В Москве прошла презентация первого отечественного роботизированного комплекса, предназначенного для проведения хирургических вмешательств. И хотя это всего лишь опытная модель робота-хирурга, российская система оказалась значительно компактнее легче, точнее и дешевле наиболее известного в мире робота-ассистента Да Винчи.

Шедевр 21 века

Роботическая хирургическая система Да Винчи на протяжении последних десяти лет остается самым дорогим и высокотехнологичным медицинским инструментом. В США работает свыше пяти тысяч подобных устройств, с помощью которых ежегодно производится 653 тысячи операций. В странах Евросоюза насчитывается около 600 роботов-хирургов, в странах Азии – 400. В Российской Федерации таких комплексов всего 27. Объем рынка роботической хирургии в 2015 году оценивался в 2 млрд долларов, при этом ежегодный прирост составлял 20%. По оценкам, к 2024 году рынок медицинской робототехники достигнет 14 млрд долларов.

Робот-ассистированная радикальная простатэктомия – наиболее популярная роботическая хирургическая операция во всем мире. Статистика свидетельствует, что более 90% всех операций, выполненных за последнее десятилетие с применением системы Да Винчи – операции по удалению предстательной железы при ее злокачественном поражении, иначе говоря – при раке простаты. Остальные 10% – резекция почки по поводу опухоли и отдельные вмешательства в других областях хирургии и гинекологии.

Российский опыт

В одной из крупнейших в России государственных урологических клиник МГМСУ в Московской городской клинической больнице им. С.И. Спасокукоцкого № 50 накоплен значительный опыт использования роботических систем. С 2008 года в клинике выполнено более тысячи робот-ассистированных операций. И это единственная клиника России, где установлено два робота Да Винчи.

Как правило, с применением робота-хирурга проводятся интервенционные вмешательства пациентам с раком простаты на различных стадиях – еженедельно выполняется не менее 8 радикальных простатэктомий. Роботическую технику используют врачи при лечении опухолей почек, пластических операциях на мочеточниках, пролапсе гениталий.

Столичная программа квотирования операций на предстательной железе позволила сотням москвичей получить лечение бесплатно. На сегодняшний день уже 79% пациентов предпочитают робот-ассистированные операции, позволяющие добиться повышенной точности. То же самое касается и предпочтений врачей.

«Ни один врач, ушедший из лапароскопии в робот-ассистированную хирургию, назад не вернулся», – говорит завкафедрой урологии МГМСУ, член президиума Российского общества урологов Дмитрий Пушкарь.

Большой стране – маленький робот

Российский робот-хирург пока существует в единственном экземпляре. Действующую отечественную роботизированную систему разработчики впервые представили журналистам4 апреля 2017 года. Пусть доступными для изучения были лишь железные руки робота – все остальное было затянуто белыми чехлами, чтобы сохранить в секрете ноу-хау – специалисты уже сравнивают его появления с полетом Юрия Гагарина в космос.

Работа по созданию первого российского робота-хирурга велась 3,5 года. В его создании принимали участие коллективы ученых из 22 научно-исследовательских институтов. Свою поддержку проекту оказали Федеральное агентство научных организаций, Министерство здравоохранения РФ, Фонд «Сколково» и другие.
Созданный в результате совместных усилий робот-хирург оказался в 5 раз легче американского Да Винчи, который весит больше тонны. К тому же новый прибор получился более компактный – все агрегаты можно поместить в один чемодан, и с таким багажом отправиться оперировать в любой уголок страны. К тому же новый робот гораздо дешевле своего предшественника, цена которого доходила до 2,5–3 млн долларов.

Но самое главное – российский ассистент хирурга в 10 раз точней «американца», благодаря чему с ним гораздо удобнее работать, оперируя, например детей. Это уже не аналоговая, а цифровая система с точностью до 5 микрон, подстраивающаяся под конкретные руки конкретного доктора. В ходе операции на отечественном комплексе больной теряет не более 20-50 мл крови, и в 84% урологических операций врачу удается сохранить мужчине потенцию.

Заместитель Министра здравоохранения России Сергей Краевой, презентуя отечественную разработку, отметил, что менее инвазивная и менее травматичная техника теперь «делает погоду», позволяет остановить кровотечение или удалить во время операции только то, что нужно, сохраняя таким образом пациенту полноценную качественную жизнь.

Директор Департамента развития фармацевтической и медицинской промышленности Минпромторга Ольга Колотилова заметила, что Фонд развития промышленности выделит для продвижения проекта 5% заём, поскольку из 400 проектов разработка в области робот-асисстированной хирургии считается самой перспективной. В частности, Китай и Финляндия уже заявили о своей заинтересованности в сотрудничестве в рамках проекта. Настало время придумать машине романтическое имя, считают врачи.

Когда роботы разойдутся по клиникам?

Скоро ли отечественная разработка попадет в столичные больницы? Дмитрий Пушкарь говорит, что потребуется еще два года на то, чтобы завершить все этапы испытаний. Но кто сядет за консоли робота? Где взять кадры?

По словам доцента МГМСУ Константина Колонтарева, руководство наиболее продвинутых клиник хорошо понимает необходимость нововведений и обучения передовым методикам врачей. В клинике ГКБ №50 уже есть опыт обучения врачей манипуляциям с роботом Да Винчи.

Межгосударственная ассоциация последипломного образования проводит для врачей-хирургов как краткосрочные курсы, так и долгосрочные программы обучения работе с системой. С 2015 года уже подготовлено 15 хирургов. В 2017 году их будет еще больше, поскольку робот-ассистированная хирургия будет включена в программу всех врачей-урологов, всех ординаторов.

Стремительно развивающееся хирургическое направление медицины Израиля достигло больших высот, благодаря чему количество зарубежных пациентов возрастает с каждым годом. Применение новейших современных технологий в позволяет проводить высокоточные, малотравматичные и, в то же время, эффективные оперативные вмешательства. К таким технологиям относится роботизированная система «Да — Винчи» — это разработка Американского космического агентства НАСА, которая позволяет проводить сложнейшие хирургические операции дистанционным способом. Первоначально робот «Да – Винчи» был разработан для проведения оперативных вмешательств астронавтам в космосе.

Робот-хирург Da-Vinci в Ассуте

На сегодняшний день робот–хирург Da-Vinci широко используется для проведения малоинвазивных операций на почках, печени, предстательной железе, матке, желудке.

Хирурги крупнейшей клиники «Ассута» имеют большой опыт успешно проведенных операций при помощи роботизированной системы «Да- Винчи».

Хирургическая система «Да — Винчи»

Робот – хирург «Да – Винчи» — это система, включающая в себя консоль управления, монитор, хирургические инструменты, миниатюрные камеры, четыре «руки» робота, вращающиеся на 360 градусов, которые находятся во время манипуляций в операционном поле и передают увеличенное практически в 12 раз изображение на монитор.

Принцип работы роботизированной системы «Да — Винчи» заключается в дистанционном управлении хирургом процессом оперативного вмешательства. До операции специалист – хирург вводит в компьютер точные данные пациента и операционного поля. В ходе хирургического вмешательства врач, находящийся у компьютера задает команды и контролирует процесс операции на видеомониторе.

• Пластика митрального клапана
• Операция по восстановлению сосудистого кровоснабжения сердечной мышцы (реваскуляризация миокарда)
• Удаление патологического очага, провоцирующего нарушения нормального ритма сердечных сокращений (абляция тканей сердца)
• Установка электрокардиостимулятора сердца

Также хирургическая система «Да Винчи» используется нейрохирургами клиники «Ассута» для – замены межпозвоночных дисков.

Хирургическая роботизированная система «Да – Винчи» регулярно совершенствуется, благодаря чему в скором времени станет возможным проведение абсолютно любых операций при помощи робота – хирурга. Более того, модель следующего поколения будет отличаться от своего предшественника меньшими габаритами, а также некоторыми функциональными параметрами (например, сократиться площадь раневой поверхности).

Робот-хирург «Да-Винчи» в Ассуте

Хирургическая система da Vinci представляет собой сложную роботическую платформу, предназначенную для расширения возможностей хирурга. Система состоит из трех консолей: консоли хирурга, консоли пациента и консоли технического зрения.

Консоль хирурга является панелью управления всей системы и местом работы оператора, осуществляющего управление тремя инструментами-манипуляторами и камерой тележки пациента при помощи двух джойстиков и ножных педалей.

Движения рук хирурга полностью копируются джойстиками и передаются на манипу­ляторы, нивелируя тремор и обеспечивая возможность прецизионной диссекции. Ножные педали обеспечивают активацию процесса коагуляции (система оснащена как монополярным, так и биполярным типом коагуляции), переключение между рабочими манипуляторами и камерой, а также фокусировку оптической систе­мы. При помощи консоли хирург обладает возможностью удаленного управления системой, таким образом, консоль может быть расположена за пределами опера­ционной.

Эффект присутствия обеспечивается оптической системой, состоящей из двух параллельных камер, передающих изоли­рованное изображение для каждого глаза. При этом передаваемое изо­бражение является трехмерным, что позволяет хирургу определять объемное положение органов и тканей пациента в пространстве. Каждая камера осна­щена собственным источником света, имеет собственную панель управления. Для получения реального 3D-изображения одним из компонентов высоко­технологичной оптической системы служит синхронизатор, обеспечивающий равномерное восприятие изолированных сигналов обоими глазами хирурга. Связь хирурга с операционной обеспечивается при помощи микрофона и динамиков, расположенных как на консоли хирурга, так и на тележке паци­ентка, находящейся в операционной.

Тележка пациента несет на себе рабочие манипуляторы и находится в непосредственном контакте с пациентом во время выполнения всей проце­дуры.

Для выполнения роботической хирургии используют инструменты EndoWrist, созданные по образцу человеческого запястья и обладающие семиградусной свободой движения, превосходящей объем движений кисти чело­века. Набор инструментов EndoWrist включает разнообразие зажимов, игло­держателей, ножниц, монополярных и биполярных электрохирургических инструментов, скальпелем и других специализированных инструментов (всего более 40 типов).
Инструменты EndoWrist могут иметь диаметр 5 или 8 мм. Важная особенность – четкое ограничение использования инструментария. Каждый инструмент может быть применен лишь 10 раз, при этом при смене инструментов интерфейс распознает тип нового инструмента и число его использований.

Дополнительное оборудование, необходимое для выполнения оперативно­го пособия, располагается на стойке оборудования и включает инсуффлятор, коагулятор, источник света, аспиратор и ирригатор. Также на стойке расположен дополнительный монитор для ассистента и компоненты оптической системы.

«Главное отличие самурая от хирурга в том,

что когда он разрезает живот, то знает точно – зачем.»

Писатели, создающие свои произведения в жанре фантастики, описывали хирургию будущего в исполнении полностью роботизированных систем, не требующих участия человека в принципе – только лишь в качестве пациента. У роботизированной хирургии большое будущее, поскольку она позволяет резко повысить выживаемость прооперированных пациентов по многим причинам, в т.ч. малые потери крови, минимальные повреждения тканей тела при операциях, практически полное отсутствие рисков инфицирования, гарантированная застрахованность от ошибок человека-хирурга. Последнее мне лично особенно импонирует – робот не умеет ошибаться и не позволит ошибиться человеку. Роботизированная хирургия получила свое развитие гораздо раньше, чем большинство из вас, читатели, могут предполагать – все началось еще в 1985 году…

Футуристический робот-хирург

Первой разработкой в области роботизированной хирургии стал робот-манипулятор Stanford arm, созданный в 1972 году американским изобретателем Виктором Шейнманом – это был первый в мире полностью электрический манипулятор, управляемый дистанционно.

Первый роботизированный манипулятор

Изначально Шейнман предполагал внедрить свое изобретение на промышленных сборочных конвейерах, поэтому продал свою разработку крупнейшему американскому разработчику промышленных манипуляторов – компании Unimate.

Робот-манипулятор «Пума-650»

Предназначенная для хирургических операций модификация этого робота, созданная на базе Stanford arm компанией Unimate при финансовой поддержке автомобильного гиганта General motors получила название Puma-650 — первая хирургическая операция с его использованием (нейрохирургическая биопсия) была успешно проведена в 1985 году в США.

Хирургический робот ProBot

Следующим роботизированным хирургическим прибором стал робоманипулятор ProBot, созданный в Имперском колледже Лондона в 1988 году и предназначенный только для операций на предстательной железе – первая операция с его применением проведена в том же году доктором Натаном Сентхилом в лондонской больнице Св. Томаса и прошла успешно.

Хирургический робот Robodoc

В 1986 году научно-исследовательский центр IBM имени Томаса Дж. Уотсона совместно с Университетом Калифорнии города Дэвис разработали роботизированную систему, предназначенную для эндопротезирования тазобедренного сустава – этот робот-хирург получил название Robodoc.

Следующая роботизированная система манипулирования, получившая название Zeus, была создана по заказу американского авиакосмического агентства NASA – цель заказа заключалась в создании программируемого автоматического манипулятора, способного выполнять некоторые задачи в открытом космосе вне орбитальной станции. Медицинская модификация робота Zeus (Зевс), предназначенная для проведения хирургических операций и разработанная совместно американскими компаниями Hermes control center и Socrates Telecollaboration, оснащалась тремя руками-манипуляторами – одна из них выполняла функции эндоскопа, что позволяло проводящему операцию хирургу видеть оперируемый орган, два других манипулятора становились «руками» хирурга, управляющими различными хирургическими инструментами.

Прототип Zeus был продемонстрирован медицинским кругам в 1995 году, в течение двух последующих лет робот тщательно тестировался в лабораторных условиях. Первая выполненная им операция – коронарное шунтирование – была проведена в 1998 году. В последующие два года проектировщики робохирурга из компании Computer Motion, Inc, приобретшие права на него, оснастили «Зевса» 28-ю различными хирургическими инструментами для его манипуляторов, в знак признания его медицинских характеристик Zeus был официально разрешен для проведения операций в США – соответствующее разрешение было предоставлено его производителям ФДА, федеральным агентством по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами США.

Робот хирург «Да Винчи»

В начале 90-х Стенфордский институт SRI International получает заказ от армии США на разработку хирургического робота, способного оперировать пациентов под дистанционным управлением хирургов. Разработанные в рамках этого заказа технологии в 1994 году были объединены воедино ученым-робототехником Фредериком Моллом, впоследствии основавший компанию Intuitive Surgical Devices, Inc, главным продуктом которой стал широко известный сегодня робот-хирург «Да Винчи». Прототипами этого робохирурга были роботы «Ленни» и «Мона», также названные в честь Леонардо да Винчи. Первые модели робохирурга «Да Винчи» поступили в медицинские учреждения Европы в 1999 году, после одобрения ФДА в 2000 году – в медучреждения США.

Время с 2000 по 2003 годы два производителя робохирургов Zeus и Da Vinci, обладающих равными техническими характеристиками и возможностями, провели в судебных тяжбах между собой по взаимным обвинениям в нарушении патентного права. Наконец в 2003 их руководители решили прекратить тяжбы и объединить компании в одну, поскольку судебные разбирательства принесли серьезные убытки обеим сторонам. Компания Intuitive Surgical Devices, Inc поглотила Computer Motion, Inc, дальнейшая разработка и производство робохирурга «Зевс» прекращена – все существующие по нему наработки направлены на дальнейшее совершенствование робота-хирурга «Да Винчи».

Манипуляторы, управляющие роботом-хирургом

Роботизированная хирургическая система «Да Винчи» состоит из двух основных блоков – первых из них, операционный, вес которого 5 тонн, оснащен тремя или четырьмя «руками»-манипуляторами, второй консольный блок предназначен для хирурга, управляющего манипуляторами. Три операционных манипулятора представляют собой универсальные держатели хирургических и электрокоагуляционных инструментов, разработанных специально для этого робота, последний манипулятор оборудован двумя эндоскопическими видеокамерами, передающими изображение на операционную консоль хирурга. Во время операции хирург размещается у консольного блока, отслеживая ход оперативного вмешательства через стереоскопические (3D) окуляры, управляя двумя хирургическими манипуляторами при помощи рук, правой ногой – электрокоагуляционным манипулятором, левой – манипулятором с эндоскопическими камерами.

Программное обеспечение «Да Винчи» переводит движения хирурга вне зависимости от усилия, приложенного к рукояткам управления, в движения многократно меньшей силы, что позволяет выполнять операции на крайне малом пространстве и через минимально возможные отверстия в человеческом теле – диаметр отверстий под каждый манипулятор равен диаметру обычного карандаша. Стоимость робохирурга «Да Винчи», в зависимости от числа манипуляторов, составляет порядка 1 500 000 – 2 000 000 $ США.

Миниатюрные хирургические инструменты робота-хирурга

При целом ряде современных преимуществ оборудование для роботизированной хирургии слишком громоздко и массивно, стоит очень и очень недешево. В ближайшие годы, в особенности, когда истекут сроки действия патентов, принадлежащих производителю робохирурга «Да Винчи», на медицинском рынке появится сразу несколько более совершенных, миниатюрных и относительно дешевых (раз этак в десять!) хирургических роботизированных манипуляторов. И только тогда роботизированная хирургия перестанет быть дорогостоящей и редкой медицинской услугой, а высококвалифицированные хирурги из любой точки Земли смогут проводить операции удаленно, не тратя времени на дорогу – операционный блок в одной точке нашей планеты, управляющий консольный блок в другой, связь между приборами ведется по телекоммуникационным каналам.