CC BY
71
О Б З О Р Ы Л И Т Е Р АТ У Р Ы
Шевченко Ю.Л., Попов Л.В., Борщев Г.Г. РОБОТ-АССИСТИРОВАННАЯ КАРДИОХИРУРГИЯ - ИСТОРИЯ, РЕАЛИИ, ПЕРСПЕКТИВЫ
РОБОТ-АССИСТИРОВАННАЯ КАРДИОХИРУРГИЯ - ИСТОРИЯ, РЕАЛИИ, ПЕРСПЕКТИВЫ
Шевченко Ю.Л., Попов Л.В., Борщев Г.Г. УДК: 616.12-089:621.865.8 «313»
Национальный медико-хирургический Центр им. Н.Н. Пирогова,
Москва
ROBOT-ASSISTED CARDIAC SURGERY - HISTORY, REALITIES AND PERSPECTIVE
Shevchenko Yu.L., Popov L.V., Borshhev G.G.
Развитие кардиохирургических технологий в мире на современном этапе с полным правом можно охарактеризовать как начало века минимально инвазивной хирургии благодаря широкому внедрению эндоскопических вмешательств.
До недавнего времени хирургическая техника, применяемая при выполнении кардиохирургических операций на открытом сердце, предполагала искусственное кровообращение с пережатием аорты и защиту миокарда различными методами. В качестве операционного доступа использовали продольную стернотомию, которая является, своего рода, nulli secunda (непревзойденным) доступом к сердцу с точки зрения обеспечения одновременной экспозиции всех сердечных структур и свободы манипулирования в пределах раны. Однако хорошо известны и недостатки этого доступа. В первую очередь - это вероятность возникновения нестабильности грудины и связанные с ней существенные ограничения в физической активности и реабилитации. Более грозным осложнением является развитие переднего гнойного ме-диастинита, который увеличивает риск развития раннего закрытия шунтов. Еще одним негативным моментом стернотомии является затруднительность ее выполнения при повторных операциях из-за выраженных сращений между грудиной и сердцем [1].
Развитие хирургических технологий и совершенствование техники позволило в конце 80-х годов прошлого века внедрить минимально инвазивные технологии в кардиохирургическую практику. Они позволяют произвести доступ к сердцу и магистральным сосудам через несколько небольших кожных разрезов. Минимизация травмирования мягких тканей и костного скелета пациента позволяет снизить интенсивность и продолжительность послеоперационных болевых ощущений, потерю крови в ходе операции, значительно уменьшить частоту послеоперационных раневых инфекций, а следовательно сократить продолжительность стационарного лечения и значительно улучшить косметический эффект вмешательства.
Однако существовал ряд значительных недостатков традиционной эндоскопической методики. В первую очередь ограниченная подвижность рабочих частей инструментов (фиксированное колено ввода инструментов),
а так же их недостаточные эргономические характеристики не позволяли выполнять прецизионные микрохирургические манипуляции. Во-вторых, видеосигнал, который передавался в виде плоскостного двухмерного изображения, не позволял ощутить глубину операционного поля.
В начале 90-х годов 20 века развитие роботизированных хирургических систем дало толчок для дальнейшего развития минимально инвазивной кардиохирургии.
Впервые концепт роботизированной хирургии был разработан в NASA (National Aeronautics and Space Administration) и представлен в 1972 году. Проект был разработан для оказания хирургической помощи астронавтам на орбитальной станции. Однако развитие этого направления было приостановлено несовершенством как техники передачи сигнала, так и компьютерным обеспечением системы [5]
В дальнейшем Скотт Фишер и Джо Росен в сотрудничестве с Филом Грином из Стенфордского Исследовательского института (SRI) разработали роботизированную руку, которую мог контролировать хирург. Вооруженные силы США заметили работу SRI, и она заинтересовала их возможностью снижения смертности в период боевых действий. При финансировании Пентагона был создан проект по созданию мобильного госпиталя, оборудованного «роботом-хирургом». Смысл проекта заключался в том, что раненный солдат мог быть немедленно прооперирован хирургом в мобильном госпитале при помощи роботизированной системы. При этом хирург находился в безопасном месте. Эта система была успешно протестирована на животных, но так и не была внедрена для использования во время военных действий [15].
Некоторые из хирургов и инженеров, работающих над хирургическими роботизированными системами для Армии США, в итоге организовали коммерческое предприятие и представили эту технологию хирургическому сообществу.
Первая группа роботизированных систем, применяемая в кардиохирургии, была разработана компанией Computer Motion Inc для позиционирования эндоскопа во время проведения операции. Коммерческий образец был назван AESOP (Automatic Endoscopic System for Optimal Positioning). Основной функцией роботизированной
О Б З О Р Ы Л И Т Е Р А Т У Р Ы
Шевченко Ю.Л., Попов Л.В., Борщев Г.Г.
РОБОТ-АССИСТИРОВАННАЯ КАРДИОХИРУРГИЯ - ИСТОРИЯ, РЕАЛИИ, ПЕРСПЕКТИВЫ
руки, управляемой голосом хирурга, является удержание и регулирование положения эндоскопа.
Вскоре, в 1995 году после того как AESOP появился на рынке, Integrated Surgical Systems (сейчас Intuitive Surgical) приобрела лицензии для развития роботизированных хирургических комплексов у SRI и в дальнейшем, сотрудничая с IBM (International Business Machines) и MIT (Massachusetts Institute of Technology), создала роботизи-рованый комплекс Da Vinci [15].
Позже, в 1999 году компания Computer Motion Inc запустила проект роботизированной системы ZEUS. С использованием системы ZEUS в 1999 году было выполнено робот-ассистированное мамарокоронарное шунтирование, а затем в 2001 году и первая трансатлантическая операция, во время которой хирург находился в Нью Йорке, а пациент - в Страсбурге. Однако в 2003 году компания Intuitive Surgical Inc поглотила Computer Motion Inc, и проект ZEUS перестал существовать. Более система ZEUS коммерчески не использовалась, а роботизированный комплекс Da Vinci стал единственным одобренным комплексом для выполнения хирургических операций [14].
С применением комплекса Da Vinci в кардиохирур-гической практике выполняются следующие операции: маммарокоронарное шунтирование, пластика митрального клапана, ресинхронизирующие операции, ушивание дефекта межпредсердной перегородки, ушивание открытого артериального протока, резекция миксомы левого предсердия, операция Cox Maze.
Коррекция врожденного дефекта межпредсердной перегородки
Первую робот-ассистированную коррекцию ДМПП (РВДМПП) выполнил A. Carpentier [7] в мае 1998 года, и эта операция стала первой, осуществлённой при помощи роботизированной системы Da Vinci. В Европе L. Torracca и G. Wimmer-Greinecker были первыми, кто сообщил о серии пациентов, которым было выполнено РВДМПП [26, 27]. Позже, благодаря исследованию M. Argenziano et al. было показано, что эта операция безопасна и эффективна у взрослых, что и позволило утвердить управлению по контролю качества продуктов и лекарств (FDA USA) в США это вмешательство в качестве возможной альтернативы при выполнении коррекции ДМПП [4].
Впоследствии J. Morgan и соавт. показали, что выполнение РВДМПП ускоряет послеоперационное восстановление у пациентов и улучшает качество жизни пациентов по сравнению с вмешательством, выполненным из мини-торакотомии или среднинной стернотомии [22].
Пластика митрального клапана
В 1996 году A. Carpentier выполнил первую робот-ас-систированную пластику митрального клапана (РПлМ^, используя систему AESOP [6]. F. Mohr и соавт. в дальнейшем сообщили о выполнении этой операции группе из 17 пациентов [20]. В 2000 году E. Grossi и соавт. выполнили
первую пластику задней створки митрального клапана, используя систему ZEUS [13]. Hormoz Mehmanesh 17 марта 2000 года выполнил первую в мире РПлМК, используя систему Da Vinci [17], а через 2 месяца W. Chitwood и соавт. выполнили резекцию задней створки с реконструкцией и имплантацией опорного кольца [8].
В 2005 году было проведено мультицентровое исследование эффективности и безопасности РПлМК. В исследование вошли 112 пациентов из 10 центров. В ходе исследования не было зарегистрировано ни конверсий к открытой технике, ни летальных исходов [23]. Авторы пришли к выводу, что РПлМК - безопасная операция с потенциальной выгодой для пациента в виде уменьшения степени и продолжительности послеоперационных болевых ощущений и быстрым восстановлением.
Маммарокоронарное шунтирование
В мае 1998 г. W. Mohr и соавт. выполнили первое шунтирование венечной артерии у человека с использованием системы Da Vinci [19]. В 2000 году V.Falk сообщил
0 проведении робот-ассистированного маммарокоронар-ного шунтирования (РАМКШ) у 22 пациентов [11]. Им позже была представлена аналогичная группа пациентов, однако при этом был использован эндоскопический стабилизатор для выполнения процедуры на работающем сердце [12]. S.Dogan и соавт. в 2002 году сообщили о выполнении 45 робот-ассистированных реваскуляризации венечных артерий, из которых у 8 пациентов было выполнено шунтирование 2 сосудов с помощью 2 ВГА [10]. Уровень конверсий снизился с 22% до 5% у последних 20 пациентов. Сообщение о самой многочисленной группе пациентов, которым было выполнено РАМКШ, получено от S.Srivastava - 150 пациентов, подвергнутых робот-ассистированной мобилизации 2 ВГА и дальнейшему выполнению шунтирующей операции через минитора-котомию. У 55 пациентов была выполнена контрольная ангиография спустя 3 месяца - все 136 графтов были проходимы [24].
После этого успешного шага мультицентровое исследование M. Argenziano и соавт. выполнения Da Vinci-шунтирования коронарных артерий на остановленном сердце продемонстрировало безопасность и эффективность этого вмешательства [3, 18]. В исследование шунтирования передней межжелудочковой артерии (ПМЖА) на работающем сердце были включены 98 пациентов из 12 центров. 13 пациентов были исключены интраопераци-онно (невозможность выполнения канюляции бедренных сосудов, малый объем рабочего пространства в грудной полости и др.). У остальных 85 пациентов была выполнена операция. Время ИК составило 117 ± 44 мин. При этом в 5 наблюдениях (6%) была произведена конверсия к операции из типичного доступа. Имели место только
1 ранняя реоперация и 1 инфаркт миокарда. Ни одного смертельного исхода, ни инсульта не было зарегистрировано. Контрольная ангиография через 3 месяца была выполнена 76 пациентам, выявившая гемодинамически
ОБЗОРЫ ЛИТЕРАТУРЫ
Шевченко Ю.Л., Попов Л.В., Борщев Г.Г. РОБОТ-АССИСТИРОВАННАЯ КАРДИОХИРУРГИЯ - ИСТОРИЯ, РЕАЛИИ, ПЕРСПЕКТИВЫ
значимые стенозы у 6 пациентов (7%). Результаты исследования позволили управлению по контролю качества продуктов и лекарств (FDA USA) ввести в США это вмешательство в качестве стандарта выполнении реваскуляризации миокарда.
Крупнейшее Европейское мультицентровое исследование было выполнено de Cannie're и соавт. [9]. Оно включило 5 центров. 228 пациентам выполнили РАМКШ. Уровень летальности в этом исследовании составил 2,1%, частота конверсий - 28% с тенденцией к снижению к окончанию исследования. Эффективность операции, оцениваемой по контрольной ангиографии, стресс-ЭхоКГ и субъективным ощущениям пациентов, составила 97% через 6 месяцев.
К основным недостаткам роботизированных систем Da Vinci: специалисты относят высокую стоимость оборудования, продолжительность его настройки, длительность и стоимость подготовки и обучения медицинского персонала. Однако, окончательный экономический эффект следует вычислять после клинического внедрения и накопления опыта с учетом сокращения сроков госпитализации, снижения расходов на препараты и минимизации осложнений [5, 16, 25].
Накопленный мировой опыт, основанный на применении робототизированных технологий при выполнении кардиохирургических операций, свидетельствует о больших возможностях робототехники и несомненных ее перспективах в клинической практике. Вместе с тем, для выработки объективных суждений нужны дальнейшие клинические исследования, сравнительный анализ результатов лечения, проведение проспективных рандомизированных исследований, в полной мере отвечающих современным требованиям доказательной медицины.
В заключение следует подчеркнуть, что именно эволюционная взвешенность может обеспечить надежное естественное развитие новейших технологий и позволит укрепить столь важное доверие к ним специалистов и пациентов [2].
Литература
1. Шевченко Ю.Л., Борисов И.А., Попов Л.В., Виллер А.Г. Минимально инвазивные технологии в хирургии ишемической болезни сердца// Щадящая хирургия. - М., 2005. - С. 187-203.
2. Шевченко Ю.Л., Ветшев П.С., Стойко Ю.М., Лядов К.В. О некоторых негативных тенденциях в прогрессивном развитии эндовидеохирургии // Щадящая хирургия. - М., 2005. - С. 286-294.
3. Argenziano M., Katz M., Bonatti J., Srivastava S., Murphy D., Poirier R., et al. Results of the prospective multicenter trial of robotically assisted totally endoscopic coronary artery bypass grafting. Ann Thorac Surg 2006; 81: 1666-1674.
4. Argenziano M., Oz M.C., Kohmoto T., Morgan J., Dimitui J., Mongero L., Beck J., Smith C.R. Totally endoscopic atrial septal defect repair with robotic assistance. Circulation 2003; 108(Suppl 1): II191-II194.
5. Camarillo D.B., Krummel T.M., Salisbury J.K. Jr. Robotic technology in surgery: past, present, and future. Am J Surg. 2004 Oct; 188(4A Suppl): 2S-15S.
6. Carpentier A., Loulemet D., Le Bret E., et al.Chirugie a coeur ouvert par video-thoracotomie-premeier cas (valvuloplastie mitrale) opere avec success [First open heart operation (mitral valvuloplasty) under videosurgery through a minithoracoto-my]. C R Acad Sci III. 1996; 319: 219-23.
7. Carpentier A., Loulmet D., Aupecle B., Kieffer J.P., Tournay D., Guibourt P., Fiemeyer A., Meleard D., Richomme P., Cardon C. Computer assisted
open heart surgery. First case operated on with success. CR Acad Sci III 1998; 321: 437-442.
8. Chitwood W.R., Nifong L.W., Elbeery J.R. Complete robotic mitral valve repair: trapezoidal resection with prosthetic annuloplasty. J Thorac Cardiovasc Surg. 2000; 120: 1171-2.
9. de Canniere D., Wimmer-Greinecker G., Cichon R., Gulielmos V., Van Praet F., Seshadri-Kreaden U., Falk V. Feasibility, safety, and efficacy of totally endoscopic coronary artery bypass grafting: multicenter European experience. J Thorac Cardiovasc Surg 2007; 134: 710-716.
10. Dogan S., Aybek T., Andressen E., Byhahn C., Mierdl S., Westphal K., Matheis G., Moritz A., Wimmer-Greinecker G. Totally endoscopic coronary artery bypass grafting on cardiopulmonary bypass with robotically enhanced telemanipulat-ion: report of forty-five cases. J Thorac Cardiovasc Surg 2002; 123: 1125-1131.
11. Falk V., Diegeler A., Walther T., Banusch J., Brucerius J., Raumans J., Autschbach R., Mohr F.W. Total endoscopic computer enhanced coronary artery bypass grafting. Eur J Cardiothorac Surg 2000; 17: 38-45.
12. Falk V., Diegeler A., Walther T., Jacobs S., Raumans J., Mohr F.W. Total endoscopic off-pump coronary artery bypass grafting. Heart Surg Forum 2000; 3: 29-31.
13. Grossi E.A., LaPietra A., Applebaum R.M., Ribakove G.H., Galloway A.C., Baumann F.G., et al. Case report of robotic instrument- enhanced mitral valve surgery. J Thorac Cardiovasc Surg. 2000; 120: 1169-71.
14. Hanly E.J., Talamini M.A. Robotic abdominal surgery. Am J Surg. 2004 Oct;188(-4A Suppl): 19S-26S. Review.
15. Hockstein N., Gourin C., Faust R., Terris D. A history of robots: from science fiction to surgical robotics. Journal of robotic surgery, 2007, 1, 113-118.
16. Jones B., Desai P., Poston R. Establishing the case for minimally invasive,robo-tic-assisted CABG in the treatment of multivessel coronary artery disease.Heart Surg Forum. 2009 Jun;12(3): E147-9.
17. Mehmanesh H., Henze R., Lange R. Totally endoscopic mitral valve repair. J.Th-orac Cardiovasc Surg. 2002 Jan;123(1):96-7. PubMed PMID: 11782761.
18. Modi P., Rodriguez E., Chitwood W.R. Jr. Robot-assisted cardiac surgery. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2009 Sep;9(3):500-5. Epub 2009 Jun 19.
19. Mohr F.W., Falk V., Diegeler A., Autschback R. Computer-enhanced coronary artery bypass surgery. J Thorac Cardiovasc Surg. 1999 Jun; 117(6): 1212-4.
20. Mohr F.W., Falk V., Diegeler A., et al. Computer-enhanced "robotic" cardiac surgery: experience in 148 patients. J Thorac Cardiovasc Surg. 2001; 121: 842-53.
21. Mohr F.W., Falk V., Diegeler A., et al. Minimally invasive port-access mitral valve surgery. J Thorac Cardiovasc Surg. 1998; 115: 567-74.
22. Morgan .JA., Peacock J.C., Kohmoto T., Garrido M.J., Schanzer B.M., Kherani A.R., Vigilance D.W., Cheema F.H., Kaplan S., Smith C.R., Oz M.C., Argenziano M. Robotic techniques improve quality of life in patients undergoing atrial septal defect repair. Ann Thoracic Surg 2004; 77: 1328-1333.
23. Nifong L.W., Chitwood W.R., Pappas P.S., Smith C.R., Argenziano M., Starnes V.A., Shah P.M. Robotic mitral valve surgery: a United States multicenter trial. J Thorac Cardiovasc Surg. 2005 Jun;129(6): 1395-404.
24. Srivastava S., Gadasalli S., Agusala M., Kolluru R., Naidu J., Shroff M., Barrera R., Quismundo S., Srivastava V. Use of bilateral internal thoracic arteries in CABG through lateral thoracotomy with robotic assistance in 150 patients. Ann Thorac Surg 2006; 81: 800-806.
25. Talamini M.A, Chapman S., Horgan S.and W.S. Melvin «A prospective analysis of 211 robotic-assisted surgical procedures», Surgical laparoscopy Vol. 17, N10, Oct 2003.
26. Torracca L., Ismeno G., Alfieri O. Totally endoscopic computer-enhanced atrial septal defect closure in six patients. Ann Thorac Surg 2001;72: 1354-1357.
27. Wimmer-Greinecker G., Dogan S., Aybek T., Khan M.F., Mierdl S., Byhahn C., Moritz A. Totally endoscopic atrial septal repair in adults with computerenhanc-ed telemanipulation. J Thorac Cardiovasc Surg 2003; 126: 465-468.
КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
105203, г. Москва, ул. Нижняя Первомайская, 70 e-mail: nmhc@mail.ru
