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Telechirurgia R. Marzaioli Bari, 29 ottobre 2004 Università degli Studi di Bari D.A.C.T.I. Dipartimento per le Applicazioni in Chirurgia delle Tecnologie.

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1 Telechirurgia R. Marzaioli Bari, 29 ottobre 2004 Università degli Studi di Bari D.A.C.T.I. Dipartimento per le Applicazioni in Chirurgia delle Tecnologie Innovative Sezione di Chirurgia Generale e Chirurgia Toracica Scuola di Spec. in Chirurgia Apparato Digerente ed Endoscopia Chirurgica (Direttore: Prof. M. Nacchiero)

2 Chirurgia e Telechirurgia CHIRURGIA lavoro manuale [gr. kheirúrgía 'lavorazione (-úrgía) con la mano (kheír)'] CHIRURGIA lavoro manuale [gr. kheirúrgía 'lavorazione (-úrgía) con la mano (kheír)'] TELE- 'da lontano', [gr. têle 'lontano'] TELE- 'da lontano', [gr. têle 'lontano'] TELECHIRURGIA: procedura chirurgica effettuata a distanza…?!

3 Chirurgia tradizionale Chirurgia laparoscopica Chirurgia robotica TELECHIRURGIA TELECHIRURGIA: procedura chirurgica effettuata a distanza… … a lunga distanza cm dm m km distanza chirurgo-paziente

4 TELECHIRURGIA Le origini Nasce nei laboratori dell'Esercito USA (Telemedicine and Advanced Technology Research Center, TATRC) dallesigenza di telepresenza chirurgica per lassistenza a militari in missione Nasce nei laboratori dell'Esercito USA (Telemedicine and Advanced Technology Research Center, TATRC) dallesigenza di telepresenza chirurgica per lassistenza a militari in missione Le prime applicazioni nel corso degli anni 90 vengono sperimentate sui campi di battaglia e sulle navi della Marina statunitense: interventi in laparoscopia eseguiti da un robot comandato da un chirurgo che operava dall'ospedale militare di Landstuhl in Germania, a km di distanza. Le prime applicazioni nel corso degli anni 90 vengono sperimentate sui campi di battaglia e sulle navi della Marina statunitense: interventi in laparoscopia eseguiti da un robot comandato da un chirurgo che operava dall'ospedale militare di Landstuhl in Germania, a km di distanza.

5 Il TELECHIRURGO Console per chirurgia mini-invasiva Linea video Linea audio Postazione ed equipe operatoria remote TELECOMUNICAZIONI ROBOT CHIRURGO TELECHIRURGIA

6 TELECHIRURGIA Resa possibile dai progressi in ambito di: Digitalizzazione e integrazione dati chirurgici Digitalizzazione e integrazione dati chirurgici telecomunicazioni latenza breve nella trasmissione dellimmagine e nella risposta ai comandi telecomunicazioni latenza breve nella trasmissione dellimmagine e nella risposta ai comandi Video digitale alta qualità immagine 3D Video digitale alta qualità immagine 3D Robot medicali affidabili e precisi Robot medicali affidabili e precisi telechirurgia robot-assistita [remote robot-assisted surgery 1 ] video e computer-assistita 1. Marescaux J, Leroy J, Rubino F et Al. - Ann Surg Apr;235(4):

7 PubMED: TELESURGERY n. 323 citazioni

8 PubMED: TELESURGERY n. 323 citazioni chirurgia mini-invasiva (generale ed urologica)chirurgia mini-invasiva (generale ed urologica) medici (112)medici (112) infermieri (13)infermieri (13) utente sanitario (9)utente sanitario (9) Odontoiatria + Chir. maxillofaciale (20)Odontoiatria + Chir. maxillofaciale (20) ORL (10)ORL (10) Ortopedia (7)Ortopedia (7) Chirurgia Plastica (7)Chirurgia Plastica (7) Oculistica (5)Oculistica (5) NCH (4)NCH (4) Cardiochirurgia (4)Cardiochirurgia (4) Ostetricia e Mal. Riproduzione (3)Ostetricia e Mal. Riproduzione (3) Chir pediatrica (2)Chir pediatrica (2) Specialità mediche (10)Specialità mediche (10) Diabetologia (4) Diabetologia (4) Oncologia (3) Oncologia (3) Neurologia (2) Neurologia (2) Medicina spaziale (1) Medicina spaziale (1) 117 Applicazioni generali 72 Applicazioni specialistiche 136 Applicazioni didattiche Applicazioni cliniche

9 Attività Telechirurgiche TELEPRESENCE TELEPRESENCE TELEOPERATION TELEOPERATION TELEMENTORING, TELEPROCTORING, TELESTRATION TELEMENTORING, TELEPROCTORING, TELESTRATION

10 TELEPRESENZA Uso della realtà virtuale per: entrare in una ambiente grafico condiviso (realtà artificiale, cyberspazio) al fine di comunicare e interagire con altri entrare in una ambiente grafico condiviso (realtà artificiale, cyberspazio) al fine di comunicare e interagire con altri essere virtualmente presente attraverso applicazioni elettroniche in un ambiente reale distante per osservazione e/o controllo remoto di attività essere virtualmente presente attraverso applicazioni elettroniche in un ambiente reale distante per osservazione e/o controllo remoto di attività Francis Hamit Virtual Reality and the Exploration of Cyberspace SAMS Publishing, 1993:

11 TELEOPERAZIONE Intervento chirurgico condotto a distanza (in telepresenza) attraverso idonee apparecchiature che permettono di osservare attraverso telecamere il teatro operatorio e di effettuare le manovre chirurgiche necessarie Michael E. Jebb Telerobotics in Medicine, July 29,1995 Mathematics and Computer Science Division - Argonne National Laboratory Argonne, Illinois, USA -

12 TELEMENTORING - TELEPROCTORING MENTOR: experienced & trusted adviser MENTOR: experienced & trusted adviser PROCTOR: officier appointed annually & charged with various functions, esp. discipline of persons in statu pupillari PROCTOR: officier appointed annually & charged with various functions, esp. discipline of persons in statu pupillari The Concise Oxford Dictionary of Current English Fourth Edition Oxford at the Clarendon Press, 1954 CONSULTO e/o INTERAZIONE CON ESPERTI (TELECONSULTO CHIRURGICO)

13 TELEMENTORING Midiri G. Papaspiropoulos V, Coppola M et Al. Telementoring in surgery G Chir. 2003; 24(10):382-4 Metodo sperimentale, interattivo, che permette a chirurghi in formazione di fruire dellinsegnamento a distanza e del tutoraggio di un chirurgo esperto Metodo sperimentale, interattivo, che permette a chirurghi in formazione di fruire dellinsegnamento a distanza e del tutoraggio di un chirurgo esperto Utilizzato per applicazioni di: Utilizzato per applicazioni di: Telemedicina Telemedicina Teletriage Teletriage Telechirurgia Telechirurgia

14 TELESTRATION CSTAR – Canadian Surgical Technologies & Advanced Robotics Tecnica di telementoring: permette al chirurgo esperto, attraverso limpiego di una tavoletta grafica di far comparire sul monitor del chirurgo che si trova sul campo operatorio indicazioni grafiche: può disegnare sullimmagine la precisa sede ove effettuare unincisione, evidenziare una formazione anatomica, delineare una lesione

15 Il primo esperimento civile Milano-Pasadena 7 luglio 1993 Laboratorio di Telerobotica del Politecnico di Milano (A. Rovetta) Laboratorio di Telerobotica del Politecnico di Milano (A. Rovetta) Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, USA (P. Schenker) Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, USA (P. Schenker) collegamento intercontinentale via satellite collegamento intercontinentale via satellite il chirurgo dagli USA dirige un intervento laparoscopico in remote control sul fegato di un maiale il chirurgo dagli USA dirige un intervento laparoscopico in remote control sul fegato di un maiale 1993

16 … e i successivi MILANO-MILANO Policlinico-Politecnico l'Urologo Enrico Pisani dellUniversità di Milano, dalla sede del Dipartimento di Robotica del Politecnico di Milano, diretto da Alberto Rovetta, esegue una biopsia alla prostata l'Urologo Enrico Pisani dellUniversità di Milano, dalla sede del Dipartimento di Robotica del Politecnico di Milano, diretto da Alberto Rovetta, esegue una biopsia alla prostata il paziente è al Policlinico di Milano, a 5 km di distanza il paziente è al Policlinico di Milano, a 5 km di distanza ATTREZZATURA: robot chirurgico realizzato dal Dipartimento di robotica del Politecnico di Milano ATTREZZATURA: robot chirurgico realizzato dal Dipartimento di robotica del Politecnico di Milano 1995

17 BALTIMORA – ROMA Settembre 1998 – Luglio 2001 Settembre 1998 – Luglio interventi urologici in telechirurgia eseguiti al Policlinico Casilino di Roma 17 interventi urologici in telechirurgia eseguiti al Policlinico Casilino di Roma chirurghi operanti da Baltimora a 9320 km chirurghi operanti da Baltimora a 9320 km 14 interventi laparoscopici (8 legature vasi spermatici, 2 biopsie renali retroperitoneali, 1 pieloplastica; 3 nefrectomie semplici) 14 interventi laparoscopici (8 legature vasi spermatici, 2 biopsie renali retroperitoneali, 1 pieloplastica; 3 nefrectomie semplici) 3 nefrostomie percutanee 3 nefrostomie percutanee Chirurghi dellUniversità "Tor Vergata" di Roma Chirurghi dellUniversità "Tor Vergata" di Roma Johns Hopkins Medical Institution, Baltimora, USA Johns Hopkins Medical Institution, Baltimora, USA Bove P, Stoianovici D, Micali S et Al. Is telesurgery a new reality? Our experience with laparoscopic and percutaneous procedures. J Endourol Apr;17(3):

18 BALTIMORA – ROMA TRASMISSIONE: 4 linee ISDN TRASMISSIONE: 4 linee ISDN ROBOT: ROBOT: AESOP per lorientamento del laparoscopio; AESOP per lorientamento del laparoscopio; PAKY (URobotics Lab, John Hopkins University): arto meccanico montato sul tavolo operatorio armato di ago per biopsia/nefrostomia PAKY (URobotics Lab, John Hopkins University): arto meccanico montato sul tavolo operatorio armato di ago per biopsia/nefrostomia LATENZA trasmissione immagine: < 1 sec LATENZA trasmissione immagine: < 1 sec nessuna complicanza postoperatoria, ma in 7 casi la connessione telechirurgica viene sospesa: nessuna complicanza postoperatoria, ma in 7 casi la connessione telechirurgica viene sospesa: In 5: impossibilità di stabilire la connessione remota In 5: impossibilità di stabilire la connessione remota In 2: necessità di conversione laparotomica (in 1: problemi di controllo dellavanzamento dellago durante accesso renale percutaneo da parte del robot PAKY) In 2: necessità di conversione laparotomica (in 1: problemi di controllo dellavanzamento dellago durante accesso renale percutaneo da parte del robot PAKY) Bove P, Stoianovici D, Micali S et Al. Is telesurgery a new reality? Our experience with laparoscopic and percutaneous procedures. J Endourol Apr;17(3):

19 Operazione Lindbergh NEW YORK (USA) – STRASBURGO (Francia), 7 Settembre 2001: donna di 68 aa sottoposta a Strasburgo a colecistectomia laparoscopica da chirurgo che opera da New York a ~7000 km di distanza 7 Settembre 2001: donna di 68 aa sottoposta a Strasburgo a colecistectomia laparoscopica da chirurgo che opera da New York a ~7000 km di distanza Equipe chirurgica dell IRCAD (Istituto Ricerca Cancro dellApparato Digerente)(Francia) Equipe chirurgica dell IRCAD (Istituto Ricerca Cancro dellApparato Digerente)(Francia) EITS (European Institute of Telesurgery, Strasburgo) Prof. Jacques Marescaux EITS (European Institute of Telesurgery, Strasburgo) Prof. Jacques Marescaux Mount Sinai Medical Center, New York Dr. Michel Gagner Mount Sinai Medical Center, New York Dr. Michel Gagner TRASMISSIONI: linea in fibra ottica a banda larga, alta velocità trasmissione (10 megabits/sec) Telecom France TRASMISSIONI: linea in fibra ottica a banda larga, alta velocità trasmissione (10 megabits/sec) Telecom France ROBOT: sistema per telechirurgia (ZEUS Robotic Surgical System & SOCRATES Tellecollaborative System, Computer Motion Inc.) ROBOT: sistema per telechirurgia (ZEUS Robotic Surgical System & SOCRATES Tellecollaborative System, Computer Motion Inc.) LATENZA trasmissione immagine: in media 150 msec LATENZA trasmissione immagine: in media 150 msec 2001

20 Robotic Endoscope Positioner voice-controlled 1994 MIS console, 2001 TeleChirurgia robotica ZEUS robotic arms AESOP 3000 System ZEUS Robotic Surgical System Control HERMES Control Center SOCRATES Robotic Telementoring System

21 ANNUAL REPORT giugno 2003: Intuitive Surgical acquisisce Computer Motion, Inc. ($148.5 milioni) 30 giugno 2003: Intuitive Surgical acquisisce Computer Motion, Inc. ($148.5 milioni) We believe that the Computer Motion acquisition resulted in the following benefits to our company: We believe that the Computer Motion acquisition resulted in the following benefits to our company: the termination of all pending patent litigation …; the termination of all pending patent litigation …; our ownership of all of Computer Motion intellectual property; our ownership of all of Computer Motion intellectual property; the addition of complementary products to our offerings; the addition of complementary products to our offerings; and the achievement of significant cost synergies and economies of scale. and the achievement of significant cost synergies and economies of scale. We are no longer promoting the ZEUS and SOCRATES products, however, we continue to support systems that are installed at customer sites. We are no longer promoting the ZEUS and SOCRATES products, however, we continue to support systems that are installed at customer sites.

22 Chirurgia robotica da Vinci TM Surgical System 2000 $ 1.3 milioni

23 La telechirurgia sec. da Vinci ® 3. Is this telesurgery? Can you operate over long distances? 3. Is this telesurgery? Can you operate over long distances? The da Vinci ® Surgical System can theoretically be used to operate over long distances although the current hardware provided does not make that possible. This capability, however, is not the primary focus of the company and thus is not available with the current da Vinci Surgical System.

24 In conclusione Chirurgia mini-invasiva, laparoscopica, robot-assistita Chirurgia mini-invasiva, laparoscopica, robot-assistita Assistenza chirurgica altamente specialistica a distanza Assistenza chirurgica altamente specialistica a distanza Assistenza chirurgica a distanza in situazioni estreme: Assistenza chirurgica a distanza in situazioni estreme: aree remote aree remote maxi-emergenze maxi-emergenze scenari bellici scenari bellici missioni spaziali missioni spaziali Formazione chirurgica a distanza Formazione chirurgica a distanza

25 Limiti Indicazioni ristrette (sola MIS) Indicazioni ristrette (sola MIS) Complessità del sistema Complessità del sistema Costi elevati Costi elevati Rilevanza clinica (?) Rilevanza clinica (?)

26 Rilevanza clinica Revisione della letteratura scientifica degli ultimi 10 anni su telechirurgia e telementoring Revisione della letteratura scientifica degli ultimi 10 anni su telechirurgia e telementoring … non cè evidenza di alcun vantaggio rispetto allapproccio laparoscopico convenzionale. … non cè evidenza di alcun vantaggio rispetto allapproccio laparoscopico convenzionale. … vi sarà un sicuro ruolo del TELEMENTORING audio-visivo nel futuro della formazione chirurgica; … … vi sarà un sicuro ruolo del TELEMENTORING audio-visivo nel futuro della formazione chirurgica; … il ruolo di TELEMANIPOLAZIONE e TELECHIRURGIA non è ancora ben definito. il ruolo di TELEMANIPOLAZIONE e TELECHIRURGIA non è ancora ben definito. Rassweiler J, Frede T. Robotics, telesurgery and telementoring--their position in modern urological laparoscopy. Arch Esp Urol Jul-Aug;55(6):

27 Telementoring The historical method of teaching surgeons new operative techniques is exemplified in residency training: having individuals work with experienced teachers. The historical method of teaching surgeons new operative techniques is exemplified in residency training: having individuals work with experienced teachers. Unfortunately, it is impractical for these specialized minimally invasive surgeons to travel and proctor generally trained surgeons each time a new surgical technique is developed. Unfortunately, it is impractical for these specialized minimally invasive surgeons to travel and proctor generally trained surgeons each time a new surgical technique is developed. Telesurgical telementoring may represent a method to teach and mentor remote surgeons, as well as allow educational opportunities. Telesurgical telementoring may represent a method to teach and mentor remote surgeons, as well as allow educational opportunities. Lee BR, Moore R. International telementoring: a feasible method of instruction. World J Urol Sep;18(4):296-8.

28 Telementoring MINIMALLY INVASIVE SURGERY offers many advantages, but its correct practice is associated with a steep learning curve. MINIMALLY INVASIVE SURGERY offers many advantages, but its correct practice is associated with a steep learning curve. TELESURGERY allows a surgeon at a remote site to guide and teach surgeons at a primary site by utilizing robotic devices, telecommunications, and video technology, thereby reducing complications. TELESURGERY allows a surgeon at a remote site to guide and teach surgeons at a primary site by utilizing robotic devices, telecommunications, and video technology, thereby reducing complications. Bove P, Stoianovici D, Micali S et Al. Is telesurgery a new reality? Our experience with laparoscopic and percutaneous procedures. J Endourol Apr;17(3):

29 CONCLUSIONI Now integrated surgical rooms, with computer and robot-assisted intervention, are operating. Now integrated surgical rooms, with computer and robot-assisted intervention, are operating. The computer is the element for a decision taking aid, and the robot works as a very effective tool. The computer is the element for a decision taking aid, and the robot works as a very effective tool. Remote robot-assisted surgery appears feasible and safe. Remote robot-assisted surgery appears feasible and safe. Teletransmission of active surgical manipulations has the potential to ensure availability of surgical expertise in remote locations for difficult or rare operations, and to improve surgical training worldwide. Teletransmission of active surgical manipulations has the potential to ensure availability of surgical expertise in remote locations for difficult or rare operations, and to improve surgical training worldwide. Marescaux J, Leroy J, Rubino F et Al. Transcontinental robot-assisted remote telesurgery: feasibility and potential applications. Ann Surg Apr;235(4): Rovetta A. Computer assisted surgery with 3D robot models and visualisation of the telesurgical action. Stud Health Technol Inform. 2000;70:292-4.

30 2004 … affrontare la rivoluzione portata dallinformatica anche nel mondo della chirurgia.

31 Giovanni da Vigo ( ) Archiatra di Papa Giulio II artefice con Ambroise Paré del Rinascimento chirurgico del 500 CHIRURGIA opus modernum [opera aggiornata] Cosmacini G. La vita nelle mani. Storia della chirurgia. Bari: Editori Laterza, 2003: 106.


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