента (можно различить глубину).
При работе с системой через панель управления можно регулировать некоторые настройки, в частности, градуируемость движений рук по отношению к движению инструментов. Здесь же проводятся регулировки перед началом операции, например, калибровка камер устройства, выбор используемой телескопической трубки (прямая или скошенная) и типа изображения.
Таким образом, панель управления обладает следующими характеристиками:
· Используя хирургическую систему da Vinci, хирург оперирует, комфортно сидя у консоли и видя трехмерное изображение операционного поля.
· Пальцы хирурга захватывают рукоятки под дисплеем, а кисти и запястья располагаются естественно по отношению к его глазам.
· Система равномерно транслирует движения пальцев, кистей и запястий хирурга в точные движения хирургических инструментов внутри пациента в реальном времени. Стойка у операционного стола.
· Имеет три-четыре роботизированные руки – две или три инструментальные, и одну с эндоскопом – которые выполняют команды хирурга.
· Лапароскопические руки работают через 1-2 сантиметровые доступы.
· Ассистенты вводят инструменты в полость, а также меняют инструменты.
Операционная (хирургическая) панель.
Операционная (хирургическая) панель - это часть системы, которая находится в прямом контакте с пациентом, и поэтому в течение всей операции она имеет специальное стерильное покрытие. В зависимости от конфигурации операционная панель содержит 2 или 3 рабочих манипулятора с закрепленными на них инструментами, а также один манипулятор с камерой.
Движения манипуляторов можно разделить на два вида. Первый вид - это моторные движения, которые задаются оператором непосредственно с панели управления, оказывают влияние на ход операции в теле пациента, управляют инструментами и с помощью которых, собственно, проводится операция. Второй вид - это движения торможения, которые задаются ассистирующим персоналом и служат только для настройки системы перед операцией.
Инструменты и камера легко прикрепляются к рукам и легко перемещаются с консоли или ассистентом. Первые две руки робота, соответствующие правой и левой руке хирурга, держат инструменты EndoWrist®. Третья рука держит эндоскоп, позволяя хирургу легко менять, перемещать, приближать и поворачивать поле зрения с консоли. Такая подвижность устраняет необходимость в ассистенте. Четвертая рука позволяет добавлять третий инструмент EndoWrist и выполнять дополнительные задачи, такие как приложение противотяги и поддержка непрерывного шва. Это устраняет необходимость еще в одном ассистенте. Хирург может одновременно управлять любыми двумя руками с помощью педалей под консолью.
Созданные по образцу человеческого запястья, инструменты EndoWrist имеют даже больший объем движений, чем человеческая рука. Они действительно позволяют системе da Vinci продвигать хирургическую точность и технику за пределы возможностей человеческой руки. Сходно с человеческими сухожилиями внутренние тросы инструментов EndoWrist обеспечивают максимальную реакцию, давая возможность быстро и точно накладывать швы, выполнять диссекцию и манипуляции на тканях.
Набор инструментов EndoWrist включает разнообразие зажимов, иглодержателей, ножниц; монополярных и биполярных электрохирургических инструментов; скальпелей и других специализированных инструментов (всего более 40 типов инструментов). Инструменты EndoWrist могут иметь диаметр 5 мм и 8 мм.
При смене инструментов интерфейс сразу распознает тип нового инструмента и число его использований.
Оптическое устройство. Эта часть системы предназначена для обработки изображения со стереоскопической камеры, находящейся на операционной панели. В комплексе Da Vinci используется система обзора In Site. Управляемый роботизированной рукой двухлинзовый стерео эндоскоп, сопряженный с двумя 3-чиповыми камерами, переносит хирурга "внутрь" пациента.
Видеосистема снабжена двумя независимыми каналами передачи изображений, сопряженными с двумя цветными мониторами высокого разрешения. Система также имеет оборудование для обработки изображений, состоящее из двух видеокамер, алгоритмов усиления контуров и шумоподавления. Результирующее трехмерное изображение высокого разрешения яркое, четкое и резкое, без утомляющего мерцания и затухания. Управление камерой, осуществляемое через рукоятки и педали, обеспечивает плавное перемещение в операционном пространстве. Перемещение головы хирурга на консоли не влияет на качество изображения.
Оптическое устройство включает также другие приспособления, необходимые для лапароскопии (источник света, коагулятор, инсуфляция ...). На оптическом устройстве размещен и дополнительный монитор, позволяющий остальному персоналу следить за операцией.
· Восстановление митрального клапана.
· Реваскуляризация миокарда.
· Абляция тканей сердца.
· Установка эпикардиального электронного стимулятора сердца для бивентрикулярной ресинхронизации.
· Желудочное шунтирование.
· Фундопликация по Nissen
· Гистерэктомия и миомэктомия.
· Тимэктомия.
· Лобэктомия легкого.
· Эзофагоэктомия.
· Резекция опухоли средостения.
· Радикальная простатэктомия.
· Пиелопластика.
· Удаление мочевого пузыря.
· Радикальная нефрэктомия и резекция почки.
· Реимплантация мочеточника.
На сегодняшний день на территории Российской Федерации используется 6 роботизированных систем "da Vinci" в 6 больницах (ФГУ "Федеральный центр сердца, крови и эндокринологии имени В.А. Алмазова Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи", г. Санкт-Петербург, Окружная Клиническая Больницам №1 Ханты-мансийского автономного округа, Ханты-мансийский автономный округ- ЮГРА, Национальный Медико-хирургический центр им. Н.И. Пирогова, г. Москва, Институт хирургии им. А. В. Вишневского РАМН, г. Москва, Московский Государственный Медико-Стоматологический Университет на базе Государственной Клинической больницы №50, г. Москва, Областная Клиническая Больница №1 города Екатеринбург, г. Екатеринбург).
3. Достоинства и недостатки системы da Vinci
Одним из основных преимуществ роботохирургии является нивелирование многих недостатков лапароскопической техники. Хирургические роботы оснащены трехмерной системой визуализации с эффектом реальной глубины получаемого изображения. Система обеспечивает постоянную четкую визуализацию операционного поля благодаря программе автоматического маневрирования изображения в зависимости от изменения положения головы хирурга и локализации хирургических манипуляций.
