Robotonika budoucnost neurochirurgie Autoi Filip Linzer Kremr Neurochirurgick

Robotonika – budoucnost neurochirurgie ? Autoři: Filip, Linzer, Kremr Neurochirurgické oddělení KNTB Zlín Vedoucí: Prim. Dr Filip Ph. D.

Cesta neurochirurgie k robotonice V poslední čtvrtině 20 století nástup moderních technologií do neurochirurgie –snaha o co nejmenší zásah do mozkové tkáně 1. Operační mikroskop a vybavení- 70 léta 2. Moderní zobrazovací metody (CT, MRI, sono) a jejich modality 80 léta 3. Endoskopická neurochirurgie – 80 léta 4. Navigační systémy (modifikace stereotaxe pomocí počítačových systémů) – předoperační 2 D-3 D zobrazení 5. Peroperační zobrazovací systémy (MRI, Sono) – peroperační 2 D 3 D zobrazení –reálný čas 6. Peroperační zobrazení funkčních oblastí mozkové tkáně ( funkční MRI, sono, floroskop) CAS-computer assisted surgery (4, 5, 6)

Příklady současných možností před a peroperačního zobrazení 1. Stereotaxe 2. Předoperační navigační systém 3. Peroperační 3 D UZ-AVM Peroperační MRI

Definice robota pro chirurgii A reprogrammable, multifunctional manipulator designed to move material, parts, tools, or specialized devices through various programmed motions for the performance of a variety of tasks (Robot Institute of America, 1979) Robot má tyto části: 1. Mechanickou: paže - schopnost kruhového pohybu ve 3 rovinách se sensory, které umožňuji komunikaci mezi robotem a okolím. 2. Systém(počítač), který umožňuje tato data zpracovat do užitečné činnosti. V současné době schváleny FDA dva systémy Systém Zeus( břišní a hrudní chirurgie) a da Vinci(kardiochirurgie)

Rozdíly mezi operatéry člověk-robot Operatér neurochirurg Výhody Operatér robot Výhody Koordinace ruce –oči –vizuální kontrola Geometrická přesnost Obratnost, šíkovnost Neúnavnost, libovolná opakovatelnost Schopnost se přizpůsobit nové situaci Okamžitá možnost rozšířit o typ výkonu Schopnost zkvalitnit výkon(studium, výcvik, zkušenosti) Schopnost vstřebat a využívat množství informací Správné rozhodnutí Kontrola pomocí různých sensorů(tlak, chemie atd. ) Nevýhody Obratnost limitovaná zevními podmínkami(únava, zkušenosti atd. ) Obratnost limitovaná neschopností vizuální kontroly Náklonost k únavě a třesu Neschopnost rozhodnutí Menší počet kvantitativních informací Pouze jednoduché úkony Náklonnost k chybě a porušení sterility Ekonomicky náročné vybavení –zlepší robotonika významně výsledky například u glioblastomů ? ?

Výhody robotoniky oproti CAS 1. Přesně definovatelná opakovaně měřitelná trajektorie v 3 D zobrazení 2. Lepší zaměření a opakovatelnost cílení specifického bodu 3. Schopnost opakování stejného pohybu v libovolném čase 4. Schopnost opakovatelně provést přesný a cílený pohyb bez únavy a třesu s ním spojené. 5. reagovat rychle a automaticky na signály se senzorů-zábrana poškození okolní tkáně. 6. Schopost precizních mikropohybů s mikronástroji.

Technické principy ovládání robota A. Kontrolní systém(Supervisory Controlled Robotonic system) - chirurg naplánuje operaci a pouze dohlíží na její průběh, spojení offline B. Telechirurgický systém(Robotic telechirurg system) – chirurg přímo ovlivňuje robota pomocí joystiku, spojení online C. Systém sdílené kontroly(Shared control systém) - chirurg pomocí robota kontroluje pozici instrumentaria

Současnost a budoucnost neurochirurgické robotoniky První robotem asistovaný výkon byl proveden v neurochirurgii v roce 1985 Kwoh YS, Hou J, Jonckheere EA, Hayathi S: A robot with improved absolute positioning accuracy for stereotactic brain surgery. IEEE Trans Biomed Eng 35: 153 -160, 1988 Neurochirurgické operace : Jednoduché výkony, biopsie atd v klinckém zkoušení Složitější výkony na kadaverech Budoucnost: Rozvoj nových technologií(zobrazovací, nanotechnologie, MEMS, umělá inteligence) Spojení výhod člověka a stroje.

Použitá literatura In Touch with Robotics: Neurosurgery for the Future Nathoo, Narendra M. D. , Ph. D. ; Çavuşoğlu, M Cenk Ph. D. ; Vogelbaum, Michael A. M. D. , Ph. D. ; Barnett, Gene H. M. D. Neurosurgery: Volume 56(3) March 2005 pp 421 -433 Neu. Robot: Telecontrolled micromanipulator system for minimally invasive microneurosurgery-Preliminary results. Hongo K, Kobayashi S, Kakizawa Y, Goto T, Okudera H, Kan K, Fujie MG, Iseki H, Takakura K Neurosurgery 51: 985 -988, 2002. Robot-assisted Thoracoscopic Resection of a Benign Mediastinal Neurogenic Tumor: Technical Note Ruurda, Jelle P. M. D. ; Hanlo, Patrick W. M. D. , Ph. D. ; Hennipman, Adriaan M. D. , Ph. D. ; Broeders, Ivo A. M. J. M. D, Ph. D. Department of Surgery, University Medical Center Utrecht, The Netherlands Neurosurgery: Volume 52(2) February 2003 pp 462 -464 Zadeh L: Fuzzy sets. Information Control 8: 338 -353, 1965. Zadeh L: Outline of a new approach to the analysis of complex systems. IEEE Trans Syst Man Cybern 3: 28 -44, 1973. Kwoh YS, Hou J, Jonckheere EA, Hayathi S: A robot with improved absolute positioning accuracy for stereotactic brain surgery. IEEE Trans Biomed Eng 35: 153 -160, 1988.