Робот да Винчи: что это, принцип и процесс работы | Hi-Tech Mail.ru

Аппарат да Винчи — это роботизированная хирургическая система с минимально инвазивным вмешательством, происходящем через небольшие разрезы. Термин «робот» часто вводит в заблуждение, заставляя думать, что операцию полностью проводит аппарат. Это не так: хирург контролирует вмешательство, используя инструменты, которые направляет через консоль. Система не может быть запрограммирована и принимать решения самостоятельно.

Хирургическую систему назвали в честь великого художника и изобретателя потому, что Леонардо да Винчи разработал и, возможно, построил одного из первых роботов в истории.

Систему производит компания Intuitive Surgical. В конце 1980-х годов в Стэнфордском исследовательском институте, позже известном как SRI International, провели исследование, результатом которого стала разработка робота-хирурга. Ученые хотели усовершенствовать хирургические инструменты для малоинвазивной хирургии.

В 1990 году SRI получил финансирование от Национального института здравоохранения США. Институт разработал прототип роботизированной хирургической системы, которой заинтересовалось Министерство обороны, поскольку с помощью робота врачи могли удаленно оперировать раненых солдат.

Intuitive Surgical усовершенствовала систему SRI до прототипа, первоначально известного как «Ленни», который был готов к испытаниям в 1997 году. Названия прототипов были так или иначе связаны с итальянским живописцем — одного звали «Леонардо», а другого «Мона». Окончательная версия прототипа получила прозвище «Хирургическая система да Винчи», и это название прижилось. В 1999 году Intuitive Surgical начала продавать свой аппарат в Европе.

В 2000 году компания привлекла $46 млн инвестиций. В том же году в США официально одобрили использование хирургической системы для общей лапароскопической хирургии — лечения заболеваний желчного пузыря и ЖКТ. В 2001 году систему разрешили использовать для хирургии простаты, а затем для кардиологических процедур с дополнительными разрезами и гинекологических процедур.

Кстати, поначалу у робота да Винчи был конкурент. Компания Computer Motion пришла в область роботизированной хирургии раньше, чем Intuitive Surgical, с собственной системой ZEUS Robotic Surgical System. Intuitive Surgical даже подавала в суд на Computer Motion из-за нарушения патентных прав, но, в конце концов, компании договорились о слиянии. ZEUS в итоге заменили роботом да Винчи.

На 2015 год произведено более 3000 аппаратов да Винчи. Стоимость одной такой системы — $2 млн.

Устройство и принцип работы

Робот-хирург да Винчи весит 500 килограмм и состоит из двух основных блоков. Первая часть расположена над пациентом и содержит четыре связанные между собой «лапки» и бинокулярную HD-камеру высокой четкости. «Лапки» оснащены хирургическими инструментами. Эта часть робота находится в контакте с телом человека во время хирургического вмешательства.

Вторая часть не взаимодействует с телом пациента напрямую, но это важнейший элемент аппарата да Винчи, поскольку именно с нее хирург управляет роботом. Консоль оснащена двумя джойстиками и 3D-экраном, который напрямую связан с эндоскопом. Специальные кабели передают данные.

У системы есть несколько вариаций. В случае сбоя питания робот способен работать в автономном режиме около 20 минут. Роботизированная хирургия также дает возможность проводить операции дистанционно.

Сидя у консоли, врач видит операционное поле в 3D с десятикратным увеличением за счет машинного зрения. Захватывая и двигая рукоятки манипуляторов, доктор выполняет необходимые действия. Система плавно преобразует движения хирурга в движения приборов в режиме реального времени — они двигаются, как руки, но с большим диапазоном движений.

Всего у робота есть четыре манипулятора: два работают с инструментами и соответствуют правой и левой руке хирурга, третий манипулятор управляет эндоскопом, а четвертый ассистирует и выполняет дополнительные задачи. Основные перемещения осуществляются при помощи рукояток и педалей.

Робот да Винчи сразу прекращает работу, если голова хирурга не контактирует со специальным датчиком, установленным над экраном.

Стойка находится рядом с кроватью и включает камеру и инструменты, которыми хирург управляет с консоли. Эта часть состоит из четырех рабочих манипуляторов, которые оснащены необходимыми для проведения различных действий инструментами.

Консоль может свободно вращаться над пациентом на 360 градусов. Система лазерных датчиков помогает персоналу безошибочно определить безопасное расстояние от посторонних объектов вне зоны видимости.

Инструменты робота да Винчи обладают небольшим диаметром (5‑8 мм), что позволяет им проникать во внутренние полости через крошечные проколы менее 2 см. Это значит, что после вмешательства не остается больших шрамов.

Этот элемент робота представляет собой монитор с сенсорным экраном. На нем отображается операционное поле. Монитор необходим для бригады врачей и среднего медицинского персонала, которые присутствуют на операции.

Видеосистема включает в себя стереоэндоскоп, которым управляет один из манипуляторов, и три камеры с микрочипами. Система передает изображение при помощи двух независимых каналов. Изображение обрабатывается с помощью алгоритма усиления контуров и шумоподавления. В результате врач получает четкое трехмерное изображение операционного поля, без мерцания или затухания.

Роботизированная хирургия может использоваться при урологических, гинекологических, колоректальных патологиях, а также при сердечных заболеваниях. В США с помощью аппарата да Винчи можно проводить только однопортовые урологические процедуры, латеральную орофарингэктомию и резекцию основания языка.

На сайте Intuitive Surgical указано, что более 60 000 хирургов по всему миру прошли обучение работе с роботами да Винчи и выполнили более 10 миллионов хирургических операций с их использованием.

В России на 2015 года установлено 25 хирургических аппаратов да Винчи — в Москве, Санкт-Петербурге, Уфе, Ханты-Мансийске, Екатеринбурге, Новосибирске, Тюмени, Краснодаре, Ростове-на-Дону и на острове Русский. С 2007 по 2022 год было выполнено 28 000 роботизированных операций. Согласно статистике Intuitive, в РФ установлены как минимум 42 системы.

Первая в России успешная нейрохирургическая операция, с использованием робота да Винчи была проведена в Национальном медико-хирургическом центре им. Н. И. Пирогова в 2018 году. Хирурги удалили грыжу грудного отдела позвоночника с компрессией спинного мозга.

Только за начало 2023 года в России было установлено три новейшие роботические системы da Vinci Xi. В апреле аппарат появился в клиническом центре первого МГМУ им. И. М. Сеченова.

Преимущества да Винчи перед хирургом

Робот да Винчи может подавлять дрожание рук. У инструментов EndoWrist семь степеней свободы с возможностью гнуться на 90 градусов. Это дает подвижность и ловкость, превосходящую кисти рук человека. Увеличенный радиус использования приборов дает возможность проводить операции в ограниченных пространствах, например в районе малого таза или сердечной сумки. За счет этого улучшается доступ и повышается надежность хирургического воздействия.

Долгие операции сопряжены с дискомфортом и усталостью хирурга. Использование робота позволяет проводить вмешательства сидя. При этом голова и руки врача получают необходимую поддержку. Это сокращает утомляемость и позволяет выполнять даже многочасовые операции без смены специалиста.

Основное преимущество робота да Винчи — минимальная кровопотеря у пациента во время операции, а также быстрое восстановление после вмешательства. Врач не контактирует с внутренними полостями пациента, поэтому нет риска занесения инфекции.