Τηλεχειρουργική

Η απομακρυσμένη χειρουργική (επίσης γνωστή και ως τηλεχειρουργική) είναι η δυνατότητα που έχει ένας γιατρός να εκτελεί μια εγχείρηση σε έναν ασθενή ακόμα και αν δε βρίσκονται σωματικά στο ίδιο μέρος. Είναι μια μορφή τηλεπαρουσίας. Ένα ρομποτικό χειρουργικό σύστημα γενικά αποτελείται από έναν ή περισσότερους βραχίονες (που ελέγχονται από το χειρουργό), έναν κεντρικό ελεγκτή (κονσόλα), και ένα αισθητήριο σύστημα που παρέχει ανατροφοδότηση στο χρήστη. Η τηλεχειρουργική συνδυάζει στοιχεία ρομποτικής, πρωτοποριακής τεχνολογίας επικοινωνιών, όπως υψηλών-ταχυτήτων συνδέσεις δεδομένων και στοιχεία πληροφοριακών συστημάτων διοίκησης. Ενώ το πεδίο της ρομποτικής χειρουργικής είναι αρκετά καθιερωμένο, τα περισσότερα από αυτά τα ρομπότ ελέγχονται από τους χειρουργούς στη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης. Η απομακρυσμένη χειρουργική είναι βασικά προηγμένη τηλεργασία για χειρουργούς, όπου η σωματική απόσταση μεταξύ του χειρουργού και του ασθενούς είναι ασήμαντη. Υπόσχεται να επιτρέψει την ειδικότητα των εξειδικευμένων χειρουργών, να είναι διαθέσιμη στους ασθενείς παγκοσμίως, χωρίς την ανάγκη για τους ασθενείς να ταξιδεύουν πέρα από το τοπικό τους νοσοκομείο.

Χειρουργικά συστήματα

Τα ρομποτικά χειρουργικά συστήματα αναπτύχθηκαν από το πρώτο λειτουργικό τηλεχειρουργικό σύστημα-ZEUS-στο da Vinci χειρουργικό σύστημα, το οποίο σήμερα είναι το μοναδικό εμπορικώς διαθέσιμο χειρουργικό ρομποτικό σύστημα. Στο Ισραήλ μια εταιρεία ιδρύθηκε από τον καθηγητή Moshe Shoham, από τη σχολή των Μηχανολόγων Μηχανικών στο Technion. Χρησιμοποιούμενα κυρίως για "επι τόπου" εγχείρηση, αυτά τα ρομπότ βοηθούν την εγχείρηση οπτικά,με καλύτερη ακρίβεια και λιγότερη διείσδυση στους ασθενείς. Το χειρουργικό σύστημα da Vinci έχει επίσης συνδυαστεί για να σχηματιστεί ένα διπλό σύστημα da Vinci, το οποίο επιτρέπει σε δύο χειρουργούς να δουλεύουν μαζί σε έναν ασθενή την ίδια στιγμή. Το σύστημα δίνει στους χειρουργούς την δυνατότητα να ελέγχουν διαφορετικούς βραχίονες, να αλλάζουν εντολές στους βραχίονες σε κάθε σημείο και να επικοινωνούν μέσω ακουστικών κατά τη διάρκεια της εγχείρησης.

Κόστη

Tο ρομποτικό χειρουργικό σύστημα ZEUS, που διατίθεται για $975.000, ήταν πιο φθηνό από το χειρουργικό σύστημα da Vinci, το οποίο κοστίζει $1,000,000. Το κόστος μιας επέμβασης μέσω τηλεχειρουργικής δεν είναι ακριβές αλλά πρέπει να πληρώσεις για το χειρουργικό σύστημα, το χειρουργό, και να συμβάλλεις στην πληρωμή για ένα χρόνο της αξίας της ΑΤΜ (Asynchronous Transfer Mode - Ασύγχρονoς Τρόπος Μεταφοράς) τεχνολογίας που κυμαίνεται μεταξύ $100,000 - $200,000.

Η εγχείρηση του Lindbergh

Μια από τις πρώτες απομακρυσμένες χειρουργικές επεμβάσεις διεξήχθη στις 7 Σεπτεμβρίου 2001 στην άλλη μεριά του Ατλαντικού Ωκεανού, με ένα χειρουργό (Δρ. Jacques Marescaux) στη Νέα Υόρκη να εκτελεί χολοκυστεκτομή σε μια 68χρονη γυναίκα ασθενή 6.230 χιλιόμετρα μακριά, στο Στρασβούργο, Γαλλία. Η επέμβαση αυτή ονομάστηκε εγχείρηση του Lindbergh. Η εγχείρηση αυτή, που ονομάστηκε Πρόγραμμα Lindbergh από την πρωτοποριακή υπερατλαντική πτήση του Τσαρλς Λίντμπεργκ από τη Νέα Υόρκη στο Παρίσι, διεξήχθη σε αποκλειστική σύνδεση με οπτικές ίνες για να εξασφαλιστεί εγγυημένη συνδεσιμότητα και ελάχιστη χρονική καθυστέρηση.

Τεχνολογία

Η ταχύτητα της τηλεχειρουργικής επιτυγχάνεται μέσω της ΑΤΜ τεχνολογίας (Ασύγχρονος Τρόπος Μεταφοράς). "Ασύγχρονος Τρόπος Μεταφοράς είναι μια τεχνολογία σχεδιασμένη για την υψηλής ταχύτητας μεταφορά της φωνής, του βίντεο, και των δεδομένων μέσω δημόσιων και ιδιωτικών δικτύων χρησιμοποιώντας την τεχνολογία αναμετάδοσης κελιών". Η τεχνολογία αναμετάδοσης κελιών είναι η μέθοδος της χρήσης πακέτων ή κελιών με μικρό σταθερό μήκος για τη μεταφορά δεδομένων μεταξύ υπολογιστών ή εξοπλισμού δικτύου και καθορίζει την ταχύτητα με την οποία μεταφέρεται η πληροφορία. Η ΑΤΜ τεχνολογία έχει μια μέγιστη ταχύτητα 10 Gbit/s (Gigabits το δευτερόλεπτο). Αυτή η ανεπτυγμένη τεχνολογία παρέχει ευκαιρίες για περισσότερες υπερατλαντικές εγχειρήσεις παρόμοιες με το Πρόγραμμα Lindbergh. Κατά τη διάρκεια μιας χειρουργικής επέμβασης, ο βραχίονας του ρομπότ μπορεί να χρησιμοποιήσει μια διαφορετική γωνία κατά τη διάρκεια μιας λαπαροσκοπικής χειρουργικής επέμβασης σε σχέση με ένα εργαλείο στο χέρι του χειρουργού, παρέχοντας ευκολότερη μετακίνηση. Το χειρουργικό σύστημα da Vinci, χρησιμοποιώντας μέσα "Endowrist", επιτρέπει στο χειρουργό επτά μοίρες περιστροφής και ένα εύρος κίνησης κατά πολύ μεγαλύτερο από το ανθρώπινο χέρι ενώ φιλτράρεται η φυσική δόνηση του χεριού.

Εφαρμογές

Μετά την εγχείρηση του Lindbergh, απομακρυσμένες χειρουργικές επεμβάσεις έχουν διεξαχθή πολλές φορές σε πολυάριθμα μέρη. Μέχρι σήμερα ο Δρ. Anvari, ένας λαπαροσκοπικός χειρουργός στο Χάμιλτον,Καναδάς, έχει διεξάγη πολυάριθμες απομακρυσμένες χειρουργικές επεμβάσεις σε ασθενείς στο Βόρειο Κόλπο, μια πόλη 400 χιλιόμετρα από το Χάμιλτον. Ακόμα κι αν ο ίδιος χρησιμοποιεί ένα εικονικό ιδιωτικό δίκτυο (VPN) πάνω από μια μη-αποκλειστική σύνδεση με οπτικές ίνες που μοιράζεται εύρος ζώνης με δεδομένα τακτικών τηλεπικοινωνιών, ο Δρ. Anvari δεν είχε κάποιο πρόβλημα στη σύνδεση κατά τη διάρκεια των διαδικασιών.
Η γρήγορη ανάπτυξη της τεχνολογίας έχει δώσει στην απομακρυσμένη χειρουργική χώρο να γίνει άκρως εξειδικευμένη. Στο Προηγμένο Χειρουργικό Τεχνολογικό Κέντρο (Advanced Surgical Technology Centre) στο Νοσοκομείο Mt. Sinai στο Τορόντο, Καναδάς, το χειρουργικό δωμάτιο απαντάει στις φωνητικές διαταγές του χειρουργού προκειμένου να ελέγξει μια ποικιλία του εξοπλισμού στο χειρουργικό τόπο, συμπεριλαμβανομένου του φωτισμού του χειρουργικού δωματίου, τη θέση του χειρουργικού τραπεζιού και των χειρουργικών εργαλείων. Με τη συνεχιζόμενη πρόοδο στις τηλεπικοινωνιακές τεχνολογίες, η διαθεσιμότητα μεγαλύτερου εύρους ζώνης και περισσότερων ισχυρών υπολογιστών, η ευκολία και η αποτελεσματικότητα κόστους της υλοποίησης μονάδων απομακρυσμένης χειρουργικής είναι πιθανό να αυξηθεί ραγδαία.
Η δυνατότητα του να μπορέσει να προβληθεί η γνώση και η φυσική ικανότητα ενός χειρουργού σε μεγάλες αποστάσεις έχει πολλές έλξεις. Υπάρχει σημαντική έρευνα σε εξέλιξη για το θέμα. Οι ένοπλες δυνάμεις έχουν εμφανές ενδιαφέρον από τότε που ο συνδυασμός της τηλεπαρουσίας, της τηλεχειρουργικής, και της τηλερομποτικής μπορούν δυνητικά να σώζουν τις ζωές θυμάτων μαχών παρέχοντάς τους άμεση προσοχή σε κινητές χειρουργικές αίθουσες.
Ένα ακόμα πιθανό πλεονέκτημα της χρήσης ρομπότ στην εκτέλεση εγχειρήσεων είναι η ακρίβεια. Μια μελέτη που διεξήχθη στο Νοσοκομείο Guy's στο Λονδίνο, Αγγλία, συνέκρινε την επιτυχία των εγχειρήσεων νεφρών σε 304 κούκλες-ασθενείς που διεξήχθησαν παραδοσιακά καθώς και εξ αποστάσεως και διαπιστώθηκε ότι αυτές που διεξήχθησαν με τη χρήση ρομπότ ήταν περισσότερο επιτυχείς στην ακριβή στόχευση των πετρών στα νεφρά.

Μη-βοηθούμενη ρομποτική χειρουργική

Καθώς οι τεχνικές των ειδικών χειρουργών μελετώνται και αποθηκεύονται σε ειδικά υπολογιστικά συστήματα, τα ρομπότ ίσως μια μέρα είναι ικανά να εκτελούν χειρουργικές επεμβάσεις με μικρή ή μηδαμινή ανθρώπινη συνεισφορά. Ο Carlo Pappone, ένας Ιταλός χειρουργός έχει αναπτύξει ένα πρόγραμμα λογισμικού που χρησιμοποιεί δεδομένα που έχουν συλλεχθεί από πολλούς χειρουργούς και χιλιάδες εγχειρήσεις, για να εκτελεστεί μια χειρουργική επέμβαση χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Αυτό μπορεί μια μέρα να κάνει τις δαπανηρές και πολύπλοκες εγχειρήσεις περισσότερο διαθέσιμες, ακόμα και σε ασθενείς που βρίσκονται σε περιοχές που παραδοσιακά έχουν έλλειψη κατάλληλων ιατρικών εγκαταστάσεων.

Αναγκαστική-ανατροφοδότηση και χρονική καθυστέρηση

Η δυνατότητα να πραγματοποιούνται λεπτοί χειρισμοί βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην ανατροφοδότηση. Για παράδειγμα, είναι εύκολο να μάθεις πόση πίεση απαιτείται για να χειριστείς ένα αυγό. Στη ρομποτική χειρουργική, οι χειρουργοί χρειάζεται να είναι ικανοί να αντιλαμβάνονται τη δύναμη που ασκείται χωρίς να αγγίζουν άμεσα τα χειρουργικά εργαλεία. Συστήματα γνωστά ως αναγκαστικής-ανατροφοδότησης, ή τεχνολογία Haptic, έχουν αναπτυχθεί για να προσομοιωθεί αυτό. Haptics είναι η επιστήμη της αφής. Οποιοσδήποτε τύπος ανατροφοδότησης Haptic προσφέρει μια διαδραστική δύναμη σε αντίθεση με το άγγιγμα του χεριού. Η τεχνολογία Haptic στην τηλεχειρουργική, δημιουργώντας μια πλασματική εικόνα του ασθενούς ή της τομής, θα επιτρέπει στο χειρουργό να βλέπει το τι κάνει όπως επίσης και να το νιώθει. Αυτή η τεχνολογία είναι σχεδιασμένη να δίνει στο χειρουργό την δυνατότητα να νιώθει τους τένοντες και τους μύες σαν να ήταν πραγματικά το σώμα του ασθενούς. Ωστόσο, αυτά τα συστήματα είναι πολύ ευαίσθητα σε χρονο-καθυστερήσεις όπως αυτές που εμφανίζονται στα δίκτυα που χρησιμοποιούνται στην τηλεχειρουργική.

Αντίληψη βάθους

Η ικανότητα της μέτρησης του βάθους της τομής είναι κρίσιμη. Η ανθρώπινη όραση το καθιστά εύκολο σε ένα τρισδιάστατο περιβάλλον. Ωστόσο αυτό μπορεί να είναι πολύ πιο δύσκολο όταν η όψη παρουσιάζεται στην επίπεδη οθόνη ενός υπολογιστή.

Πιθανές χρήσεις

Μια πιθανή χρήση της τηλεχειρουργικής είναι το πρόγραμμα Trauma-Pod που σχεδιάστηκε από τον αμερικανικό στρατό υπό την Αμυντική Προηγμένη Υπηρεσία Έρευνας (Defense Advanced Research Agency). Το σύστημα σκοπεύει να βοηθήσει τους τραυματίες στρατιώτες στο πεδίο της μάχης κάνοντας χρήση των δεξιοτήτων απομακρυσμένου ιατρικού προσωπικού.
Μια ακόμα πιθανή μελλοντική χρήση θα μπορούσε να είναι η χρήση της απομακρυσμένης χειρουργικής επέμβασης κατά τη διάρκεια διαστημικών αποστολών εξερεύνησης.

Περιορισμοί

Μέχρι τώρα, η τηλεχειρουργική δεν είναι μια ευρέως διαδεδομένη τεχνολογία εν μέρει, λόγω του ότι δεν υπάρχουν χορηγίες από τις κυβερνήσεις. Πριν την αποδοχή της σε μια ευρύτερη κλίμακα, πολλά θέματα θα πρέπει να λυθούν. Για παράδειγμα, εγκατεστημένα κλινικά πρωτόκολλα, εκπαίδευση, και παγκόσμια συμβατότητα του εξοπλισμού πρέπει να αναπτυχθούν. Επίσης, υπάρχει ακόμα η ανάγκη για έναν αναισθησιολόγο και έναν αναπληρωματικό χειρούργο να είναι παρόντες σε περίπτωση που υπάρξει μια διαταραχή των επικοινωνιών ή μια δυσλειτουργία του ρομπότ. Παρ' όλα αυτά, η εγχείρηση του Lindbergh απέδειξε ότι η τεχνολογία υπάρχει σήμερα για να επιτρέψει την παράδοση ειδικής φροντίδας σε απομακρυσμένες περιοχές του πλανήτη.