CC BY
161
УДК 629.3.01 ББК 32.816
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РОБОТОТЕХНИКИ В СОВРЕМЕННОЙ ХИРУРГИИ
ТЕРЕНТЬЕВА К.И., ШЕСТОВА Н.Ф. ФБГОУВО ЮУГМУМинздрава России, Челябинск, Россия e-mail: pusa1998@mail.ru
Аннотация
В современном мире все интенсивнее идет развитие робототехники. Использование роботов открывает новые возможности во многих областях деятельности, в том числе и в медицине. В статье представлен обзор наиболее значимых изобретений, используемых в хирургии, а также выдвинуто предположение о дальнейшем развитии робототехники.
Ключевые слова: медицина, хирургия, робототехника, роботы, нанороботы, технологии, система Da Vinci, прогресс.
Актуальность. В наше время идет усиленная роботизация всех сфер жизни в том числе и медицины. Изобретение роботов открывает новые возможности перед врачами. Благодаря их использованию возможно выполнение сложнейших операций, которые раньше были не выполнимы. Применение роботичеких хирургических установок позволяет устранить многие недостатки лапароскопической техники, а также снижает вероятность возникновения постоперационных осложнений. Особое место в современной хирургии занимает
малоинвазивная хирургия, которая направлена на улучшение исходов операционного лечения пациентов [3].
Цель работы. Проанализировать достижения в сфере робототехники и степень роботизации в разных странах мира. Показать важность роботизации в современном мире, предположить возможные пути решения проблемы.
Материалы и методы. Анализ научной литературы, изученье зарубежных и отечественных статей. Ознакомление с работами исследовательских организаций.
Робототехника начала свое развитие примерно с конца XX века. Уже тогда было создано множество роботов, предназначенных для улучшения качества проведения операции. Впервые роботы были использованы в 1985 году в нейрохирургии. Система Programmable Universal Manipulation Arm 560 была создана для взятия точеной биопсии головного мозга. Данная манипуляция проводилась под контролем КТ. Сейчас данная технология не используется из-за не соответствия
безопасности [6]. В 1988 году была сконструирована еще одна система под названием Probot. С её помощью была проведена первая роботизированная трансуретральная резекция простаты [7]. В 1994 году был разработан робот-хирург Automated Endoscopic System for Optimal Positining (AESOP). Первоначально данная технология создавалась NASA для космической программы. Система представляла из себя металлическую руку, способную управлять эндоскопом. Через 2 года эта технология была усовершенствована и оснащена приборами способными распознавать голос человека. Это дало возможность управлять роботом с помощью голосовых команд. С помощью данной технологии были проведены операции: пластика паховой грыжи, адреналэктомии, холецистэктомии. Эта роботическая система полностью смогла заменить ассистента и в то же время предоставляла хирургу хорошую видимость и чрезвычайную точность манипуляций [1]. В настоящее время используются всего 2 системы da Vinci и ZEUS.
С помощью системы da Vinci стало возможным осуществление операций дистанционно. Она предназначена для робот-ассистированной лапароскопии. Технология включает в себя 3 основные компонента: панель управления (консоль хирурга), операционная панель и оптическая система [1].
Хирург выступает в роли оператора. Он управляет роботом через консоль хирурга, которая оснащена двумя джойстиками и ножными педалями. Специалист реализует движения джойстиками, которые передаются на
манипуляторы. Все неточности в движениях хирурга, такие как тремор, устраняются. Благодаря использованию этой системы любая операция будет проведена с чрезвычайной точностью [5]. Оптическая система представлена двумя видеокамерами, которые передают на монитор трехмерную картинку происходящего в операционном поле. Это осуществляется за счет того, что изображение передается изолированно для каждого глаза. В каждой камере есть собственный источник света. Немалую роль в создании трехмерного изображения играет синхронизатор, который обеспечивает равномерное восприятие изолированных сигналов обоими глазами хирурга [1].
Также хирург осуществляет управление da Vinci через динамики и микрофон которые расположены и на панели управления, и на операционной панели. Операция производится посредством трех манипуляторов управляющих с инструментами, четвертый манипулятор связан с камерой [3]. Впервые этот робот использовался для проведения
аортокоронарного шунтирования в
кардиохирургии в 1999 году. На сегодняшний день ассистированного робота "Да Винчи" используют в хирургической андрологии и урологии, хирургической гинекологии, реконструктивной хирургии, торакальной хирургии, хирургической гастроэнтерологии, хирургической эндокринологии и в других областях. Такое широкое распространение система получила благодаря наличию ряда преимуществ: робот позволяет хирургу проводить операцию с высокой точностью; осложнения во время операции и в постоперационном периоде возникают гораздо реже; время пребывания пациента после операции в стационаре сокращено, быстрее проходит реабилитация. Одним и важным недостатком данной аппаратуры является дорогостоимость. Цена одной системы чуть превышает 2 млн. долларов. В настоящее время данная технология получила обширное распространение в США, в России всего 25 таких аппаратов [4]. Еще одна робот-ассистированная система ZEUS, также как и Da Vinci, была разработана для
кардиохирургических манипуляций и лишь потом стала использоваться в других специальностях. Система описана на базе
AESOP. Технология включает в себя две подсистемы - хирурга и пациента. Рабочее место хирурга представлено монитором и двумя рукоятками, которые координируют работу манипуляторов. Манипуляторы совершают работу инструментами. На монитор хирурга передаётся 3D изображение. Это осуществляется за счет двух камер, изолированно передающих сигнал со скоростью 30 кадров в секунду. Для правильного восприятия изображения хирург должен надевать специальные очки для модифицирования сигналов в трехмерное изображение. Подсистема пациента представлена тремя металлическими руками, прикрепленными к операционному столу. Несмотря на то, что большинство операций проходит успешно, система имеет ряд ограничений. Одним из главных недостатком является громоздкость системы, что создает сложность в создании операционной. Отсутствие тактильной чувствительности предписывает хирургу необходимость доверять собственной интуиции в ряде моментов. Является крайне не удобным использование специальных очков для преобразования двухмерного изображения в трехмерное. Из-за наличия ряда недостатков предпочтение отдается робот-ассистированной системе Da Vinci и на данный момент она является бесспорным лидером на рынке [1].
Чего же можно ожидать от робототехники в будущем? Определенно робототехника будет развиваться. Новые возможности
манипуляторов и визуального контроля помогут совершенствовать оперативные вмешательства на бьющемся сердце. Возможно внедрение в рабочую систему данных МРТ, КТ. Ученые стремятся уменьшить размеры как рабочих поверхностей, так и всей системы в целом [1].
Использование робото-ассистированных систем открыло в области медицины новые возможности. Без сомнения можно выделить ряд преимуществ данных технологий: минимальной риск инфицирования, сокращение сроков госпитализации, уменьшение кровопотери, точность выполнения
хирургических манипуляций и многое другое. Но из-за дорогостоимости данных аппаратов их распространение весьма ограничено. Не каждое лечебное учреждение может позволить себе такую систему.
Список литературы
1. История развития робототехнических технологий в медицине / К.Б. Колонтарев [и др.] // Медицинские науки. Научный обзор. - 2014. - №4 (32). - С. 10-14.
2. Краевский С.В. Медицинская робототехника: первые шаги медицинских роботов / С.В. Краевский, Д.А. Рогаткин // Технологии живых систем. - 2010. - №4. - С. 3-14.
3. Роботохирургия в гинекологии /А.А. Попов [и др.] //Кубанский медицинский вестник. - 2016. - №1. - С. 156.
4. Сманцер А.П. Роботы в медицине /А.П. Сманцер //Интеллектуальная собственность и инновации. Материалы IX международной научно-практической конференции. - 2017. - С. 267-268.
5. Сухарева М.В. Разновидности холецистэктомии /М.В. Сухарева, А.О. Самаркина, А.А. Семагин //Вестник Совета молодых учёных и специалистов Челябинской области. - 2016. - Т. 3. №4 (15). - С. 82-88.
6. A robot with improved absolute positioning accuracy for CT quided stereotactic brain surgery / Y.S. Knowh et al. // IEEE Trans. Biomed. Eng. - 1988. - Vol. 35, №2. - P. 153-160.
7. Davies B. A review of robotics in surgery / B. Davies // Proc. Inst. Mech. Eng. - 2000. - Vol. 214, №1. - P. 129-140.
USE OF ROBOTICS IN MODERN SURGERY*
TERENTYEVA K.I., SHESTOVA N.F FSBEI HE SUSMUMOH Russia, Chelyabinsk, Russia e-mail: pusa1998@mail.ru
Abstract
In the modern world, the development of robotics is intensifying. The use of robots opens up new opportunities in many fields of activity, including in medicine. The article provides an overview of the most significant inventions used in surgery, and also suggested the further development of robotics.
Keywords: medicine, surgery, robotics, robots, nanorobots, technology, Da Vinci system, progress.
* Научные руководители: к.м.н, доц. Пешиков О.В., асс. Белов Д.В.
