Operacja na cztery ręce z robotem chirurgicznym

Już teraz roboty medyczne wykonują zabiegi, którym nie podołałaby ręka najlepszego chirurga. To najczęściej naszpikowane elektroniką wieloramienne manipulatory, sterowane przez człowieka. Ale myśli się o urządzeniach autonomicznych, a w fazie testów są już mikroskopijne nanoroboty, które będą poruszać się i wykonywać zadania w naszym układzie krwionośnym.

Od wizji filmowych do pierwszych robotów

Pomysł, że mogą nas leczyć nieomylne w swych diagnozach i stuprocentowo pewne podczas zabiegów maszyny gotowy był od dawna: na kartach książek science-fiction, a potem w licznych scenach filmów przedstawiających np. „realia” życia na pokładzie statku kosmicznego. Na drodze do jego realizacji stawała bariera technologiczna, dlatego na pierwsze próby budowy takich urządzeń musieliśmy poczekać do lat 80. XX wieku, kiedy to Pentagon stworzył program wykorzystania automatycznych chirurgów do przeprowadzania operacji zdalnych. Oczekiwano, że operator znajdujący się w USA będzie mógł pomóc rannemu na pierwszej linii frontu np. na Bliskim Wschodzie. Niestety, okazało się, że opóźnienie, jakie powstaje na łączach podczas sterowania ruchami robota oddalonego o tysiące kilometrów, praktycznie uniemożliwia skuteczne przeprowadzenie zabiegu. Projekt zarzucono, co… przyniosło prawdziwą rewolucję w cywilnej robotyce medycznej!

Genialny DaVinci?

Robot Da Vinci fot. Wikipedia

Potencjał naukowców i inżynierów pracujących dla amerykańskiego Departamentu Obrony udało się wykorzystać przy tworzeniu niezwykle udanego urządzenia: to wyposażony w cztery (w niektórych wersjach trzy) ramiona manipulator nazwany na cześć genialnego wynalazcy epoki renesansu DaVinci. Jego pierwsza wersja pojawiła się już w roku 1998, w chwili obecnej tysiące udoskonalonych modeli pracuje w szpitalach i klinikach na całym świecie. Także w Polsce. Dysponujemy ośmioma takimi systemami, a w 2019 roku udało się z ich pomocą przeprowadzić prawie tysiąc operacji. Jak wygląda taki zabieg?

Obok stołu operacyjnego stoi masywna kolumna. Zaopatrzona jest w cztery wieloprzegubowe ramiona, które unoszą się nad leżącym pacjentem. Trzy z nich zakończone są narzędziami chirurgicznymi, jedno – kamerą. Ich ruchami steruje żywy człowiek. Lekarz siedzi przy konsoli wyposażonej w coś w rodzaju joysticków, pod stopami ma kilka pedałów, a oczy zbliża do interfejsu z binokularem, który przekazuje mu obraz w 3D. Teraz każdy jego ruch dłonią opartą na sterownikach przekłada się na czynności wykonywane przez robota. Manewry skalpelem, szczypcami czy „zszywaczem” przekazywane są w skali 1:5, to znaczy, że pół centymetra ruchu na konsoli to jeden milimetr w ciele pacjenta. Wymienialne narzędzia potrafią zginać się pod kątem 90 stopni i posiadają funkcję redukcji drżenia rąk. Brzmi to wszystko wspaniale, ale system ma swoje wady. Największą z nich jest cena. Sam koszt zakupu DaVinciego to wydatek ok. 10 milionów złotych. Do tego trzeba doliczyć zestawy narzędzi, konserwację i koszt szkolenia operatorów mających przeprowadzać operacje przy użyciu tego manipulatora. I jeszcze jedno: chirurgowi w trakcie zabiegu musi wystarczyć zmysł wzroku – cybernetyczne dłonie robota nie przekazują mu sygnałów dotykowych.

Nanoprzyszłość chirurgii 

Robot chirurgiczny fot. Wikipedia

Co dalej? Na razie stawiamy na manipulatory, czyli układy typu slave–master, w których człowiek steruje działaniami maszyny. Ciągle boimy się oddać w ręce zupełnie autonomicznie działających robotów chirurgicznych. A te stają się coraz doskonalsze i… mniejsze. Armia amerykańska, która kiedyś zbyt wcześnie wycofała się z tego typu projektów, powróciła dziesięć lat temu z urządzeniem Raven, które jest 23-kilogramowym manipulatorem, mogącym pracować wszędzie: pod wodą, na pokładzie stacji kosmicznej czy w improwizowanym szpitalu polowym. Lekarz komunikuje się z nim zdalnie (a jednak!) i przez Internet określa zadania, jakie trzeba wykonać. To działa. A przynajmniej tak długo, jak mamy stabilne połączenie z siecią… Dlatego naukowcy i inżynierowie widzą przyszłość robotyki chirurgicznej (czy w ogóle medycznej) gdzie indziej. Szwajcarzy z Państwowego Instytutu Technologicznego w Zurychu testują już mikroskopijne roboty mające niecały milimetr długości i pół szerokości. Są one wprowadzane do naczyń krwionośnych i mogą się w nich poruszać z wykorzystaniem pola magnetycznego jako siły napędowej. W pojedynkę lub stosując taktykę roju są w stanie wykonać wiele skomplikowanych zadań, od miejscowej dystrybucji leków po likwidowanie zmian nowotworowych. Podobne rozwiązania sprawdzane są także przez uczonych w Chinach i USA. Małe okazuje się nie tylko piękne, ale i niezwykle skuteczne!

Jacek Skawiński