Роботизированный комплекс «Да Винчи»

Как устроена система Да Винчи

Во все времена хирурги мечтали о том, чтобы забраться вместе с инструментами через маленький разрез внутрь человеческого тела, включить там свет и аккуратно сделать свою работу, не задевая здоровых органов. Вместо этого приходится чуть ли не выворачивать больного наизнанку, чтобы добраться до крошечной железы или спрятанного в глубине опухоли. Неудивительно, что такой популярностью пользовались филиппинские знахари-хилеры, которые якобы умели проникать голыми руками через кожу, извлекать оттуда больные органы, не оставляя после операций никаких рубцов. Жаль, что они оказались мошенниками…

Хирургия и технический прогресс

Техническое оснащение операционных за последние годы претерпело кардинальные изменения. Они наполнились электронными приборами, контролирующими параметры жизнедеятельности больного в режиме реального времени. Волоконная оптика, светодиоды, цифровое управление вызвали бурное развитие лапараскопии. Рано или поздно эти факторы должны были объединиться и вывести оперативную медицину на новый уровень.

Это произошло около 1990 года, когда появились на свет первые роботизированные хирургические комплексы.  Da Vinci на сегодняшний день – самый совершенный образец этих высокотехнологичных устройств. Ради упрощения его называют роботом, хотя это и неверно – функционировать без участия человека он не способен. Но и самый искусный врач не сможет настолько точно, аккуратно и с минимальными потерями крови провести операцию в самых труднодоступных местах человеческого тела без помощи da Vinci. Можно смело утверждать, что он является материальным воплощением главного принципа медицины: «Не навреди!».

Общие принципы работы робота da Vinci

Хирург проникает к больному органу через одно или несколько минимальных разрезов на теле пациента. Это особенно важно при урологических, кардиологических и гинекологических операциях. Для работы используют специально разработанные инструменты и оптоволоконную оптику. Врач видит увеличенное изображение операционного поля и управляет инструментами посредством манипуляторов. Связь между ними и исполнительными механизмами осуществляется через цифровой интерфейс. Это очень упрощенное описание того, что на самом деле происходит во время операции с использованием робота. Но из него уже понятно, что в состав системы входя три основных элемента:

• стойка пациента;
• консоль хирурга;
• оптическая система.

Каждый компонент взаимосвязан с другими, а вместе они и составляют знаменитый роботизированный комплекс, при помощи которого сегодня во всем мире совершается одна операция каждую минуту.

Стойка пациента

Рабочий орган робота da Vinci представляет собой высокую консоль с закрепленными на ней четырьмя манипуляторами. Три из них предназначены для инструментов, четвертый для камеры и подсветки.

Операции производятся специально разработанным набором миниатюрных инструментов EndoWrist. В его составе 40 разновидностей скальпелей, держателей, пинцетов, зажимов и электродов размером 5 или 8 мм. Манипулятор с инструментом обеспечивает 7 степеней свободы под углом до 90 градусов, что для человеческой руки недостижимо. Каждый предмет можно использовать не более 10 раз, это число автоматически контролируется при их замене.

Камера представляет собой трехжильный оптоволоконный кабель, освещение подается по одной его ветви, две других служат для получения изображения. Исходная картинка преобразуется в цифровой код, который в консоли хирурга преобразуется в трехмерное изображение.

Консоль хирурга

Рабочее место оперирующего врача отдаленно напоминает игровую консоль. Он сидит в удобном кресле, лицо плотно прижато к специальному мягкому обрамлению экрана, ноги стоят на педалях управления кровоотсосом и степенью увеличения камеры. Но главное –  руки хирурга. Они вдеты в своеобразные перчатки-джойстики, позволяющие манипулировать инструментами. Одному миллиметру их перемещения соответствуют несколько сантиметров движения руки врача. Даже если она дрогнет, скальпель никак на это не отреагирует. В этом огромное преимущество роботизированный системы da Vinci над операциями «вживую».

Оптическая система

Изображение на экране стереоскопично, что обеспечивает врачу объемное восприятие операционного поля. Камера способна удаляться и приближаться к объекту съемки и менять ракурс. Обеспечивается HD-качество высокой четкости. Операция проводится словно под микроскопом, видны мельчайшие детали органов и движения инструментов. Хороший хирург чувствует пациента пальцами, потому главная трудность для при освоении робота – отсутствие тактильных ощущений. Оптическая система da Vinci практически полностью заменяет физический контакт с объектом операционного воздействия.

Автоматика робота поддерживает постоянный зазор между инструментом и живой тканью. Это позволяет выполнять операции даже на бьющемся сердце. При этом хирург видит неподвижное изображение и работает спокойно, не опасаясь задеть не вовремя подвернувшийся сосуд. Без оптической системы и ее программного обеспечения это совершенно невозможно.

Развитие технологии da Vinci

Накопление опыта инвазивных операций с использованием роботизированного комплекса потребовало совершенствования его конструкции. В 2014 г. на смену модели Si пришел обновленный робот с маркировкой Xi. В него внесены изменения, кардинально повышающие точность работы хирурга и повышающие шансы больного на выздоровление. К ним относятся:

• Новая оптическая 3D-система высокой четкости, не требующая предварительной настройки по балансу белого цвета, калибровки и фокусировки.
• Визуализация состояния сосудов, желчных протоков и воздействия на них препаратов крови во флуоресцентном свечении.
• Ввод в систему данных МРТ и других результатов исследований в реальном времени.
• Облегченная камера может быть установлена на любом манипуляторе.
• Повышенная чувствительность джойстиков позволяет врачу совершать естественные движения рук во время операций, что повышает вероятность ее успеха.
• Робот da Vinci Xi поддерживает взаимодействие с системами EndoWrist, служащей для разрезания, герметизации и сшивания тканей.
• Единый источник энергии управляет всеми используемыми инструментами.
• Робот теперь комплектуется тренажером-симулятором, который позволяет персоналу оттачивать свои навыки пользования инструментами и взаимодействие в ходе операции.

Перспективы робота da Vinci

Роботизированная хирургия сводит к минимуму влияние на ход операции человеческого фактора. Врач и пациент – живые люди, их организмы и нервные системы по-разному реагируют на внешние воздействия, особенно такие стрессовые, как хирургическое вмешательство. Чем меньше разрез, тем скорее и безболезненнее будет выздоровление, но и тем сложнее работать врачу. Малейшее неверное движение приводит к необратимым результатам.

Не нужно забывать, что da Vinci – это всего лишь большой и сложный инструмент в руках хирурга, он сам не выполняет никаких действий, все зависит от опыта и таланта человека, который им управляет. Постоянный рост числа роботизированных операций в Южной Корее доказывает, что за этой технологией будущее.