Идея создания механического хирурга давно обсуждалась в научной фантастике. Конечно, на практике, до воплощения их идей о роботе, самостоятельно проводящем сложные операции, да еще и диагноз ставящем, еще далеко, но роботы-хирурги уже существуют.
Первое применение робота для проведения хирургического вмешательства состоялось в 1985 году. Это был не робот из фантастического романа, а манипулятор PUMA 200, созданный компанией General Motors для работы на конвейере. Манипулятор использовался для точного позиционирования хирургического инструмента при операции на мозге. Операция прошла удачно, но из юридических соображений фирма запретила дальнейшие эксперименты с использованием робота.
Не совсем правильно называть роботами роботов-манипуляторов, но это название так прочно закрепилось за ними…
В 1988 году англичане Джон Уикхем и Брэйн Девис представили систему PROBOT разработанную для малоинвазивной операции по резекции предстательной железы.
Спустя год Говард Пол, Уильям Баргар и специалисты из IBM начали разработку настоящего Рободока (ROBODOC). Помощь робота понадобилась при эндопротезировании суставов. В середине 80 годов появились новые материалы для изготовления имплантов. Они врастали в костную ткань и могли служить десятки лет, в отличие от быстро разрушавшихся изделий предыдущего поколения. Импланты были очень перспективны, но при их установке требовалась очень точная подгонка посадочного места. Ручная обработка кости пациента с необходимой точностью была невозможна. Рободок по устройству был специализированным фрезерным станком с ЧПУ. Небольшая фреза по заложенной программе обрабатывала место установки импланта. Точность реза достигала 0,5 мм. Ручная обработка в лучшем случае была на 30% менее точной. Надо сказать, что работа по внедрению этой прогрессивной технологии затянулась. Только в 2008 году завершились доработки и испытания устройства, после чего Рободок был одобрен FDA. Подобные устройства также были разработаны в Англии и Франции, а усовершенствованные варианты их используются и в настоящее время.
Большой путь прошли роботы манипуляторы. Во многом произошло это благодаря американскому оборонному агентству DARPA. У американских военных появилась идея создания системы дистанционной хирургии, чтобы хирург мог проводить операции вблизи линии фронта, сам при этом оставаясь в безопасности вдалеке от военных действий. Пробовали приспособить для этого манипуляторы спроектированные для космических исследований, но они не оправдали надежд, и пришлось объявлять конкурс на разработку новых прототипов.
До начала 90 годов прошлого века DARPA финансировало исследования. После этого перспективность проекта была поставлена под сомнение из-за задержки сигнала управления. Существовавшая тогда связь не могла технически обеспечить необходимую скорость и пропускную способность канала связи.
Однако, усилия разработчиков не пропали даром. На один из последних выделенных агентством грантов Юлан Ванг из Калифорнийского университета разработал роботизированный лапароскоп Эзоп (AESOP). Чуть позднее устройство было оснащено голосовым управлением, и теперь хирург при проведении операции мог управлять лапароскопом без помощи ассистента. Вот и первый вполне себе робот-хирург, пока, правда, только ассистент…
Ванг организовал компанию Computer Motion Inc. В 1995 году компания объединила Эзопа с двумя манипуляторами, непосредственно управляемыми хирургом. Манипуляторы могли отфильтровывать тремор рук и масштабировать амплитуду движений. Таким образом была создана система Зевс (ZEUS), способная осуществлять высокоточные операции под непосредственным контролем оператора. И к тому времени была решена проблема дистанционного управления, так что Зевс позволил провести первую трансатлантическую операцию. Хирург находящийся в Нью-Йорке провел операцию по удалению желчного пузыря пациенту, находившемуся во Франции (г. Страсбург).
В 1999 году появилась схожая с Зевсом хирургическая система Да Винчи. За основу был взят телеманипулятор Black Falcon профинансированный DARPA и существовавший в виде прототипа. За разработку взялась фирма Intuitive Surgical.
Некоторое время Зевс конкурировал с Да Винчи. В 2003 году фирмы объединились в Intuitive Surgical Inc., и все силы были брошены на развитие проекта Да Винчи. Это решение принесло замечательные результаты. Да Винчи продолжил совершенствоваться и стал одним из самых популярных в мире. На март 2021 года было поставлено более 6 тысяч таких систем разных поколений. Работа над проектом продолжается и поныне. Совершенствуется система, разрабатываются новые манипуляторы и инструменты, растет количество операций, при которых применяется Да Винчи.
Что дальше?
Современные модели роботов-манипуляторов кардинально отличаются от аппаратов первого поколения. Человек-оператор управляет действиями робота не непосредственно, а через компьютеризированный аппаратный комплекс. Вычислительные мощности современных потомков Да Винчи позволяют совершать невероятные манипуляции и проводить сложнейшие операции в ограниченном пространстве, причем инструменты проникают к месту операции через проколы менее 10 мм. Хирург при этом контролирует процесс через трехмерные мониторы дополненной реальности. Благодаря роботам появилась возможность проводить малоинвазивные операции используя навыки обычной открытой хирургии. Также они нивелируют большую часть сложностей манипулирования введенными через минимальные проколы инструментами. Масштабирование движений хирурга позволяет проводить микрохирургические операции с недоступной прежде точностью. Пока все вполне оптимистично.
Что же не так?
У роботов достаточно много недостатков. Роботы дороги, сложны в эксплуатации. Рабочие части манипуляторов (которые вступают в контакт с человеком) имеют малый срок службы. Стерилизация и особенности их конструкции снижают кратность применения, оборудование быстро приходит в негодность. Несмотря на большие вычислительные мощности, количество манипуляций, которые робот может совершать самостоятельно крайне невелико. В основном это перемещение камер и корректировка положения манипуляторов. Автономно, по заданной программе, работают устройства типа Рободока. Они могут жестко привязываться к кости пациента и дальше работать по координатной сетке. В случае мягких тканей их постоянное перемещение заставляет непрерывно корректировать действия инструментов в ручном режиме. Большие надежды возлагаются на искусственный интеллект, который теоретически мог бы взять на себя роль оператора, но работы в этом направлении только ведутся. В экспериментах вне реальных операций уже получается наложение швов под полным контролем ИИ.
Очень интересна разработанная компаниями Google и Ethicon информационная система Verb Surgical. Она предназначена для сбора и обработки информации по всем проводящимся с помощью роботизированных систем операций, включая истории болезней оперированных пациентов. Возможно, именно такой подход приведет к осуществлению мечты фантастов, и мы увидим настоящего робота хирурга в недалеком будущем.
Если вам или вашим близким нужна помощь в реабилитации после перенесенного заболевания или травмы, обратитесь в нашу сеть центров "Доброта". Наши специалисты имеют многолетний опыт реабилитации пожилых людей, ухода за ними и подготовки к предстоящим операциям. Посетите наш сайт или позвоните по телефону: 8(495)136-97-87 и выберите наиболее подходящий пансионат нашей сети.