dr Zbigniew Nawrat
Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii, Zabrze lski Uniwersytet Medyczny w Katowicach
EKSPERYMENTY IN VIVO SYSTEMU ROBOTA CHIRURGICZNEGO
ROBIN HEART – RAPORT Z PRZYGOTOWA
Prezentowana praca przedstawia aktualne prace prowadzone w zabrzaskim zespole zwizane z projektem robota chirurgicznego Robin Heart oraz mechatronicznych narzdzi chirurgicznych Robin Heart Uni System. Projekt wkracza w faz eksperymentu na zwierztach. W styczniu 2009 r. planowane jest wykonanie trzech eksperymentalnych operacji na winiach: usunicia woreczka óciowego, TECAB – operacja pomostowania naczy wiecowych na bijcym sercu oraz operacja naprawcza zastawki mitralnej. Eksperymenty maj wskaza konstruktorom obszar niezbdnych zmian które bd wprowadzone do opracowywanych urzdze przed opracowaniem technologii produkcji seryjnej i wdroeniem klinicznym.
THE ROBIN HEART SYSTEM IN VIVO EXPERIMENTS – ARRANGEMENT REPORT
The presented work presents the current works led in Zabrze’s team connected with project of Robin Heart surgical robot as well as the Robin Heart Uni System mechatronic surgical tools. The project enters in phase of experiment on animals. For the experiment, which will be carried out in January 2009 three operations on pigs: cholecystectomia, TECAB - the operation the coronary by-pass on beating heart as well as the repair operation of mitral valve are planned. The goal of these experiments are to show the constructors the area of indispensable changes which they will be introduced to worked out devices before study of technology of serial production and clinical initiating.
1. WPROWADZENIE
Roboty medyczne stanowi wielki potencja dla chirurgii, zwikszajc jej precyzje
i uatwiajc dostp maoinwazyjny do obszaru operacji. Dzisiaj to s gównie telemanipulatory, czyli po jednej stronie robota mamy czowieka, który wydaje decyzje dotyczce ruchu i zada do wykonania, a po drugiej stronie jest efektor, kocówk narzdzia wykonujc zadania w okrelonej przestrzeni roboczej ciaa pacjenta. Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii od 2000 prowadzi unikalny w Europie projekt zmierzajcy do powstania robota kardiochirurgicznego. Rozwijajcy si multidyscyplinarny zespó oraz zebrane dowiadczenia i projekty stanowi szans na szybkie wdroenie caej gamy nowoczesnych narzdzi chirurgicznych w Polsce.
Efektem programu prowadzonego we wspópracy ze specjalistami z Politechniki ódzkiej i Warszawskiej jest prototypowa rodzina polskiego robota kardiochirurgicznego o nazwie
Robin Heart. W ramach rodziny polskich robotów Robin Heart przeznaczonych do operacji na sercu i w ukadzie sercowo - naczyniowym powstay do tej pory modele: Robin Heart 0, Robin Heart 1 i Robin Heart 2, Robin Heart 3 (P) oraz Robin Heart Vision rónice si m.in. koncepcj sterowania i mocowania (rys.1). Zgodnie z zaoeniami autorów Robin Heart Vi-sion – zrobotyzowane rami suce do sterowania pooeniem toru wizyjnego ma by pierwszym wdroonym klinicznie robotem z rodziny Robin Heart.
Rys.1. Roboty Robin Heart 0, Robin Heart 2, na wspólnym zdjciu Robin Heart 1 i Robin Heart Vision oraz, ostatnia po prawej, konsola sterowania robotem Robin Hart Shell
Obecnie prowadzone s w Fundacji intensywne prace nad kliniczn wersj robota Robin He-art Vision, nad odpowiednim przygotowaniem modeli prototypowych robota Robin HeHe-art do bada eksperymentalnych na zwierztach, a take - w ramach projektu Robin Heart Uni
Sys-tem - nad opracowaniem zrobotyzowanych narzdzi chirurgicznych nowej generacji.
Inno-wacyjne, mechatroniczne narzdzia o znacznej ruchliwoci, wielofunkcyjne i póautomatyczne skracaj czas operacji i znacznie zwikszaj moliwoci operatora oraz bezpieczestwo zabiegu. Przy cisej wspópracy z lekarzami i studentami medycyny stwo-rzony zosta równie model ergonomicznej konsoli sterowniczej Robin Heart Shell. Opra-cowywany jest program doradczy – Robin Heart Expert - dostpny w czasie operacji. Chi-rurg, operator robota bdzie móg wybra zadajnik ruchu dopasowany do indywidualnych jego wymaga. Program doradczy to inteligentna baza, zawierajca wszystkie dane diagno-styczne pacjenta (wcznie z obrazami) oraz dane uzyskane w procesie przygotowania, pla-nowania operacji. Planujemy opracowanie i badania systemu sterowania na odlego robo-tem, tzw. teleoperacji oraz zastosowanie opracowanych narzdzi i nowych technik operacji do implantacji i serwisowania sztucznych narzdów w tym sztucznego serca (projekt
AO-RobAS – Artificial Organs Robotically Assisted Surgery). Waga i oryginalno projektu
dzie-dziny nauki w Polsce - robotyki chirurgicznej. Dziki wsparciu unijnego projektu Equal (EFS) utworzylimy Zakad Robin Heart Service jako zacztek pierwszej w Polsce firmy produkujcej roboty. Odpowiedzialni za uruchomienie tej aktywnoci prowadzcej do wdro-e klinicznych mechatronicznych narzdzi bierzemy na siebie równie obowizek przygo-towania pewnych standardów, systemu testów tych innowacyjnych narzdzi chirurgii. Budu-jemy stanowiska badawcze i opracowuBudu-jemy systemowo metody ich weryfikacji, przede wszystkim w warunkach laboratoryjnych. Prace nad robotem chirurgicznym stymuluj rów-nie dziaania edukacyjne i promocyjne. Najwaniejsze z nich to Warsztaty Chirurgiczne oraz Midzynarodowa Konferencja Roboty Medyczne. Prowadzimy równie dziaalno wydaw-nicz – wydalimy pierwsz w Polsce ksik powicon aktualnym postpom w tej dzie-dzinie pt. „Roboty medyczne”. Wszystkie publikacje SA dostpne na stronie
www.robinheart.pl. Wprowadzilimy wiele nowych sposobów nauki i treningu chirurgów,
w tym wirtualn sal operacyjn (jedyne tego oryginalne przedsiwzicie w Polsce). Pracu-jemy nad systemem Robin Heart DuoTeacher który umoliwi równoleg prac nauczyciela i ucznia za pomoc dwóch zespolonych konsol sterowania.
2. KLASYFIKACJA
Do obrotu i do uywania mog by wprowadzane wyroby medyczne speniajce wymagania okrelone w ustawie o wyrobach medycznych i oznakowane znakiem CE. Pierwszym zadaniem jest dokonanie klasyfikacji i kwalifikacji wyrobu medycznego, w zalenoci od potencjalnego ryzyka zwizanego ze stosowaniem tego wyrobu.
Manipulator pod nazw Robin Heart Vision umoliwia pokazanie pola operacyjnego podczas operacji laparoskopowych a manipulator pod nazw Robin Heart umoliwia samo wykonanie operacji – naley uzna , e wyroby te odpowiadaj definicji wyrobu medycznego w Ustawie z dnia 20 kwietnia 2004 r. o wyrobach medycznych, Dziennik Ustaw Nr 93, poz. 896art.3, punkt1., ust.17:
„wyrób medyczny to narzdzie, przyrzd, aparat, sprzt, materia lub inny artyku, stosowany samodzielnie lub w poczeniu, wczajc oprogramowanie niezbdne do waciwego stosowania wyrobu, przeznaczone przez wytwórc do stosowania u ludzi w celu ...monitorowania, leczenia lub agodzenia przebiegu chorób ... kompensowania urazów lub upoledze, .... zastpowania lub modyfikowania budowy anatomicznej.
Podczas klasyfikacji i kwalifikacji wyrobu medycznego – manipulatora rodziny Robin Heart naley uwzgldni , e: a) ze wzgldu na czas trwania kontaktu jest to wyrób medyczny do krótkotrwaego uytku, b) Jest to wyrób czciowo wprowadzany do wntrza ciaa przez otwór ciaa lub powierzchni ciaa, czyli jest to wyrób inwazyjny, c) Jest to wyrób inwazyjny, który przenika do wntrza ciaa, z pomoc lub w kontekcie operacji chirurgicznej, czyli jest to wyrób chirurgicznie inwazyjny, d) Jest to wyrób medyczny, którego dziaanie zaley od róda energii elektrycznej, czyli jest to aktywny wyrób medyczny. Ponadto, jest to wyrób medyczny przeznaczony do uycia wraz z innym wyrobem medycznym (np. endoskopowy tor wizyjny). Na podstawie Rozporzdzenie Ministra Zdrowia w sprawie klasyfikacji wyrobów medycznych do rónego przeznaczenia (zaczono) naley wyrób medyczny rodziny Robin Heart klasyfikowa jako: wyrób medyczny klasy III, zgodnie z regu 7. Jeeli wyrób medyczny nie jest przewidziany specjalnie do diagnozowania, monitorowania lub korygowania wad serca lub centralnego ukadu krenia poprzez bezporedni kontakt z
tymi czciami organizmu to zalicza si do klasy IIa, zgodnie z regu 7.
Badania przedkliniczne obejmuj testy laboratoryjne oraz testy na zwierztach, które mona wykona po uzyskaniu zgody odpowiedniej Komisji Bioetycznej.
3. OPERACJA CHIRURGICZNA
Operacja chirurgiczna polega na wprowadzeniu modyfikacji patologicznego stanu tkanek i narzdów przywracajc moliwoci wykonywania przez nie okrelonych funkcji yciowych. Podczas planowania operacji naley uwzgldni optymalny dla danego stanu pacjenta wybór metody postpowania, rodzaju oprzyrzdowania i materiaów. W sposób typowy dostp do serca uzyskuje si, przez sternotomi – szerokie otwarcie klatki piersiowej z rozciciem mostka. Ta cz zabiegu wprowadza znaczny uraz tkanek, powoduje zagroenie infekcj oraz innymi komplikacjami. Z tego powodu chirurdzy wprowadzaj, jeli to tylko nie ograni-cza efektywnoci i bezpieczestwa w ograni-czasie zabiegu, metody maoinwazyjne. Nowoczesna chirurgia, chirurgia mniej inwazyjna, bezpieczna, skracajca czas hospitacji i zmniejszajca uraz pooperacyjny u pacjenta wymaga odpowiednich narzdzi: mechatronicznych narzdzi endoskopowych i robotów chirurgicznych. Chirurg przygotowujc si do operacji u danego pacjenta podczas planowania zabiegu wykorzystuje wszystkie dostpne dane precyzujce stan pacjenta (dane diagnostyczne, opis choroby, ..) oraz dobiera rodki, materiay, urzdzenia, narzdzia dla uzyskania optymalnego efektu leczenia.
Podczas planowania wykorzystywana jest wirtualna sala operacyjna która pozwala na rozmieszczenie robotów na sali operacyjnej, lokalizacj tzw. portów czyli otworów przez które bd wsunite narzdzia do ciaa oraz manipulacje narzdziami w okrelonych zadaniach w czasie operacji (rys.2). Dokonano wizji lokalnej laboratorium eksperymentalnego, oceniono moliwoci rozmieszczenia urzdze towarzyszcych operacji. Przed eksperymentem w prototypowych robotach dokonano szereg modyfikacji, poprawek i zmian o szerokim zakresie konstrukcyjnym oraz dotyczcych oprogramowania w celu zwikszenia bezpieczestwa i skutecznoci (bezawaryjnoci) dziaania robota. Zosta wymieniony praktycznie cay zespó okablowania, zasilania wcznie z obudow zespoów elektronicznych i elektrotechnicznych speniajc standardowe wymagania.
4. ROBOTY - ZARYS HISTORII WDRAANIA KLINICZNEGO
Roboty chirurgiczne da Vinci, Zeus oraz nasz prototyp Robin Heart nale do grupy telemanipulatorów. Telemanipulator – robot aktywny zdalnie sterowany poprzez komputer lub operatora. Zadanie telemanipulatora polega na przenoszeniu funkcji motorycznych i sensorycznych operatora na okrelon odlego . Telemanipulator chirurgiczny skada si z minimum dwóch ramion roboczych oraz ramienia obsugujcego kamer laparoskopow. Chirurg majc przed oczyma widok pola operacji (rami robota z torem wizyjnym) w specjalnej konsoli steruje narzdziami (ramiona robota narzdziowe) wsunitymi przez mae otwory do ciaa pacjenta manipulujc trzymanymi w doni zadajnikami ruchu (rodzaj dojstików). W eksperymencie sprawdzimy równie oryginalna koncepcj stosowania narzdzi systemu Robin Heart Uni System, który umoliwia przeoenie narzdzia z robota do specjalnego uchwytu rcznego. Jest to odpowied naszego zespou konstruktorskiego na zapotrzebowanie na póautomatyczne laparoskopowe narzdzie manualne. Wiele z operacji tylko w czciowo wykorzystuje roboty – niektóre fazy operacji z rónych powodów s obecnie wykonywane klasycznymi narzdziami laparoskopowymi.
Testy laboratoryjne Robin Heart’a
Rys. 2 Planowanie operacji za pomoc wirtualnej sali operacyjnej
W roku 1985 w Long Beach Memorial Hospital przeprowadzono pierwszy zabieg chirurgicz-ny wykonachirurgicz-ny za pomoc zmodyfikowanego robota przemysowego PUMA 560. Robot suy do pozycjonowania igy biopsyjnej. Zabieg by wspomagany przez tomograf komputerowy, dziki któremu chirurg dysponowa obrazem 3D mózgu pacjenta. Pierwsz operacj w zakre-sie jamy brzusznej, przeprowadzon w 1997 roku, z uyciem systemu da Vinci, bya
laparo-skopowa cholecystektomia. W 1999 roku za pomoc robota kardiochirurgicznego Zeus wy-konano pierwsz operacj zaoenia bajpasu na bijcym sercu.
Robot da Vinci i Zeus zosta dopuszczony, przez FDA (Food and Drug Administration) w lipcu 2001 roku do uytku w operacjach laparoskopwych na terenie Stanów
Zjednoczonych. 7 wrzenia 2001 roku za pomoc systemu Zeus dokonano pierwszej w historii transatlantyckiej operacji cholecystektomi (usunicia woreczka óciowego).
Do dzisiaj na wiecie trwa poszukiwanie optymalnego obszaru stosowania robotów chirurgicznych (amerykaski robot da Vinci). Zakres aplikacji tych robotów obejmuje takie zabiegi jak: cholecystektomia, splenektomia, resekcja woreczka óciowego, operacje prostaty, operacje kardiochirurgiczne i ginekologiczne.
5. ROBOTY – ZARYS EKSPERYMENTALNYCH BADA NA ZWIERZTACH
Teraz chciabym krótki zamieci przegld literaturowy dotyczcy eksperymentów robotem na zwierztach. Badania na ywych zwierztach [1]. Lomanto i wsp. [2] zastosowali robota Zeus do wykonania cholecystektomii (wycicie pcherzyka óciowego) u 7 wi i zwrócili uwag na znaczn redukcj czasu eksperymentu w miar zbierania dowiadcze; skrócili czas wykonania zabiegu z 30 do 14 min. Zhu i wsp. [3] take testowali robota na modelu wiskim – zespolenie pcherzykowo - czcze (Roux-en-Y zespolenie). Czas eksperymentów robotem by duszy ni typowymi narzdziami laparoskopowymi ale skuteczno operacji waciwa (bez przecieków). Hollands i wsp. [4] raportowali przeprowadzenie krótkich eksperymentów robotem Zeus na wini – enteroenterostomi ( zespolenie jelitowo-jelitowe) a take choledo-choktomi (wycicie przewodu óciowego wspólnego) - tu wystpiy jednak komplikacje. Jako wniosek podali, ze szycie robotem przewodu óciowego jest korzystniejsze ni typo-wymi narzdziami laparoskopotypo-wymi [5]. W 2003 r. zespó Marescaux przeprowadzi na wi-niach eksperymenty operacji ttnicy szyjnej (wypreparowanie). Zalet tych eksperymentów byo, ze wieprzowa ttnice szyjna posiada rednic 3mm, i stosujc 7-0 nici mona byo swo-bodnie w przestrzeni wypenionej CO2manewrowa [6]. Nastpne eksperymenty przeprowa-dzi w tym zespole dr J. Leroy na 15 winiach hepatektomi (wycicie wtroby) i wykaza uyteczno robota Zeus do wypreparowania i podwizania naczy wtrobowych. Margos-sian i wsp. [7] demonstrowa z kolei wykonanie robotem zespolenia rogu macicy robotem na wini z wysok dokadnoci (kontrola 4 tyg. po eksperymencie). Kolejne eksperymenty przeprowadzono Zeusem w zakresie pyeloplastyki (operacja miedniczki nerkowej),
nefrek-tomi (wycicie nerki) i adrenaleknefrek-tomi (wycicie nadnerczy). Boehm i inni raportuj e we wczesnych badaniach zrobotyzowanej kardiochirurgii wykorzystano model laboratoryjny z sercami wiskimi ( w sumie 109 zespole naczy wiecowych (LAD)) a nastpnie przepro-wadzono 6 eksperymentów na psach (z wewntrzn ttnic piersiow – „LIMA to LAD”). W trzeciej fazie wykonano 6 zabiegów robotem Zeus na ludziach [8].
Kolejno wprowadzane nowe procedury s testowane z wykorzystaniem modelu eksperymentu na wini. Np. badania wprowadzajce do endoscopic laserowej rewaskularyzacji misni sercowego wykonano na 5 winiach (20-40 kg) [9]. Model kardiochirurgiczny wykorzystywany do bada porównawczych chirurgii laparoskopowej i zrobotyzowanej typowo, z powodu dostpnoci materiau oraz waciwych cech anatomicznych, zawiera serce wieprzowe umieszczone w geometrii modelowej klatki piersiowej czowieka. W pracy [10] zaprezentowano 23 operacje wykonane midzy innymi w celu oceny wpywu na efekt operacji sposobu obserwacji (dwu - i trzywymiarowy). W pracy [11] mamy prób wykazania, e robotem mona wykona szycie w sposób równie dobry jak klasycznym narzdziem laparoskopowym (2 x 20 serc).
Kolejny etap bada klinicznych prowadzi do eksperymentów na zwokach. Lulmet i inni [12] przedstawiaj, e przed pierwszym na wiecie klinicznym zastosowaniem robota wykonano 8 operacji „treningowych” dla zespou chirurgicznego na zwokach.
Ruuruda i inni [13] opisuj badania skutecznoci wykonania robotem da Vinci zespole naczyniowych na 30 winiach, z których 20 wykonano metoda laparoskpow a 10 dla porównania przez laparotomi. Duej wykonywano operacje metod laparoskopow ale mechanicznie szwy byy dobrej jakoci (co sprawdzono po 14 dniach).
Robota mona wykorzystywa równie do obecnie tak szybko rozwijanych metod operacji wykonywanych przez otwory naturalne ciaa tzw. NOTES. Jednym z przykadów jest zastosowanie robota da Vinci S ( 4 ramiona) do operacji nefrologicznej [14] – równie testowych w eksperymencie na wini z pozytywnym skutkiem.
Istot teleoperatorów jest moliwo operacji na odlego . W pracy [15] opisano eksperyment teleoperacji nefrologicznej za pomoc robota da Vinci na 4 wini – przeprowadzono z sukcesem operacje w której chirurga od pacjenta dzieli dystans 1300 i 2400 mil. Opónienie sygnau, gówny czynnik wpywajcy na moliwo prowadzenia teleoperacji zawar si w granicach 450-900 ms.
6. ROBIN HEART - PLAN POLSKICH EKSPERYMENTÓW
cieka dojcia do wdroenia klinicznego nowych zrobotyzowanych narzdzi chirurgicznych powinna prowadzi od eksperymentów laboratoryjnych na stanowiskach komputerowych (wirtualna sala operacyjna) przez laboratoryjne eksperymenty i trening na modelach zawierajcych tkanki naturalne (np. serca wieprzowe) do eksperymentów na ywych zwierztach. Ze wzgldów etycznych i praktycznych ostatnia faza eksperymentalna powinna obejmowa minimaln liczb zwierzt, by doskonale zaplanowana i przeprowadzona przez fachowy, wy wiczony w innowacyjnym charakterze eksperymentu zespó. Historia wdroenia klinicznego dwóch robotów amerykaskich Zeus (ju wycofany z rynku) i da Vinci wskazuje, e standardem jest wykorzystanie w fazie laboratoryjnej serc wieprzowych oraz w fazie eksperymentów na zwierztach: wini domowej lub psów. Zaplanowany przez nas eksperyment dotyczy przeprowadzenia trzech zupenie rónych procedur na pojedynczych zwierztach. Eksperymenty s tak przemylane by w sumie stanowiy szeroki przegld moliwoci, wad i zalet opracowywanego systemu chirurgicznego. Na podstawie analizy osignitych wyników podejmiemy okrelone decyzje dotyczce potrzeby wprowadzenia modyfikacji i zmian w systemie Robin Heart oraz koniecznego zakresu bada eksperymentalnych przedklinicznych na zwierztach.
Plan naszego eksperymentu obejmuje kilka faz;
I. wiczenia laboratoryjne wykonania wszystkich procedur chirurgicznych. Robot przeszed ju testy laboratoryjne oraz by poddawany ocenie w czasie kilku warsztatów chirurgicznych. zebrane dowiadczenia i oceny potwierdzaj jego skuteczno . W cigu miesica zostanie wykonana seria treningowych sesji wszystkich planowanych zabiegów na modelu laboratoryjnym, w tym – na tkankach zwierzcych (serca wieprzowe), w warunkach zblionych do sposobu prowadzenia eksperymentu na zwierztach a take w warunkach modelujcych docelow sytuacje kliniczn. W sesjach przygotowanych w Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii bd uczestniczyli wszyscy operatorzy – chirurdzy oraz zespó anestezjologiczny, pielgniarski i towarzyszcy zespó techniczny. Po osigniciu waciwej sprawnoci operatorów oraz potwierdzenia przez nich moliwoci przeprowadzenia zabiegu za pomoc testowanego sprztu przystpimy do eksperymentów waciwych w Centrum Medycyny Dowiadczalne SUM w Katowicach. II. monta systemu Rrobin Heart i testy techniczne w sali operacyjnej CMD (1 dzie).
III. eksperymenty na zwierztach ( 3 dni)
Celem projektu jest przetestowanie prototypowych zrobotyzowanych narzdzi chirurgicznych na zwierztach i okrelenie ich wasnoci funkcjonalnych dla wykonania typowych zabiegów chirurgicznych.
Zakres aplikacji robotów chirurgicznych (obecnie - amerykaski robot da Vinci) obejmuje takie zabiegi jak: cholecystektomia, splenektomia, resekcja woreczka óciowego, operacje prostaty, operacje kardiochirurgiczne i ginekologiczne.
Na podstawie naszej wiedzy o zakresie stosowania robotów dokonalimy wyboru reprezentatywnych eksperymentów:
1. usunicie pcherzyka óciowego (od takiej operacji zacza si historia zrobotyzowanej chirurgii w 1997 r.)
2. pomostowanie aortalno-wiecowe na bijcym sercu z uyciem robota chirurgicznego (TECAB) – tzw. bajpasy.
3. operacje zastawki mitralnej (od nich zacza si historia zrobotyzowanej kardiochirurgii w 1998 r.)
Wszystkie trzy zabiegi chirurgiczne zostan poprzedzone premedykacj i znieczuleniem ogólnym opisanym w okrelonej procedurze. Zwierzta zostan przygotowane odpowiednio przez zespó weterynaryjny i pielgniarski. Zostan podane odpowiednie leki, po zwiotczeniu wykonana zostanie intubacja, podczenie znieczulenia wziewnego.
Pierwszy eksperyment, najprostszy technicznie, zostanie wykonany w jamie brzusznej wini – obejmuje usunicie pcherzyka óciowego. Zostanie za pomoc robota wypreparowany przewód óciowy wspólny i ttnicy pcherzykowej we wnce wtroby. Nastpnie zostanie wykonane zamknicie obu struktur klipsami metalowymi i odcicie. Pcherzyk óciowy zostanie usunity przez jedno z naci na zewntrz. nastpnie zostanie dokonana kontrola hemostazy, desuflacja i zamknicie naci szwami pojedynczymi.
Drugi eksperyment jest jednym z najciekawszych – potencjalnie zwizany z najwiksz liczb operacji, która jest do wykonania robotem. Dotyczy wykonania wszycia tzw. bajpasu na bijcym sercu (bez krenia pozaustrojowego). Znieczulenie ogólne zwierzcia nieco roni si od typowej procedury poniewa bdzie tu uyta dwuwiatowa rurka intubacyjnej ze wzgldu na konieczno czasowego wyczenia lewego puca na czas zabiegu. „Opuszczenie” jednego puca wytworzy przestrze nad sercem w której mog operowa narzdzia. W czasie
zabiegu wykonywana jest insuflacja CO2 do jamy opucnowej (cinienie ok. 3-5 mmhg z szybkoci przepywu 6-8 l/min), która pozwala na utrzymanie tej przestrzeni operacji. Na-stpnie wykonane zostan przez chirurgów 3 nacicia skóry ok. 5-10 mm w 3,5,7 przestrzeni midzyebrowej po stronie lewej i wprowadzone zostan narzdzia robota oraz endoskop (waciwe zorientowanie ramion robota przy stole operacyjnym i pacjencie). Pod kontrol wizualizacji endoskopowej zostanie przy pomocy sterowanego przez chirurga-operatora robo-ta pobrana ttnica piersiowa wewntrzna lewa i wykonane zespolenia ttnicy piersiowej we-wntrznej z ttnic midzykomorow przedni.
Trzeci i ostatni eksperyment dotyczy operacji zastawki mitralnej – anatomia serca czowieka (i wini) klatki piersiowej pozwala na znakomite uwidocznienie tej zastawki i dojcie przez otwór w odpowiedniej przestrzeni midzyebrowej. Dodatkowa trudno zabiegu jest zwizana z potrzeb stosowania krenia pozaustrojowego – mechanicznej pompy i oksygenatora (natleniacza krwi), zestawu który umoliwia wykonanie operacji na otwartym sercu. Znieczulenie podobnie jak w poprzedniej procedurze. W pierwszej fazie pod kontrol wizualizacji endoskopowej zostanie nacity prawy przedsionek i uwidoczniona zastawka trójdzielna. Plastyka zastawki trójdzielnej polega na jej stabilizacji mikkim piercieniem Carpentier-Edwards za pomoc pojedynczych szwów. Koczy t faz eksperymentu zamknicie przedsionka szwem cigym. Przewidziano równie wykonanie w uzyskanej przestrzeni roboczej operacji model ASD (zamknicie otworu w przegrodzie midzyprzedsionkowej) oraz odtworzenie uszkodzonych w wyniku choroby nici cignistych aparatu zastawkowego za pomoc sztucznych nici goretexowych. Wszystkie zwierzta zostan po zakoczeniu zabiegu poddane eutanazji.
7. PODSUMOWANIE
Przygotowywany do bada klinicznych zrobotyzowany system Robin Heart obejmuje zarów-no system plazarów-nowania, system szkoleniowy i program ekspertowy oraz telemanipulatory i automatyczne narzdzia chirurgiczne. Rozpoczniemy przygotowania do wdroenia robota Robin Heart Vision, który suy do kontroli pooenia toru endowizyjnego. W 2003 r. na za-koczenie pierwszego etapu prac nad polskim robotem zoylimy wniosek (kierownik: prof. Z. Religa) i uzyskalimy zgod (nr 29/03) na wykonanie eksperymentów w zakresie, o który wystpujemy obecnie. Obecnie dysponujemy penym wyposaeniem (3 ramiona robotów)
umoliwiajcym wykonanie zaplanowanych bada. W eksperymencie sprawdzimy równie oryginaln koncepcj stosowania narzdzi systemu Robin Heart Uni System, który umoliwia przeoenie narzdzia z robota do specjalnego uchwytu rcznego.
Ocena praktycznych moliwoci systemu pozwoli na wycignicie wniosków dotyczcych wprowadzenia odpowiednich zmian w projekcie robota Robin Heart oraz okrelenia penego programu bada przedklinicznych. Zainteresowanych obszerniejsz informacj nt. badanego systemu telemanipulatora chirurgicznego Robin Heart odsyam uprzejmie do literatury [16-20] lub ksiki: Roboty Medyczne red. Zbigniew Nawrat, dostpnej na stronie www.robinheart.pl.
Rodzina polskich robotów Robin Heart ma szanse sta si powszechnie stosowanym przez chirurgów wysokiej klasy systemem technicznym i telemedycznym umoliwiajcym wykonywanie czci operacji w sposób mniej inwazyjny, precycyzyjny, bezpieczny dla pacjenta i chirurga.
Podzikowania: Projekt robota Robin Heart by finansowany w ramach projektu badawczego
KBN 8 T11E 001 18 oraz projektu zamawianego PW-004/ITE/02/2004 i ze rodków na nauk w latach 2006-2009 jako projekt badawczy rozwojowy” grant nr R1303301 oraz przez Fundacj Rozwoju Kardiochirurgii i wielu sponsorów. Dzikuje wszystkim uczestnikom grantu, naukowcom i studentom, za wkad w realizacj projektu.
LITERATURA
[1] Primer of robotic&telerobotic burgery. Ed. G.H.Ballantyne, J.Marescaux, P.C.Giulianotti Lippincott Williams&Wilkins 2004. The Zeus Telerobotic System. J.Marescaux, F.Rubino, p61-65
[2] Lomanto D., Cheah WK, So JB, i inni. Roobotically assisted laparoscopic cholecystectomy: a pilot study. Arch Surg 2001; 136:1106-1108
[3] Zhu JF, Nahouraii R,Rubino F, I inni. Robotic-assisted laparscopic cholecystojejunostomy. Minine Invasive Ther Allied Technol 2001; 10:83-88
[4] Hollands CM, Dixey N, Toma MJ. Technical assessment of porcine enteroenterostomy performed with ZEUS robotic technology. J.Pediatr Surg 2001;36:1231-1233
[5] Hollands CM, Toma MJ, Dixey LN. Laproscopic cholechotomy and repair using Zesu robotic technology. Surg Endosc 2001;15:S132(abst)
[6] Rubino F,Nahouraii R, Deutsch H, I inni. Endoscopic approach for carotid aretery surgery. Surg Endosc 2002;16:789-794
[7] Margossian H, Garcia-Ruiz A,Falcone T, I inni. Robotically assisted laparoscopic microsurgical uterine horn anastomosis. Fertl Steril 1998;70:530-534
[8] Dieter H. Boehm, MD, PhDa, Hermann Reichenspurner, MD, PhDa, Helmut Gulbins, MDa, Christian Detter, MDa, Bruno Meiser, MDa, Paolo Brenner, MDa, Helmut Ha-bazettl, MDb, Bruno Reichart, MDa Early experience with robotic technology for
coro-nary artery surgery Ann Thorac Surg 1999;68:1542-1546, Supplement: Minimally Inva-sive Cardiac Surgery.
[9] Izutani H, Gill IS, Svanidze O Robotically assisted endoscopic transmyocardial laser revascularization. Can J Cardiol. 2004 Jul;20(9):907-9.
[10] Boyd WD, Desai ND, Kiaii B, Rayman R, Menkis AH, McKenzie FN, Novick RJ. A comparison of robot-assisted versus manually constructed endoscopic coronary anastomosis. Ann Thorac Surg. 2000 Sep;70(3):839-42; discussion 842-3
[11] Falk V, Gummert JF, Walther T, Hayase M, Berry GJ, Mohr FW Quality of computer enhanced totally endoscopic coronary bypass graft anastomosis-comparison to conventional technique. Eur J Cardiothorac Surg. 1999 Mar;15(3):260-4; discussion 264-5.
[12] Didier Loulmet, MD, Alain Carpentier, MD, PhD , Nicola d'Attellis, MD, Alain Berrebi, MD, Cyril Cardon, MD, Olivier Ponzio, MD, Bertrand Aup cle, MD, John Y. M. Relland, MD ENDOSCOPIC CORONARY ARTERY BYPASS GRAFTING WITH THE AID OF ROBOTIC ASSISTED INSTRUMENTS Thorac Cardiovasc Surg 1999;118:4-10
[13] J.P. Ruurda and I.A.M.J. Broeders Robot-assisted laparoscopic intestinal anastomosis. Surgical Endoscopy Volume 17, Number 2 / February, 2003 236-241
[14] BOX Geoffrey N.; LEE Hak J.; SANTOS Ricardo J. S.; ABRAHAM Jose Benito A.; LOUIE Michael K.; GAMBOA Aldrin Joseph R.; ALIPANAH Reza; DEANE Leslie A.; MCDOUGALL Elspeth M.; CLAYMAN Ralph V. ; Rapid Communication Robot-Assisted NOTES Nephrectomy : Initial Report Journal of endourology 2008, vol. 22, no3, pp. 503-506
[15] [My paper] Joseph R Sterbis, Eric J Hanly, Barry C Herman, Michael R Marohn, Timothy J Broderick, Samuel P Shih, Brett Harnett, Charles Doarn, Noah S Schenkman Transcontinental Telesurgical Nephrectomy Using the da Vinci robot in a Porcine Model. Urology. 2008 Feb 22; : 18295861 (P,S,G,E,B,D)
[16] Z.Nawrat; P. Kostka; W. Dybka, K. Rohr: „Nowatorskie póautomatyczne narzdzia
laparoskopowe Robin Heart Uni Tools”. PAR Pomiary Automatyka Robotyka.
Miesicznik Naukowo- Techniczny; nr 2/2008. str. 718-728
[17] Z.Nawrat; W. Dybka; P. Kostka; K. Rohr: „Konsola sterowania robotem
chirurgicznym Robin Heart”. PAR Pomiary Automatyka Robotyka. Miesicznik
Naukowo- Techniczny; nr 2/2008. str. 708-717
[18] Z. Nawrat; P. Kostka: „Robin Heart – perspectives of application of mini invasive tools
in cardiac surgery”. Medical Robotics. Ed. V.Bozovic. I-Tech, Croatia, 2008, ISBN
978-3-902613-18-9., str. 265-291.
[19] Z. Nawrat; P. Kostka: “ The Robin Heart Vision, telemanipulator for camera holding
preliminary test results”. Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent
Systems, volume1, No. 1, April 2007, str.48-53
[20] Z. Nawrat: M. Kolak: „ Robin Heart system modelling and training in virtual reality”. Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligents Systems. Vol. 1, Number 2, June 2007. str. 62-66.
