Усовершенствованная робототехника может помочь хирургам выполнять процедуры, где нет права на ошибку. © Микросур Б.В., 2022

В хирургии в Индии робот сканирует колено пациента, чтобы выяснить, как лучше всего провести замену сустава. Тем временем в операционной в Нидерландах другой робот выполняет очень сложную микрохирургию под контролем врача с помощью джойстиков.

Такие сценарии, похоже, станут более распространенными. В настоящее время некоторые ручные операции настолько сложны, что их может выполнить лишь небольшое количество хирургов во всем мире, в то время как другие являются инвазивными и зависят от конкретных навыков хирурга.

Усовершенствованная робототехника предоставляет инструменты, которые могут позволить большему количеству хирургов выполнять такие операции и делать это с более высоким уровнем успеха.

«Мы вступаем в следующую революцию в медицине», — сказала Софи Кахен, главный исполнительный директор и соучредитель Ganymed Robotics в Париже.

Новые колени

Каэн возглавляет финансируемую ЕС Ганимед проект, в рамках которого разрабатывается компактный робот, чтобы сделать операции по замене суставов более точными, менее инвазивными и, соответственно, более безопасными.

Первоначально основное внимание уделяется типу операции, называемой тотальной артропластикой коленного сустава (ТКА), хотя Ганимед стремится распространить ее на другие суставы, включая плечевой, голеностопный и тазобедренный.

По словам Каэна, старение населения и изменение образа жизни увеличивают спрос на такие операции. Интерес к роботу Ganymed проявлялся во многих кругах, включая дистрибьюторов в странах с развивающейся экономикой, таких как Индия.

«Спрос очень высок, потому что эндопротезирование определяется возрастом и весом пациентов, который растет во всем мире», — сказал Кахен.

Рука с глазами

Робот Ganymed будет выполнять две основные функции: бесконтактную локализацию костей и сотрудничество с хирургами для поддержки процедур замены суставов.

Он состоит из руки с «глазами», которые используют продвинутый интеллект, основанный на компьютерном зрении, для изучения точного положения и ориентации анатомической структуры пациента. Это позволяет избежать необходимости вводить в тело инвазивные стержни и оптические трекеры.

«Мы вступаем в следующую революцию в медицине».

– Софи Каэн, Ганимед

Затем хирурги могут выполнять операции, используя такие инструменты, как сагиттальные пилы, используемые для ортопедических процедур, в сотрудничестве с роботизированной рукой.

«Глаза» способствуют точности, обеспечивая так называемую тактильную обратную связь, которая предотвращает перемещение инструментов за заранее определенные виртуальные границы. Робот также собирает данные, которые он может обрабатывать в режиме реального времени и использовать для дальнейшего совершенствования процедур.

Ganymed уже провел клиническое исследование технологии локализации кости на 100 пациентах, и Кахен сказал, что она достигла желаемой точности.

«Мы были очень довольны результатами — они превзошли наши ожидания», — сказала она.

Сейчас фирма проводит исследования процедуры TKA, надеясь, что к концу 2025 года робот будет полностью доступен на коммерческой основе и станет основным инструментом, используемым во всем мире.

«Мы хотим сделать его недорогим и доступным, чтобы демократизировать доступ к качественному уходу и хирургии», — сказал Кахен.

Микроскопические вещества

Роботы изучаются не только для ортопедии, но и для очень сложной хирургии на микроскопическом уровне.

финансируемый ЕС МИТМУСА Проект продолжает разработку того, что он описывает как первого в мире хирургического робота для микрохирургии, сертифицированного в соответствии с ЕС. Режим регулирования «CE».

Небольшой легкий робот MUSA прикреплен к платформе, оснащенной руками, способными удерживать и манипулировать микрохирургическими инструментами с высокой степенью точности. Платформа подвешивается над пациентом во время операции и управляется хирургом с помощью специально приспособленных джойстиков.

В исследовании 2020 года хирурги сообщили об использовании MUSA для лечения лимфедемы, связанной с раком молочной железы, — хронического состояния, которое обычно возникает как побочный эффект лечения рака и характеризуется отеком тканей тела в результате накопления жидкости. .

Роботизированные руки MUSA. Microsure BV, 2022 г.

Для проведения операции робот успешно сшил или соединил крошечные лимфатические сосуды диаметром от 0,3 до 0,8 миллиметра с близлежащими венами в пораженной области.

«Лимфатические сосуды имеют диаметр менее 1 мм, поэтому для этого требуется много навыков», — сказал Том Конерт, руководитель MEETMUSA и клинический специалист компании Microsure, специализирующейся на роботизированных медицинских технологиях, в Эйндховене, Нидерланды. «Но с роботами это сделать проще. Пока что, что касается клинических результатов, мы видим действительно хорошие результаты».

Крепкие руки

По словам Конерта, когда такие деликатные операции проводятся вручную, руки даже у высококвалифицированных хирургов немного трясутся. С роботом этой проблемы можно избежать.

MUSA также может значительно уменьшить общие движения рук хирурга, а не просто повторять их один к одному, что обеспечивает еще большую точность, чем при обычной хирургии.

«Когда сигнал создается с помощью джойстика, у нас есть алгоритм, который отфильтрует дрожание», — сказал Конерт. «Это также снижает масштабы движения. Это может быть разница в 10 или 20 раз и дает хирургу большую точность».

В дополнение к лечению лимфедемы текущая версия MUSA — вторая после предыдущего прототипа — использовалась для других процедур, включая восстановление нервов и реконструкцию мягких тканей голени.

Следующее поколение

В настоящее время Microsure разрабатывает третью версию робота, MUSA-3, которая, как рассчитывает Конерт, станет первой, доступной на широкой коммерческой основе.

«Когда сигнал создается с помощью джойстика, у нас есть алгоритм, который отфильтрует дрожание».

– Том Конерт, MEETMUSA

Эта новая версия будет иметь различные улучшения, такие как улучшенные датчики для повышения точности и улучшенной маневренности рук робота. Он также будет установлен на тележке с колесами, а не на стационарном столе, чтобы облегчить транспортировку внутри и между операционными.

Кроме того, роботы будут использоваться с экзоскопами — новой системой цифровых камер высокого разрешения. Это позволит хирургу просматривать трехмерный экран через очки, чтобы выполнять «микрохирургию на лобовом стекле», а не менее удобный процесс просмотра через микроскоп.

Конерт уверен, что MUSA-3 будет широко использоваться в Европе и США до намеченной даты 2029 года.

«В настоящее время мы завершаем разработку продукта и готовимся к клиническим испытаниям MUSA-3», — сказал он. «Эти исследования начнутся в 2024 году, а одобрение и начало коммерциализации запланированы на 2025–2026 годы».

MEETMUSA также изучает потенциал искусственного интеллекта (ИИ) для дальнейшего совершенствования роботов. Тем не менее, Конерт считает, что цель решений ИИ может заключаться в том, чтобы направлять хирургов к их целям и поддерживать их в достижении успеха, а не в достижении полностью автономной хирургии.

«Я думаю, что хирург всегда будет в петле обратной связи, но эти инструменты определенно помогут хирургу работать на самом высоком уровне в будущем», — сказал он.

Исследование в этой статье финансировалось Европейским инновационным советом ЕС (EIC).

Эта статья была первоначально опубликована в Horizon, журнал ЕС по исследованиям и инновациям.