A cura di Michela Bogliolo

Robot e medicina, il futuro passa di qui

La medicina ha davvero bisogno della robotica? Ripercorriamo step by step i passi avanti fatti dalla robotica in ambito medico.

Prima di andare a vedere quando è stato introdotto il primo robot chirurgico vediamo di spiegare cosa significa Robot Assisted Surgery: è una branca dell’ingegneria medica che sviluppa robot chirurgici che consentono all’operatore di eseguire un intervento chirurgico a distanza, utilizzando un robot in grado di compiere delle manovre comandate in modo semi-autonomo. Spesso questa applicazione, non ristretta al solo campo medico, ma vista in una visione più ampia, viene definita come Teleoperazione, che significa propriamente comandare un dispositivo, un sistema o un robot a distanza. Questa distanza può variare da alcuni centimetri (micro manipulation) fino a milioni di chilometri (applicazioni spaziali).

Quando parliamo di queste soluzioni chirurgiche, la maggior parte di noi pensa che siano invenzioni non antecedenti al XXI secolo e invece ci sbagliamo.

Un po’ di storia

Partendo dalle origini della teleoperazione, il primo sistema teleoperato fu costruito dopo la seconda Guerra Mondiale (1948) da Ray Goertz, per proteggere i lavoratori dalle radiazioni, garantendo allo stesso tempo una precisa manipolazione dei materiali. Proprio in questo periodo, vennero definiti due concetti adesso fondamentali in teleoperazione e chirurgia robotica, ovveromaster e slave”. Nel primo caso si intende il dispositivo gestito direttamente dall’operatore stesso, nel secondo quello che risponde, ovvero replica i movimenti dell’operatore. Perché ci siamo addentrati in queste definizioni tecniche? Perché proprio da questi due concetti fondamentali si può comprendere al meglio quali siano i punti di forza della chirurgia robotica teleoperata, come funziona e soprattutto che un robot chirurgico non può lavorare in modo completamente autonomo, ma è un mezzo di supporto, dietro al quale c’è sempre la figura del chirurgo a comandare e controllare l’intero sistema.

Anni Cinquanta

La storia della chirurgia robotica ha inizio alla fine degli anni Cinquanta (è curioso notare che siamo molto vicini alla prima invenzione di dispositivo teleoperato) con il dispositivo RAMS –Robotic Assisted Micro Surgery, messo a punto dal Pentagono, in grado di eseguire delle operazioni di microchirurgia da postazioni remote per i feriti di guerra. È proprio in questo periodo che siamo entrati nella vera e propria era robotica, in cui il chirurgo per la prima volta è in grado di compiere operazioni chirurgiche non più direttamente con le sue mani ma utilizzando bracci robotici, rimanendo seduto di fronte ad una consolle.

Fine anni Ottanta

Visto il grande successo, negli anni a venire, nel 1985 fu costruito il primo vero e proprio robot chirurgico Puma 560, utilizzato non in occasioni belliche, ma per eseguire biopsie neurochirurgiche.

Inizio anni Duemila

Da allora sono stati fatti numerosissimi passi avanti in chirurgia robotica, fino ad arrivare nel nuovo secolo con tre nuove invenzioni di due aziende produttrici statunitensi, Computer Motion e Intuitive Surgical, che per anni si sono contese il mercato mondiale. La prima ha inventato AESOP e ZEUS, entrambi con approvazione FDA (Food and Drug Administration).

AESOP presentava un solo braccio robotico con annesso un endoscopio; attraverso dei pedali o la voce si poteva attivare un software che permetteva ai medici di controllare l’endoscopio lasciando loro le mani libere per eseguire l’operazione chirurgica. ZEUS invece più recente, rispetto al precedente, presenta, oltre all’endoscopio, anche due bracci per manovrare bisturi e strumenti chirurgici e comprende ha un display video e una postazione computer.

La seconda azienda brevettò il famosissimo da Vinci, tutt’ora utilizzato in innumerevoli ospedali anche italiani. Questo robot chirurgico attualmente possiede quattro bracci: tre per gli strumenti chirurgici e uno per la telecamera con due lenti, che viene inserita all’interno del paziente per consentire al chirurgo di avere una visione completa in stereoscopia dalla console. Il chirurgo, in questo caso, rimane seduto nella propria postazione e guarda nei mirini per esaminare le immagini 3D, che sono proiettate dalla telecamera inserita all’interno del paziente, e controlla gli strumenti sorretti dai bracci robotici, i quali a loro volta sono manovrati in tempo reale da due pedali e un joystick.

Come in tutte le occasioni della vita quotidiana, aiutarsi a vicenda e far forza comune ti porta a grandi successi, soprattutto in tecnologia e innovazione; Computer Motion e Intuitive Surgical avevano ben chiaro questo, tanto che nel 2003, da agguerritissime avversarie, hanno deciso di fondersi insieme per dare origine ad un’unica compagnia, la Intuitive.

Perché usare i robot chirurgici? Vantaggi e Svantaggi

Immagino che arrivati a questo punto tutti ci chiediamo ma perché usare robot chirurgici così sofisticati, quali sono i vantaggi e gli svantaggi? Partiamo certamente dai punti di forza. Pensiamo alla fase post operatoria, spesso molto lunga per via di operazioni molto invasive, con l’utilizzo di un robot chirurgico si riduce grazie alla possibilità di eseguire delle micro-incisioni, limitando il trauma per i pazienti, il rischio di complicazioni, il tempo di ricovero e consentendo di ritornare prima alla vita quotidiana. Sono, inoltre, sistemi altamente versatili che permettono di eseguire operazioni a distanza; a questo proposito è senz’altro emblematico ricordare della storica operazione eseguita nel 2001 da Jacques Marescaux, che per la prima volta eseguì un’operazione di colecistectomia a 6200 Km di distanza, il paziente si trovava a Strasburgo e il chirurgo a New York.

Infine, i robot chirurgici garantiscono una visione migliore delle strutture anatomiche garantendo un’immersione del chirurgo in uno spazio 3D ad alta risoluzione, invece che utilizzare le immagini e video 2D della tradizionale chirurgia invasiva.

Vi sono ancora tanti passi avanti che si dovranno fare per migliorare la mancanza di destrezza, di informazioni sensoriali (feedback di forza, di tatto e visivi) e i costi elevati di questi sistemi ma sicuramente possiamo dire di essere arrivati in una nuova era, quella in cui ci saranno sempre più robot chirurgici in sala operatoria.

 

Michela Bogliolo

A cura di Michela Bogliolo

Robot e medicina, il futuro passa di qui

La medicina ha davvero bisogno della robotica? Ripercorriamo step by step i passi avanti fatti dalla robotica in ambito medico.

Prima di andare a vedere quando è stato introdotto il primo robot chirurgico vediamo di spiegare cosa significa Robot Assisted Surgery: è una branca dell’ingegneria medica che sviluppa robot chirurgici che consentono all’operatore di eseguire un intervento chirurgico a distanza, utilizzando un robot in grado di compiere delle manovre comandate in modo semi-autonomo. Spesso questa applicazione, non ristretta al solo campo medico, ma vista in una visione più ampia, viene definita come Teleoperazione, che significa propriamente comandare un dispositivo, un sistema o un robot a distanza. Questa distanza può variare da alcuni centimetri (micro manipulation) fino a milioni di chilometri (applicazioni spaziali).

Quando parliamo di queste soluzioni chirurgiche, la maggior parte di noi pensa che siano invenzioni non antecedenti al XXI secolo e invece ci sbagliamo.

Un po’ di storia

Partendo dalle origini della teleoperazione, il primo sistema teleoperato fu costruito dopo la seconda Guerra Mondiale (1948) da Ray Goertz, per proteggere i lavoratori dalle radiazioni, garantendo allo stesso tempo una precisa manipolazione dei materiali. Proprio in questo periodo, vennero definiti due concetti adesso fondamentali in teleoperazione e chirurgia robotica, ovveromaster e slave”. Nel primo caso si intende il dispositivo gestito direttamente dall’operatore stesso, nel secondo quello che risponde, ovvero replica i movimenti dell’operatore. Perché ci siamo addentrati in queste definizioni tecniche? Perché proprio da questi due concetti fondamentali si può comprendere al meglio quali siano i punti di forza della chirurgia robotica teleoperata, come funziona e soprattutto che un robot chirurgico non può lavorare in modo completamente autonomo, ma è un mezzo di supporto, dietro al quale c’è sempre la figura del chirurgo a comandare e controllare l’intero sistema.

Anni Cinquanta

La storia della chirurgia robotica ha inizio alla fine degli anni Cinquanta (è curioso notare che siamo molto vicini alla prima invenzione di dispositivo teleoperato) con il dispositivo RAMS –Robotic Assisted Micro Surgery, messo a punto dal Pentagono, in grado di eseguire delle operazioni di microchirurgia da postazioni remote per i feriti di guerra. È proprio in questo periodo che siamo entrati nella vera e propria era robotica, in cui il chirurgo per la prima volta è in grado di compiere operazioni chirurgiche non più direttamente con le sue mani ma utilizzando bracci robotici, rimanendo seduto di fronte ad una consolle.

Fine anni Ottanta

Visto il grande successo, negli anni a venire, nel 1985 fu costruito il primo vero e proprio robot chirurgico Puma 560, utilizzato non in occasioni belliche, ma per eseguire biopsie neurochirurgiche.

Inizio anni Duemila

Da allora sono stati fatti numerosissimi passi avanti in chirurgia robotica, fino ad arrivare nel nuovo secolo con tre nuove invenzioni di due aziende produttrici statunitensi, Computer Motion e Intuitive Surgical, che per anni si sono contese il mercato mondiale. La prima ha inventato AESOP e ZEUS, entrambi con approvazione FDA (Food and Drug Administration).

AESOP presentava un solo braccio robotico con annesso un endoscopio; attraverso dei pedali o la voce si poteva attivare un software che permetteva ai medici di controllare l’endoscopio lasciando loro le mani libere per eseguire l’operazione chirurgica. ZEUS invece più recente, rispetto al precedente, presenta, oltre all’endoscopio, anche due bracci per manovrare bisturi e strumenti chirurgici e comprende ha un display video e una postazione computer.

La seconda azienda brevettò il famosissimo da Vinci, tutt’ora utilizzato in innumerevoli ospedali anche italiani. Questo robot chirurgico attualmente possiede quattro bracci: tre per gli strumenti chirurgici e uno per la telecamera con due lenti, che viene inserita all’interno del paziente per consentire al chirurgo di avere una visione completa in stereoscopia dalla console. Il chirurgo, in questo caso, rimane seduto nella propria postazione e guarda nei mirini per esaminare le immagini 3D, che sono proiettate dalla telecamera inserita all’interno del paziente, e controlla gli strumenti sorretti dai bracci robotici, i quali a loro volta sono manovrati in tempo reale da due pedali e un joystick.

Come in tutte le occasioni della vita quotidiana, aiutarsi a vicenda e far forza comune ti porta a grandi successi, soprattutto in tecnologia e innovazione; Computer Motion e Intuitive Surgical avevano ben chiaro questo, tanto che nel 2003, da agguerritissime avversarie, hanno deciso di fondersi insieme per dare origine ad un’unica compagnia, la Intuitive.

Perché usare i robot chirurgici? Vantaggi e Svantaggi

Immagino che arrivati a questo punto tutti ci chiediamo ma perché usare robot chirurgici così sofisticati, quali sono i vantaggi e gli svantaggi? Partiamo certamente dai punti di forza. Pensiamo alla fase post operatoria, spesso molto lunga per via di operazioni molto invasive, con l’utilizzo di un robot chirurgico si riduce grazie alla possibilità di eseguire delle micro-incisioni, limitando il trauma per i pazienti, il rischio di complicazioni, il tempo di ricovero e consentendo di ritornare prima alla vita quotidiana. Sono, inoltre, sistemi altamente versatili che permettono di eseguire operazioni a distanza; a questo proposito è senz’altro emblematico ricordare della storica operazione eseguita nel 2001 da Jacques Marescaux, che per la prima volta eseguì un’operazione di colecistectomia a 6200 Km di distanza, il paziente si trovava a Strasburgo e il chirurgo a New York.

Infine, i robot chirurgici garantiscono una visione migliore delle strutture anatomiche garantendo un’immersione del chirurgo in uno spazio 3D ad alta risoluzione, invece che utilizzare le immagini e video 2D della tradizionale chirurgia invasiva.

Vi sono ancora tanti passi avanti che si dovranno fare per migliorare la mancanza di destrezza, di informazioni sensoriali (feedback di forza, di tatto e visivi) e i costi elevati di questi sistemi ma sicuramente possiamo dire di essere arrivati in una nuova era, quella in cui ci saranno sempre più robot chirurgici in sala operatoria.

 

Michela Bogliolo