Technický vývoj robotické chirurgie

Robotická chirurgie v pojetí, v jakém ji známe dnes, je součástí moderní medicíny více než 20 let. Zatímco v euroatlantickém prostoru a následně pak především v jihovýchodní Asii zaznamenala rychlý a kontinuální rozvoj, v našich podmínkách prošla obdobím nadšení i rozpaků, aby se následně pozvolna stala (zatím nikoliv standardní) součástí naší chirurgie. Pokud krátce zrekapitulujeme historii, pak pravděpodobně prvním přístrojem splňujícím kritéria dnešního pojetí robotické chirurgie byl přístroj PUMA 200 (Programmable Universal Machine for Assembly), který byl do klinické praxe uveden v roce 1985 a byl určen k CT navigovaným neurochirurgickým stereotaktickým biopsiím. V roce 1988 byl představen systém PROBOT („prostate robot“), který byl používán k transuretrálním prostatektomiím, a v roce 1992 byl do klinické praxe zaveden systém RoboDoc, který byl určen ke zvýšení přesnosti frézování femuru při náhradě kyčelního kloubu s využitím CT informace o strukturálním charakteru skeletu.

Ačkoli počáteční aktivní robotické systémy ukázaly slibný potenciál inteligentních elektromechanických zařízení pro intraabdominální chirurgické výkony, hnací sílou vývoje laparoskopické robotické techniky byla myšlenka „telechirurgie“ − operování na dálku. Armáda Spojených států amerických vnímala potenciál medicínských robotických systémů a potřebu vyvinout chirurgický systém k použití na bojišti, který by mohl být vzdáleně ovládán chirurgem mimo oblast vojenského konfliktu. Řešením této problematiky byli pověřeni vědci ze Standford Research Institute a výzkumný tým NASA z Ames Research Center v Kalifornii. Z části těchto výzkumníků se pak zformovala skupina s přímým financováním společností Computer Motion Inc., která pokračovala ve vývoji robotických medicínských systémů v civilní komerční sféře. Výsledkem této spolupráce bylo představení prvního robotického systému pro intraabdominální chirurgii, kterému bylo v roce 1994 uděleno schválení Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv USA (FDA, Food and Drug Administration). Robot AESOP 100 (Automated Endoscopic System for Optimal Positioning) byl určen k ovládání kamery při laparoskopických výkonech. V roce 1996 byl představen inovovaný systém AESOP 2000 s hlasovým ovládáním kamery a v roce 1998 AESOP 3000 se zdokonalenou kinematikou mechanické ruky. V českých zemích se tento robotický systém objevil, jako vůbec první zařízení tohoto druhu, v roce 2000 na 1. chirurgické klinice Všeobecné fakultní nemocnice Univerzity Karlovy v Praze.

Vědecký tým ze Standford Research Institute (SRI) dále pokračoval ve vývoji systému pro armádní využití a v roce 1998 byl představen robot SRI M7 se dvěma robotickými rameny pro laparoskopické operování. Systém operujícímu chirurgovi umožnil vnímat sluchové, vizuální a především taktilní vjemy včetně síly nebo tlaku pociťovaného při řezu nebo manipulaci s orgány. M7 byl rovněž prvním systémem eliminujícím fyziologický třes ruky, navíc se schopností kompenzovat otřesy nebo turbulence, ke kterým by mohlo dojít v pohybujícím se vozidle nebo letadle. Systém vyžaduje fyzickou přítomnost kvalifikovaného technika, který dle potřeby mění chirurgické nástroje na robotických ramenech. V roce 2006 společnost SRI představila systém M7 v experimentu při akci Extreme Environment Mission Operations (NEEMO) vedenou NASA. Robot umístěný v podvodní laboratoři Aquarius 60 metrů pod hladinou u pobřeží Floridy byl ovládán chirurgem z kanadského Ontaria. Uplatnění v reálné medicínské praxi podle dostupných informací zatím M7 nenašel, nicméně se předpokládá, že by tento nebo podobný systém mohl být součástí mezinárodní vesmírné stanice nebo kosmických lodí při cestě na Měsíc nebo Mars.

Pozdější úpravy systému AESOP firmou Computer Motion Inc. vyústily v konstrukci trojramenného systému ZEUS, který měl koncepci současných robotických systémů, tedy samostatné konzole s ovládacími prvky pro operatéra a odděleného vlastního robotického systému s dvěma pracovními rameny a třetím ramenem pro kameru. Prototyp robota ZEUS byl představen v roce 1995 a první experimentální operace na prasatech byly provedeny v roce 1996. O dva roky později byla za pomocí systému ZEUS provedena první humánní operace, sutura vejcovodu. Do roku 2000 bylo pro systém vyvinuto 28 různých chirurgických nástrojů a v roce 2001 získal schválení FDA.

V roce 2001 byla za pomoci systému ZEUS provedena první transatlantická operace, roboticky asistovaná cholecystektomie, při které byl operující chirurg, profesor Jacques Marescaux, fyzicky v New Yorku, zatímco jeho pacientka byla ve francouzském Štrasburku. Operace byla symbolicky nazvána Lindberghova operace na počest amerického letce Charlese Lindbegha, který v roce 1927 jako první člověk překonal letem bez přistání Atlantský oceán.

V roce 1995 byla založena společnost Intuitive Surgical, která po počátečních neúspěších s mechanicky nespolehlivým systémem Lenny a následně modelem Mona (pojmenovaným podle da Vinciho obrazu Mona Lisa a v roce 1997 poprvé použitým k roboticky asistované cholecystektomii), vyvinula systém Da Vinci. Tento robotický systém se následně stal nejrozšířenějším a v dnešní době prakticky jediným operačním robotickým systémem na světě. Zcela inovativní u tohoto systému bylo stereoskopické vidění (ostatní systémy používaly monitory), ergonomické ovládání ramen systémem EndoWrist a integrace tří a od roku 2003 čtyř ramen do jednoho pojízdného systému.

Společnost Computer Motion vedla se společností Intuitive Surgical řadu soudních sporů pro porušení patentů týkajících se robotické chirurgie. V roce 2003 se obě společnosti spojily do jediné, resp. Intuitive Surgical konkurenční společnost koupila za 150 mil. $ s cílem nejen ukončit soudní spory, ale také zkombinovat technické principy obou systémů. Brzy po sloučení byl ZEUS vyřazen a nahrazen systémem Da Vinci Intuitive Surgical.

Nově vzniklá společnost, která později změnila název na Intuitive, uvedla na trh postupně modely daVinci S, daVinci Si, daVinci Xi a nejnověji technicky jednodušší, a tedy i levnější model daVinci X. V současné době je celosvětově provozováno více než 1840 těchto robotických systémů. Prvním pracovištěm, které v České republice začalo systém daVinci používat, byla v roce 2005 Nemocnice Na Homolce. V současné době v ČR působí 11 robotických center, která pracují s daVinci systémy různé generace s převažujícím modelem Xi. Pokud pomineme medicínskou stránku, je budoucí technický vývoj v robotické chirurgii těžko odhadnutelný. Firma Intuitive v roce 2018 představila jako svou 4. generaci robotů daVinci SP systém (single port) s kamerou a třemi pracovními kanály umístěnými v 25mm portu. Informace o jeho použití jsou zatím ve stadiu „preliminary reports“, a to především v oblasti urologie a gynekologie.

Celosvětově je v současnosti vyvíjeno několik robotických systémů, nicméně se nezdá, že by některý z nich byl připraven pro uvedení na trh. K projektům, které by mohly být v dohledné době představeny, patří systém Versius vyvinutý společností CMR Surgical ve Velké Británii, který je navržen pro použití v gynekologii, kolorektální chirurgii a urologii. Systém se skládá z ovládací konzole s 3D-HD monitorem vyžadujícím 3D brýle a až 5 lehkých individuálně ovládaných samostatně stojících robotických ramen.

Systém MiroSure pochází z výzkumu v oblasti telechirurgie německé firmy German Aerospace Centre, která prodala licenci firmě Medtronic. Mezi klíčové vlastnosti systému MiroSure patří možnost využití až pěti samostatných malých a lehkých robotických ramen (minimally invasive robotassisted − MIRO), která jsou upevněna k operačnímu stolu. Systém obsahuje 3D-HD monitor s 3D brýlemi a ovládacím systémem poskytujícím chirurgovi zpětnou haptickou vazbu.

REVO-I robot, který vyvinula jihokorejská společností Meere Company, byl představen v roce 2015. Systém zahrnuje otevřený řídicí systém 3D-HD vyžadující 3D brýle a čtyřramenný systém s obdobným uspořádáním ramen jako u systému daVinci SI. U tohoto robota v současné době probíhají preklinické studie na zvířecím modelu.

Do budoucna lze tedy pravděpodobně očekávat nástup nových robotických technologií charakterizovaných miniaturizací v kombinaci s umělou inteligencí, se schopnostmi graficky odlišit jednotlivé orgánové systémy a tím ještě více usnadnit orientaci operatéra a zvýšit preciznost a přesnost operování.

doc. MUDr. Jiří Páral, Ph.D., MBA

přednosta Chirurgické kliniky

FN Hradec Královée-mail: jiri.paral@fnhk.cz