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 -
2.
Aktív robotok: motorral felszerelt -
3.
Pozíció tartás, pozícionálás Fix ponthoz rögzítve PUMA 560, idegsebészeti sztereotaktikus műtététek (1985) Probot (transurethrális prosztata kimetszések) Neuromate: idegsebészeti alkalmazás (>1600 beavatkozás 1989 óta, FDA jóváhagyás)
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 módszer
bevált, ma is alkalmazott
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 automatizálása
bonyolultabb eljárások
Erő-átalakító érzékelők alkalmazása szövet „valódi” érzékelése
Egyéb érzékelők alkalmazása (pl. ultrahangos képalkotás, hőmérséklet érzékelés)
Master-master rendszerek fejlesztése gyakorlatozás lehetősége
virtuális valóság:
helyfüggetlen
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 !
