Storia della robotica in chirurgia

Presentazione sul tema: "Storia della robotica in chirurgia"— Transcript della presentazione:

0 Robotica in Chirurgia stato dell’arte e nuove tecnologie
Università degli Studi di Roma “Tor Vergata” Tecnologie Chirurgiche Innovative (Prof. Francesco Rulli, Dipartimento di Chirurgia) Robotica in Chirurgia stato dell’arte e nuove tecnologie Francesco Rulli

1 Storia della robotica in chirurgia
1985: Kwoh, Young et al. primo robot utilizzato su un paziente per neurochirurgia PUMA 260 – 22 pazienti 1989: Lavallée, Benabid et al. primo paziente in neurochirurgia robot industriale modificato ancora in uso (Neuromate) 1991: Davies et al. primo paziente per TURP PUMA 560 1992: primo paziente in chirurgia dell’anca ROBODOC (ISS Inc.) ancora in uso 1994: AESOP – Endoscope holder for laparoscopic procedures prima concessione FDA (Computer Motion Inc.) 1998: primo CABG con DaVinci (Intuitive Surgical, Inc.) 2001: Operazione Lindbergh teleoperazione New York / Strasburgo con sistema ZEUS (CMI)

2 Sistemi semplici AESOP®
Sistemi di posizionamento e estrazione utilizzati per aiutare il chirurgo durante l’operazione Bracci di supporto per la laparoscopia capaci di cambiare la loro posizione in accordo con le necessità del chirurgo Esempio: AESOP® Automated Endoscopic System for Optimal Positioning

3 Sistemi complessi ZEUS da Vinci™ Sistemi master-slave composti da:
Esempi: ZEUS da Vinci™ Sistemi master-slave composti da: Manipolatori End-effectors Endosensori (di forza, pressione, campo elettrico, radioattività…) Sistemi di visione 3-D Interfaccia uomo-macchina

4 da Vinci™

5 ZEUS

6 Vantaggi derivanti dall’utilizzo di sistemi robotici
Soluzione alle limitazioni ergonomiche e visive dei sistemi di laparoscopia (più gradi di libertà, visione 3D) Elevata precisione (filtraggio del tremore, motion scaling) Ideali per compiti ripetitivi (suture) Telechirurgia Riduzione della perdita di sangue e del dolore Ridotta invasività (incisioni da 7 a 12 mm per trocar) Riduzione dei tempi post-operatori Minor impiego di personale in sala operatoria Training

7 Svantaggi Costo (ZEUS: $975,000; daVinci: $ 1,000,000)
(strumentazione daVinci: $1,400-2,500, limitata a dieci sessioni) Curva di apprendimento (12-18 pazienti, circa 40 ore) Tempi operatori prolungati per il personale non specializzato (paziente più a lungo sottoposto ad anestesia e alla macchina cuore-polmoni) Diffidenza del paziente e/o del chirurgo Non ci sono evidenze di problemi relativi a guasti o procedure scorrette (buone misure di sicurezza)

8 Imaging 3D e visualizzazione
False 3-D imaging Due immagini create, una sfasata o ritardata rispetto all’altra Interlacciate a 120 Hz su singolo schermo Mancanza di percezione di profondità Utilizzo di shutter glasses sincronizzati True 3-D imaging Due immagini create da due diverse camere Percezione di profondità dovuta alla visione binoculare Utilizzo di caschetto provvisto di due display oppure di visione immersiva

9 Imaging 3-D: Virtual Retinal Display
Vantaggi dell’utilizzo: Risoluzione Colori Ergonomicità Alimentazione Scalabilità Costo

10 Manipolatori e end-effectors
Miglioramento dei precedenti sistemi laparoscopici in termini di ergonomicità e gradi di libertà Sistema endowristTM Utilizzo del principio degli elementi di Müglitz per l’orientazione di strumenti di chirurgia laparoscopica Esempio di sutura

11 Interfaccia uomo-macchina: force-feedback e interfacce aptiche
Diversi sistemi possono essere implementati per migliorare le capacità umane e rendere virtualmente azzerata la distanza tra le mani del chirurgo e gli end-effectors nel corpo del paziente Sensori sul sistema slave attivo Dispositivi in grado di trasmettere sensazioni di forza e tattili all’utente, responsabili della scalabilità del movimento e del filtraggio del tremore fisiologico del chirurgo Sensazioni sul sistema master passivo

12 Interfacce aptiche: training
Queste interfacce sono largamente utilizzate a scopo di simulazione e didattica nell’ambito della chirurgia robotica Sistema Kismet

13 Telechirurgia 7/09/2001: Operazione Lindbergh
Colecistectomia su una donna 68enne con sistema ZEUS Distanza: oltre 6200 km (New York – Strasburgo) Ritardo medio: 155 ms (300 ms soglia limite di sicurezza) con sistema di fibre ottiche ATM Ritardo limite di un segnale affinché non venga percepito dal chirurgo: 6 ms Necessità di semiautonomia per operare in telechirurgia a grande distanza (più di 10 mila km)

14 Chirurgia tradizionale e robotica a confronto
Laparoscopia Chirurgia Robotica Tempo operazione 3,5 ore 4-5 ore Degenza Due giorni Un giorno Lunghezza totale dell’incisione 5 pollici 2 pollici Perdita di sangue Stimata 375 cc 400 cc 116 cc Visualizzazione 3-D 2-D Ingrandimento Fino a 3X con Occhiali Fino a 6X con singola camera Fino a X con due camere ad alta risoluzione Manipolazione degli strumenti Normale Contro-intuitiva Normale (Micro-precision) Esempio riferito a prostatectomia effettuata con sistema da VinciTM UC Irvine Medical Center, Irvine, CA

15 Esempi di chirurgia robotica
Prostatectomia effettuata con sistema da VinciTM

16 Esempi di chirurgia robotica
Bypass coronarico Nefrectomia totale

17 Esempi di chirurgia robotica
Colecistectomia Neurochirurgia con sistema Neuromate