Введение
Удаленная хирургия (также известная как киберхирургия или телехирургия) – это возможность врача проводить операцию на пациенте, несмотря на то, что они физически находятся в разных местах. Это одна из форм телеприсутствия. Роботизированная хирургическая система обычно состоит из одного или нескольких манипуляторов (управляемых хирургом), главного пульта управления (консоли) и сенсорной системы, обеспечивающей обратную связь оператору. Удаленная хирургия объединяет элементы робототехники, телекоммуникаций, включая высокоскоростные каналы передачи данных, и элементы систем управления информацией. Хотя область роботизированной хирургии достаточно развита, большинство этих роботов управляются хирургами непосредственно в операционной. Удаленная хирургия – это удаленная работа для хирургов, где физическое расстояние между хирургом и пациентом становится менее значимым. Она позволяет сделать опыт квалифицированных хирургов доступным пациентам по всему миру, без необходимости покидать свою местную больницу.
Хирургические системы
Хирургические роботосистемы прошли путь развития от первой функциональной системы телехирургии ZEUS до хирургической системы da Vinci, которая в настоящее время является единственной коммерчески доступной хирургической роботизированной системой. В Израиле профессор Моше Шохам из факультета машиностроения Техниона основал компанию. Эти роботы, используемые преимущественно для операций, проводимых непосредственно в операционной, помогают хирургу визуально, обеспечивая большую точность и меньшую инвазивность для пациентов.
Расходы
Роботохирургическая система ZEUS, предлагаемая за 975 000 долларов, была дешевле, чем хирургическая система da Vinci, стоимость которой составляла 1 миллион долларов. Стоимость операции, выполняемой с использованием телехирургии, точно не определена, но включает в себя оплату хирургической системы, гонорар хирурга и вклад в годовую стоимость обслуживания и поддержки технологий, которая варьируется от 100 000 до 200 000 долларов.
Операция Линдберг
Первая настоящая и полная дистанционная операция была проведена 7 сентября 2001 года через Атлантический океан, когда французский хирург (доктор Жак Мареско) в Нью-Йорке выполнил холецистэктомию 68-летней пациентке в Страсбурге, Франция, на расстоянии 6230 км. Она была названа Операцией «Линдберг» в честь первопроходческого трансатлантического полета Чарльза Линдберга из Нью-Йорка в Париж. France Telecom предоставила резервные волоконно-оптические линии ATM для минимизации задержки и оптимизации связи, а Computer Motion – модифицированную роботизированную систему Zeus. После клинической оценки всей системы в июле 2001 года операция на человеке была успешно завершена 7 сентября 2001 года. Успех и широкая известность процедуры побудили команду робототехников использовать ту же технологию в Канаде, на этот раз используя общедоступный интернет Bell Canada между Гамильтоном, Онтарио, и Норт-Бей, Онтарио (расстояние около 400 километров). В то время как операция «Линдберг» использовала самую дорогую оптическую связь ATM для обеспечения надежности и успеха первой телехирургии, последующие процедуры в Канаде использовали стандартный общедоступный интернет, настроенный с использованием QoS на основе MPLS. Была проведена серия сложных лапароскопических операций, в ходе которых опытный хирург оказывал поддержку менее опытному коллеге, оперирующему своего пациента. Это позволило пациенту получить максимально качественную помощь, оставаясь в своем городе, менее опытному хирургу – приобрести ценный опыт, а опытному хирургу – поделиться своими знаниями без необходимости в поездках. Целью команды робототехников было перейти от доказательства концепции, продемонстрированного операцией «Линдберг», к реальному решению. Это было достигнуто благодаря проведению более чем 20 сложных лапароскопических операций между Гамильтоном и Норт-Бей.
Приложения
После операции «Линдберг» удаленная хирургия проводилась многократно в различных местах. На сегодняшний день доктор Анвари, лапароскопический хирург из Гамильтона (Канада), выполнил множество дистанционных операций на пациентах в Норт-Бей, городе, расположенном в 400 километрах от Гамильтона. Несмотря на использование VPN через не выделенную волоконно-оптическую линию, совместно использующую пропускную способность с обычными телекоммуникационными данными, доктор Анвари не испытывал никаких проблем со связью во время операций. Быстрое развитие технологий позволило создать высокоспециализированные операционные для удаленной хирургии. В Центре передовых хирургических технологий больницы Маунт-Синай в Торонто (Канада) операционная реагирует на голосовые команды хирурга для управления различным оборудованием, включая освещение, положение операционного стола и сами хирургические инструменты. По мере дальнейшего развития коммуникационных технологий, увеличения пропускной способности и повышения мощности компьютеров, простота и экономическая эффективность развертывания систем удаленной хирургии, вероятно, будут быстро расти. Возможность проецирования знаний и практических навыков хирурга на большие расстояния имеет множество преимуществ. В настоящее время проводятся значительные исследования в этой области. Вооруженные силы проявляют очевидный интерес, поскольку сочетание телеприсутствия, телеопераций и телеробототехники потенциально может спасти жизни раненых в бою, обеспечивая им своевременную помощь в мобильных операционных. Еще одним потенциальным преимуществом использования роботов в хирургии является точность. Исследование, проведенное в больнице Гайз в Лондоне (Англия), сравнило результаты операций по удалению камней из почек у 304 манекенов, выполненных традиционным и дистанционным способами, и показало, что операции с использованием роботов были более успешными в точном нацеливании на камни. В 2015 году был проведен еще один тест на задержку сигнала при роботизированной хирургии. Больница во Флориде успешно протестировала задержку, создаваемую Интернетом, при симуляции роботизированной операции в Форт-Уорте (Техас), на расстоянии более 1200 миль от хирурга, управлявшего виртуальной системой. Команда обнаружила, что задержка при роботизированных операциях была незначительной. Роджер Смит, технический директор Флоридского госпиталя Николсон-центр, заявил, что команда пришла к выводу, что телехирургия возможна и, как правило, безопасна для обширных территорий в пределах Соединенных Штатов.
Без помощи роботов
Поскольку методы опытных хирургов изучаются и сохраняются в специальных компьютерных системах, роботы однажды смогут выполнять операции с минимальным или полным отсутствием участия человека. Итальянский хирург Карло Паппоне разработал программное обеспечение, которое использует данные, собранные у нескольких хирургов и из тысяч операций, для проведения операций без вмешательства человека. Ненадежный источник: причина=Я почти уверен, что мои исследования показали статью о том, как первоначальная информация об этом была искажена и распространена в СМИ, и что роботу все же требовалась некоторая помощь человека. Это однажды может сделать дорогостоящие и сложные операции гораздо более доступными, даже для пациентов в регионах, где традиционно ощущается нехватка надлежащих медицинских учреждений.
Силовая обратная связь и временная задержка
Способность выполнять деликатные манипуляции во многом зависит от обратной связи. Например, легко научиться определять необходимое давление, чтобы аккуратно взять яйцо. В роботизированной хирургии хирургам необходимо ощущать прилагаемое усилие, не касаясь напрямую хирургических инструментов. Для имитации этого были разработаны системы, известные как тактильная обратная связь или haptic-технологии. Haptics – это наука о тактильных ощущениях. Любая тактильная обратная связь создает ответное усилие, противодействующее прикосновению руки. Haptic-технологии в телехирургии, создающие виртуальное представление пациента или разреза, позволяют хирургу не только видеть объект операции, но и ощущать его. Эта технология разработана для того, чтобы хирург мог ощущать сухожилия и мышцы, как если бы он работал непосредственно с телом пациента. Однако эти системы крайне чувствительны к задержкам, возникающим, например, в сетях, используемых при удаленной хирургии.
Ощущение глубины
Очень важно уметь оценивать глубину разреза. Бинокулярное зрение позволяет людям легко это делать в трехмерном пространстве. Однако, это может быть гораздо сложнее, когда изображение отображается на плоском экране компьютера.
Возможные применения
Одним из возможных применений дистанционной хирургии является проект "Травма Под", разработанный вооруженными силами США в рамках Агентства передовых исследовательских проектов Министерства обороны. Эта система предназначена для оказания помощи раненым солдатам на поле боя, используя опыт удаленных медицинских специалистов. Еще одной будущей возможностью может стать применение дистанционной хирургии во время длительных космических экспедиций.
Ограничения
На данный момент дистанционная хирургия не является широко распространенной технологией, отчасти из-за отсутствия государственной поддержки. Прежде чем она получит более широкое распространение, необходимо решить множество вопросов. Например, обеспечить безопасные и сверхбыстрые соединения между двумя точками, разработать клинические протоколы, организовать обучение и обеспечить глобальную совместимость оборудования. Еще одно технологическое ограничение – риск перехвата и нарушения связи (взлома). Кроме того, по-прежнему необходимо присутствие анестезиолога и хирурга-ассистента на случай прерывания связи или сбоя в работе робота. Тем не менее, операция «Линдберг» доказала, что уже сегодня существуют технологии, позволяющие предоставлять квалифицированную медицинскую помощь в отдаленных уголках земного шара.