Grzegorz Celejewski/Agencja Wyborcza.pl/na zdjęciu Joanna Śliwka
Chirurgia przyszłości
Redaktor: Jacek Janik
Data: 03.04.2024
Źródło: Jacek Janik/PAP, Marek Matacz
| Tagi: | manipulator chirurgiczny, robot chirurgiczny, teleoperacja, operacja chirurgiczna na odległość, da Vinci, Robin Heart |
Wraz z postępem technologii nowe urządzenia ułatwią pracę chirurgom, a pacjentom dadzą więcej szans na powrót do zdrowia. Będą to zapewne nowego typu roboty chirurgiczne czy komórkowe biodruki.
Operacje na odległość
Sterowane przez chirurga operatora roboty, a właściwie manipulatory chirurgiczne, takie jak da Vinci, już od lat (do użytku wchodzi piąta generacja tych urządzeń) wspierają chirurgów. Maszyny te pozwalają między innymi uzyskać lepszą precyzję – ramię robota nigdy nie zadrży. Można je wykorzystać także do operacji na odległość. Zresztą u genezy robotów tego typu to było właśnie założeniem – możliwość operowania żołnierzy na polu walki czy osoby przebywające w kosmosie, aby nieść im pomoc, kiedy na miejscu nie ma chirurga.
Niedawno świat obiegła wiadomość, że chińscy chirurdzy usunęli żołądek pacjentowi z nowotworem zdalnie z wykorzystaniem robota. Lekarz sterował urządzeniem za pośrednictwem sieci 5G – chirurg i pacjent znajdowali się w różnych kampusach Uniwersytetu Medycznego Hebei. Szóstego dnia po zabiegu pacjent został wypisany do domu bez żadnych komplikacji.
– To wstępny kliniczny eksperyment sprawdzający tego typu technologię. Pokazał jej skuteczność i bezpieczeństwo. Wierzymy, że wyniki tego badania będą stanowiły solidne fundamenty dla przyszłości telemedycyny stosowanej w leczeniu pacjentów z rakiem żołądka – komentuje wynik kierujący projektem prof. Qun Zhao.
Choć to pierwszy przypadek zdalnego usunięcia żołądka, to zdalne operacje przeprowadzano już wcześniej. Podobną technologię testowano już m.in. w operacjach urologicznych i ortopedycznych.
Przypomnijmy, że już w grudniu 2010 roku w Polsce przeprowadzono pierwsze udane symulacje teleoperacji doświadczalnej w Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu, z wykorzystaniem robota Robin Heart. Wykonała je kardiochirurg Joanna Śliwka.
Na zdjęciu Joanna Śliwka
Niestety, nie wykorzystaliśmy przez lata ogromnego potencjału tkwiącego w wielu wersjach robota Robin Heart, ani tych nabytych w serii udanych doświadczeń w zakresie teleoperacji. Dzisiaj musimy przyglądać się temu, co robi się w robotyce medycznej w innych krajach na świecie.
Maszyna zamiast chirurga
Zdaniem ekspertów za jakiś czas robot może zresztą całkowicie lub prawie całkowicie zastąpić chirurga. Pokazała to seria eksperymentów przeprowadzonych w Johns Hopkins University.
Urządzenie o nazwie Smart Tissue Autonomous Robot (STAR) bez udziału człowieka przeprowadziło kilka prostych chirurgicznych procedur na zwierzęcych tkankach. Robot szczególnie dobrze radził sobie z czynnościami wymagającymi wielu powtórzeń tego samego ruchu i precyzji – informują naukowcy.
Jednym z zadań było połączenie dwóch odcinków jelita, co jak twierdzą badacze, jest szczególnie trudne – nawet niewielki błąd może prowadzić do nieszczelności i niebezpiecznych powikłań. Wyposażony w trójwymiarową kamerę robot potrafił przy tym, podobnie jak człowiek, dynamicznie zmieniać plan zabiegu zależnie od sytuacji.
– System STAR jest wyjątkowy, ponieważ to pierwszy robot, który potrafi dostosowywać się do sytuacji oraz planować operację na miękkich tkankach przy minimalnej interwencji człowieka – przekonuje jeden z autorów projektu, Hamed Saeidi.
Zdaniem naukowców takie systemy pozwolą na szerszy dostęp do zabiegów wysokiej jakości obarczonych mniejszym ryzykiem błędu.
Kleje na ranę
Choć do zasklepiania ran nadal wykorzystuje się głównie szwy, to od dłuższego czasu są stosowane do tego celu również różne kleje. Możliwości tych substancji rosną.
Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowali niedawno klej w spreju, który ma zapobiegać krwawieniom po zabiegach usunięcia polipów w obrębie okrężnicy. GastroShield można rozpylić w miejscu zabiegu z pomocą endoskopu. Żel tworzy wtedy twardą powłokę, która oprócz ochrony przed krwawieniem wzmacnia czasowo miejscową tkankę.
– Opracowaliśmy technologię, dzięki której żel łączy się z tkanką przez oddziaływania kowalencyjne, jonowe oraz fizyczne interakcje. Dzięki temu zapewnia przedłużoną ochronę przed komplikacjami, które mogły się pojawić w następstwie usunięcia polipa. Może też zabezpieczać inne rany w układzie pokarmowym – opowiada współautorka wynalazku, prof. Natalie Artzi.
Inteligentne nici
Również na MIT powstały niedawno szwy zdolne pełnić dodatkowe funkcje oprócz pomocy w fizycznym zamknięciu rany. Według twórców mogą one np. uwalniać leki oraz informować lekarza o ewentualnym stanie zapalnym.
Opracowane na bostońskiej uczelni nici wytwarza się ze zwierzęcego kolagenu, dzięki czemu z czasem samoczynnie się rozpuszczają. Włókna zostały ponadto pokryte specjalnym hydrożelem, w którym można umieścić różne dodatkowe cząsteczki (jak leki czy wskaźniki chemiczne), a nawet żywe komórki uwalniające terapeutyczne substancje.
– Uzyskaliśmy biologicznego pochodzenia szwy pokryte hydrożelem, który może działać jak rezerwuar dla czujników zapaleń czy leków, takich jak przeciwciała monoklonalne stosowane w leczeniu stanów zapalnych. Co ważne, hydrożelowa powłoka ma także zdolność do przechowywania komórek przez dłuższy okres – wyjaśnia prof. Giovanni Traverso, jeden z głównych autorów pomysłu.
Biodruk na skórze
Na początku marca zespół z Pennsylvania State University opisał zaawansowaną metodę, która ma pomagać w odtwarzaniu utraconej z różnych powodów skóry.
Badacze opracowali sposób drukowania z żywych komórek wielowarstwowej skóry o pełnej grubości, nawet zdolnej do tworzenia mieszków włosowych. Jak twierdzą, to pierwszy raz, kiedy udało się wydrukować skórę razem z tkanką podskórną.
Co więcej, specjalnie dostosowanej biodrukarki lekarz może używać w trakcie operacji. Nowa technika miałaby być wykorzystywana głównie w obrębie głowy i twarzy, choć można się spodziewać, że z czasem może znaleźć szersze zastosowanie. Na razie naukowcy przetestowali ją na szczurach.
– Chirurgia rekonstrukcyjna w leczeniu skutków urazów zwykle nie daje doskonałych rezultatów, pozostawiając blizny i trwałą utratę włosów. W naszej pracy pokazaliśmy uzyskaną techniką biodruku skórę szczurów z potencjałem do wytwarzania włosów. To krok w kierunku możliwości uzyskiwania naturalnie, estetycznie wyglądających rekonstrukcji części twarzy i głowy u ludzi – podkreśla kierujący pracami prof. Ibrahim T. Ozbolat.
Przeczytaj także: „Chirurgia robotowa zdominowała prostatektomię” i „Roboty to nie koraliki”.
Sterowane przez chirurga operatora roboty, a właściwie manipulatory chirurgiczne, takie jak da Vinci, już od lat (do użytku wchodzi piąta generacja tych urządzeń) wspierają chirurgów. Maszyny te pozwalają między innymi uzyskać lepszą precyzję – ramię robota nigdy nie zadrży. Można je wykorzystać także do operacji na odległość. Zresztą u genezy robotów tego typu to było właśnie założeniem – możliwość operowania żołnierzy na polu walki czy osoby przebywające w kosmosie, aby nieść im pomoc, kiedy na miejscu nie ma chirurga.
Niedawno świat obiegła wiadomość, że chińscy chirurdzy usunęli żołądek pacjentowi z nowotworem zdalnie z wykorzystaniem robota. Lekarz sterował urządzeniem za pośrednictwem sieci 5G – chirurg i pacjent znajdowali się w różnych kampusach Uniwersytetu Medycznego Hebei. Szóstego dnia po zabiegu pacjent został wypisany do domu bez żadnych komplikacji.
– To wstępny kliniczny eksperyment sprawdzający tego typu technologię. Pokazał jej skuteczność i bezpieczeństwo. Wierzymy, że wyniki tego badania będą stanowiły solidne fundamenty dla przyszłości telemedycyny stosowanej w leczeniu pacjentów z rakiem żołądka – komentuje wynik kierujący projektem prof. Qun Zhao.
Choć to pierwszy przypadek zdalnego usunięcia żołądka, to zdalne operacje przeprowadzano już wcześniej. Podobną technologię testowano już m.in. w operacjach urologicznych i ortopedycznych.
Przypomnijmy, że już w grudniu 2010 roku w Polsce przeprowadzono pierwsze udane symulacje teleoperacji doświadczalnej w Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu, z wykorzystaniem robota Robin Heart. Wykonała je kardiochirurg Joanna Śliwka.
Na zdjęciu Joanna Śliwka
Niestety, nie wykorzystaliśmy przez lata ogromnego potencjału tkwiącego w wielu wersjach robota Robin Heart, ani tych nabytych w serii udanych doświadczeń w zakresie teleoperacji. Dzisiaj musimy przyglądać się temu, co robi się w robotyce medycznej w innych krajach na świecie.
Maszyna zamiast chirurga
Zdaniem ekspertów za jakiś czas robot może zresztą całkowicie lub prawie całkowicie zastąpić chirurga. Pokazała to seria eksperymentów przeprowadzonych w Johns Hopkins University.
Urządzenie o nazwie Smart Tissue Autonomous Robot (STAR) bez udziału człowieka przeprowadziło kilka prostych chirurgicznych procedur na zwierzęcych tkankach. Robot szczególnie dobrze radził sobie z czynnościami wymagającymi wielu powtórzeń tego samego ruchu i precyzji – informują naukowcy.
Jednym z zadań było połączenie dwóch odcinków jelita, co jak twierdzą badacze, jest szczególnie trudne – nawet niewielki błąd może prowadzić do nieszczelności i niebezpiecznych powikłań. Wyposażony w trójwymiarową kamerę robot potrafił przy tym, podobnie jak człowiek, dynamicznie zmieniać plan zabiegu zależnie od sytuacji.
– System STAR jest wyjątkowy, ponieważ to pierwszy robot, który potrafi dostosowywać się do sytuacji oraz planować operację na miękkich tkankach przy minimalnej interwencji człowieka – przekonuje jeden z autorów projektu, Hamed Saeidi.
Zdaniem naukowców takie systemy pozwolą na szerszy dostęp do zabiegów wysokiej jakości obarczonych mniejszym ryzykiem błędu.
Kleje na ranę
Choć do zasklepiania ran nadal wykorzystuje się głównie szwy, to od dłuższego czasu są stosowane do tego celu również różne kleje. Możliwości tych substancji rosną.
Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowali niedawno klej w spreju, który ma zapobiegać krwawieniom po zabiegach usunięcia polipów w obrębie okrężnicy. GastroShield można rozpylić w miejscu zabiegu z pomocą endoskopu. Żel tworzy wtedy twardą powłokę, która oprócz ochrony przed krwawieniem wzmacnia czasowo miejscową tkankę.
– Opracowaliśmy technologię, dzięki której żel łączy się z tkanką przez oddziaływania kowalencyjne, jonowe oraz fizyczne interakcje. Dzięki temu zapewnia przedłużoną ochronę przed komplikacjami, które mogły się pojawić w następstwie usunięcia polipa. Może też zabezpieczać inne rany w układzie pokarmowym – opowiada współautorka wynalazku, prof. Natalie Artzi.
Inteligentne nici
Również na MIT powstały niedawno szwy zdolne pełnić dodatkowe funkcje oprócz pomocy w fizycznym zamknięciu rany. Według twórców mogą one np. uwalniać leki oraz informować lekarza o ewentualnym stanie zapalnym.
Opracowane na bostońskiej uczelni nici wytwarza się ze zwierzęcego kolagenu, dzięki czemu z czasem samoczynnie się rozpuszczają. Włókna zostały ponadto pokryte specjalnym hydrożelem, w którym można umieścić różne dodatkowe cząsteczki (jak leki czy wskaźniki chemiczne), a nawet żywe komórki uwalniające terapeutyczne substancje.
– Uzyskaliśmy biologicznego pochodzenia szwy pokryte hydrożelem, który może działać jak rezerwuar dla czujników zapaleń czy leków, takich jak przeciwciała monoklonalne stosowane w leczeniu stanów zapalnych. Co ważne, hydrożelowa powłoka ma także zdolność do przechowywania komórek przez dłuższy okres – wyjaśnia prof. Giovanni Traverso, jeden z głównych autorów pomysłu.
Biodruk na skórze
Na początku marca zespół z Pennsylvania State University opisał zaawansowaną metodę, która ma pomagać w odtwarzaniu utraconej z różnych powodów skóry.
Badacze opracowali sposób drukowania z żywych komórek wielowarstwowej skóry o pełnej grubości, nawet zdolnej do tworzenia mieszków włosowych. Jak twierdzą, to pierwszy raz, kiedy udało się wydrukować skórę razem z tkanką podskórną.
Co więcej, specjalnie dostosowanej biodrukarki lekarz może używać w trakcie operacji. Nowa technika miałaby być wykorzystywana głównie w obrębie głowy i twarzy, choć można się spodziewać, że z czasem może znaleźć szersze zastosowanie. Na razie naukowcy przetestowali ją na szczurach.
– Chirurgia rekonstrukcyjna w leczeniu skutków urazów zwykle nie daje doskonałych rezultatów, pozostawiając blizny i trwałą utratę włosów. W naszej pracy pokazaliśmy uzyskaną techniką biodruku skórę szczurów z potencjałem do wytwarzania włosów. To krok w kierunku możliwości uzyskiwania naturalnie, estetycznie wyglądających rekonstrukcji części twarzy i głowy u ludzi – podkreśla kierujący pracami prof. Ibrahim T. Ozbolat.
Przeczytaj także: „Chirurgia robotowa zdominowała prostatektomię” i „Roboty to nie koraliki”.
