Twoja wyszukiwarka

ZBIGNIEW NAWRAT
ROBOT NAPRAWIA SERCE
Wiedza i Życie nr 8/2000
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 8/2000

Czy chirurg wspomagany przez robota nie zapomni, że operuje człowieka z krwi i kości, a nie istotę wirtualną?

Co mają wspólnego z medycyną statki kosmiczne, wojny gwiezdne czy transmisja danych? Z pozoru nic, a jednak dzięki nim powstały roboty, które mogą zrewolucjonizować chirurgię. O sukcesie operacji zawsze decyduje doświadczenie i wyobraźnia chirurga, ale bez precyzyjnych narzędzi nie wszystkie dobre pomysły udałoby się zrealizować. Dziś coraz częściej tradycyjna chirurgia zastępowana jest przez tzw. chirurgię małoinwazyjną, czyli operowanie przez niewielkie, kilkucentymetrowe nacięcia w powłokach ciała. Przez taki otwór chirurg nie zobaczy operowanego narządu, nie zmieści się też w nim jego dłoń. Obserwację wnętrza organizmu zapewnia mu więc miniaturowa kamera, a tradycyjny skalpel musi być zastąpiony przez bardziej wyrafinowane narzędzia. .

Oczywiście, powstaje problem, jak sterować kamerą i narzędziami, żeby wykonywały to, czego życzy sobie chirurg. Generalnie narzędzia mają długie ramię, co umożliwia ich wprowadzenie w głąb ciała. Porusza nimi lekarz prowadzący operację, który na bieżąco obserwuje pole operacyjne na ekranie monitora. Kamerą steruje asystent. Pierwszą tego typu operację przeprowadzono w 1981 roku - było to wycięcie wyrostka robaczkowego. A pod koniec lat osiemdziesiątych operacje laparoskopowe (laparoskop to wziernik zaopatrzony w system oświetlenia i odpowiedni układ optyczny) stały się już powszechne . Takie operacje powodują mniejszy uraz, zapewniają szybszą rehabilitację, są znacznie tańsze.

Najtrudniejsze dla technik małoinwazyjnych są operacje na miękkich tkankach, które w dodatku są w nieustannym ruchu, np. bijące serce. Podstawowym problemem do rozwiązania jest system nawigacji pozwalający na precyzyjne poruszanie narzędziami. Na przykład wykonując tzw. bypass, chirurg musi zszyć naczynia krwionośne o średnicy kilku milimetrów. A ponieważ odległość między sercem a ścianą klatki piersiowej wynosi 2-3 cm, pole manewru jest bardzo małe. W tej sytuacji wykonanie zabiegu za pomocą instrumentów wyposażonych w prawie półmetrowe ramię jest równie trudne, jak obcinanie sobie wąsów nożyczkami do paznokci z rączkami długości pół metra.

Niezależnie od medycyny rozwijała się technika statków kosmicznych, wojen gwiezdnych, przekazu informacji na odległość i szeroko rozumiana technika komputerowa. Nie raz już tak bywało, że nowe opracowania z czasem daleko wykraczały poza pierwotne zamierzenia ich twórców. Tak też było i w tym przypadku - nowości z tych pozornie odległych dziedzin krok po kroku zbliżały nas do stworzenia uniwersalnego narzędzia nowej generacji, czyli zdalnie sterowanego robota medycznego.

Powstało na świecie już wiele manipulatorów spełniających określone zadania na salach operacyjnych, ale do stosowania w klinikach dopuszczono tylko cztery roboty. Mają one dwa lub trzy ramiona, które mogą być sterowane głosem, ruchem dłoni, stóp, ale rozważa się też możliwość sterowania ruchem głowy czy gałki ocznej. Końcówki wykonawcze są oczywiście wielofunkcyjne, więc nie trzeba wymieniać narzędzi w trakcie operacji, nad czym tradycyjnie czuwa siostra instrumentariuszka. Pole operacyjne chirurg obserwuje na ekranie lub w okularze dającym efekt obrazu przestrzennego, przy czym kamerą steruje samodzielnie. Jest to bardzo ważne, bowiem wielu lekarzy wykonujących operacje endoskopowe, podczas których za ustawienie kamery odpowiedzialny jest asystent, narzeka na brak stabilnego obrazu.

Operator siedzący wygodnie w pewnej odległości od stołu operacyjnego porusza swobodnie czymś, co przypomina dżojstik, uzyskując dokładnie zaplanowany efekt. Jest to możliwe dzięki temu, że komputer nadzorujący potrafi "przeskalować" ruch długich narzędzi poruszanych przez chirurga na odpowiednio dokładne ruchy końcówek wykonawczych. Umie też skorygować naturalne drżenie dłoni. Dzięki robotom skraca się czas zabiegu, co wykazano w wielu eksperymentach, porównując kilka metod wykonania tej samej operacji. Robot się nie męczy, jest precyzyjny i posłuszny, nie żąda też podwyżki. Praca robotów może być bardziej efektywna i wygodniejsza niż pomoc asystenta, którego jedynym zadaniem jest na przykład właściwe ustawienie kamery, co z pewnością przyniesie określone efekty ekonomiczne. Brak bezpośredniego kontaktu z ciałem pacjenta zmniejsza też ryzyko infekcji chirurgów.

Trwają dyskusje na temat etycznych aspektów dotyczących telechirurgii. Dziś już można operować pacjentów za pomocą robotów jedynie w obecności pomocniczego personelu medycznego, sterując nimi zdalnie na podstawie otrzymanego obrazu wideo transmitowanego przez satelitę. Pewnie mają rację ci, którzy twierdzą, że taniej jest przewieźć chorego do odpowiedniego szpitala niż utrzymywać tak drogą aparaturę. Ale co zrobić na przykład z pasażerami statków kosmicznych albo ofiarami kataklizmów? Kiedy przeniesienie do szpitala jest niemożliwe, takie rozwiązania dają chorym szansę przetrwania.

Pierwsze operacje kardiochirurgiczne z wykorzystaniem robotów przeprowadzili niemal równocześnie wiosną 1998 roku Alain Carpentier w Paryżu i Friedrich Mohr w Lipsku. W pierwszym przypadku była to operacja zastawki serca, w drugim wykonanie pomostu aortalno-wieńcowego, popularnie zwanego bypassem. We wrześniu ubiegłego roku robot został wykorzystany także w Polsce. Przy jego użyciu operację pomostowania naczyń wieńcowych wykonał zespół prof. Andrzeja Bochenka w Katowicach.

Choć roboty wkroczyły na salę operacyjną tak niedawno, do dziś zastosowało je już kilkanaście ośrodków w Europie i USA. W najnowocześniejszym w tej dziedzinie ośrodku kardiochirurgicznym w Lipsku w minionym roku przeprowadzono kilkadziesiąt skomplikowanych operacji serca. Jeden z twórców sukcesu, Volkmar Falk z Uniwersytetu w Lipsku, przypomina jednak, że potrzebne jest zaangażowanie wielu grup badawczych, żeby można było przeprowadzić roboty kardiochirurgiczne z wieku dziecięcego w wiek dojrzały i wykorzystać w pełnym zakresie.

Wiele osób, które mają na co dzień kłopoty z domowymi automatami czy też własnym samochodem, pewnie będzie lekko przerażonych nowym obliczem chirurgii. Mogą się obawiać, że bezpośrednie wykorzystanie tak skomplikowanych narzędzi podczas operacji wprowadzi dodatkowe ryzyko. Chcielibyśmy je uspokoić. Już obecnie na sali operacyjnej wspomaga lekarzy wiele skomplikowanych urządzeń. Serce zastępuje się pompą sterowaną przez perfuzjonistów, oddychanie umożliwiają sztuczne płuca nadzorowane przez anestezjologów, chirurg stosuje noże termiczne i laserowe, o życiu pacjenta decyduje wiele płynów i gazów medycznych, które muszą być precyzyjnie dawkowane. Co tu dużo mówić, wystarczy, żeby zgasło światło na sali operacyjnej i już nie udałoby się doprowadzić do końca zabiegu. Właśnie dlatego tak skomplikowane i drogie jest obecnie zabezpieczenie pracy szpitali.

Czy wprowadzenie robotów jako inteligentnego przedłużenia ramion chirurga zwiększy zagrożenie chorego? Nie ma podstaw, żeby się tego obawiać, ponieważ robot ma wszystkie możliwe zabezpieczenia. A w razie czego, jak twierdzi Alain Carpentier, i tak operację można skończyć w tradycyjny sposób.

Kiedy powstanie polski robot?

Instytut Protez Serca Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii rozpoczął realizację projektu badawczego, którego celem jest skonstruowanie robota kardiochirurgicznego. Prototyp będzie gotowy w ciągu trzech lat. Urządzenie ma być proste w obsłudze i mieć rozbudowany system doradczy. Lekarz będzie operować w przestrzeni wirtualnej powstałej z nałożenia na obraz rzeczywisty z kamery obrazów diagnostycznych i ewentualnie obrazów powstałych w wyniku komputerowej symulacji zabiegu. Na przykład na obraz przekazywany przez kamerę chirurg będzie mógł automatycznie nałożyć wynik angiografii, która ujawnia zwężenia naczyń wieńcowych i, również automatycznie, skierować narzędzia do miejsca wymagającego naprawy. Jeśli nie wystąpią żadne zakłócenia, możliwa będzie automatyczna kontynuacja operacji zgodnie z "wiedzą" komputera. Dziś wydaje się to jeszcze science fiction, ale jest to niewątpliwie właściwy kierunek badań.

Dr ZBIGNIEW NAWRAT jest fizykiem, współtwórcą polskich sztucznych komór serca.
Prof. ZBIGNIEW RELIGA jest kardiochirurgiem, jednym z pionierów operacji przeszczepiania serca w Polsce.
Obaj pracują w Śląskiej Akademii Medycznej.