Home arrow Mef.hr časopis arrow Primjena robota u neurokirurgiji
Primjena robota u neurokirurgiji PDF Ispis E-mail
(1 glas)

Mef.hr   
Friday, 24 July 2015
robots in medicine    Primjena robotike u medicini prisutna je tek dvadesetak godina, ali ima sve veći utjecaj, prije svega, na kirurške postupke. Gotovo nema područja u medicini gdje roboti nisu primijenjeni u nekom obliku – u oftamologiji, urologiji, ginekologiji, kardiologiji, neurologiji, ortopediji i dr. Kirurška robotika je najfascinantnije interdisciplinarno područje medicinskog inženjerstva. Neurokirurgija je osobito prikladna za primjenu robota, te u tom smislu postoji više razvijenih rješenja, ali se većina ne primjenjuje iz nekoliko razloga koji su objektivni, ali i subjektivni.

     Primjena robota u kirurgiji nastala je s težnjom da se prevladaju ograničenja u postojećim kirurškim zahvatima u minimalno invazivnoj kirurgiji. Robotika u kirurgiji, posebno u neurokirurgiji, najsloženije je i najsofisticiranije interdisciplinarno inženjersko područje rada, zbog slojevitosti anatomske građe, visoke osjetljivosti i delikatne funkcionalnosti tkiva, što zahtijeva iznimno precizne zahvate bez pogrešaka.
 
     Roboti mogu biti uključeni u medicinske postupke na različite načine i s različitim stupnjem samostalnosti, odnosno interakcije s kirurgom i pacijentom. Neki roboti imaju ulogu nesamostalnog „asistenta“, tj. kirurški zahvat obavljaju vođeni kirurgom. Prednosti su velike – od izbjegavanja tremora (zbog finih pomaka ili pak zbog umora), postizanja točne dubine prodora alata, kao i točnog puta prostornog kretanja. Primjer za takav način rada su biopsije, postavljanje elektroda, katetera, bušenja lubanje i sl.
 
     Roboti koji obavljaju operacije samostalno, a da ih pritom ne „vodi“ kirurg, autonomni su roboti, te iako su uglavnom svi tehnički problemi već riješeni, još nisu u široj primjeni prije svega iz etičkih razloga.
 
     Treća vrsta robota su teleoperacijski uređaji ili uređaji s daljinskim upravljanjem (poput laparaskopskih uređaja da Vinci i Zeus). To su uređaji koji imaju tri ključne cjeline: izvršne manipulatore (ima ih 3 do 5), najčešće laparaskopski instrumenti, zatim glavni upravljački uređaj, odnosno sustav, te vizijski sustav s konzolom za rad kirurga.
 
     Prva primjena robota u kirurgiji bila je na području neourokirurgije 1985. g. postavljanjem igle za biopsiju mozga koristeći se CT navođenjem. Na području primjene robota u neurokirurgiji razvijena su poslije različita rješenja od koji su na tržištu prisutni NeuroMate (tvrtke IMMI/ISS/Schaerer Mayfield, Lyon), te ROSA (tvrtke Medtech) namijenjeni za širok raspon funkcionalnih neurokirurških postupaka. U malom broju bolnica (19) uglavnom se upotrebljava neurokiruški robot ROSA. Razlog nedovoljno široke primjene je problem apsolutne točnosti pozicioniranja zbog primjene klasičnih revolutnih kinematičkih arhitektura koje uzrokuju sumiranje grešaka zbog mehaničke izvedbe kao i regulacije; te problem djelovanja u specifičnom okruženju u operacijskoj dvorani. Tome treba dodati i visoku cijenu robota.
 
     Na osnovi tih spoznaja istraživački tim s Fakulteta strojarstva i brodogradnje (FSB) u Zagrebu, u suradnji s Kliničkom bolnicom Dubrava (KBD) u Zagrebu i Hrvatskim institutom za istraživanje mozga u Zagrebu, razvili su dvoručni robotski neurokirurški sustav, nazvan RONNA – Robotic Neurosurgical Navigation. Razvoj je započeo 2011. godine, financirao ga je Hrvatski institut za tehnologiju (sada BICRO) programom TEST, a djelomično i UKF projekt IGRAMO. Ideja projekta je zamijeniti kirurga u postupku stereotaktičke navigacije robotom, povezujući neuroradiološke snimke pacijenta s robotom. Neurokirurg planira operaciju, a robot temeljem prepoznavanja položaja glave pacijenta u prostoru, postavlja sondu ili elektrodu u zadanu neuroanatomsku strukturu. Primijenjena je dvoručna konfiguracija koja omogućuje oponašanje postojećih kirurških postupaka uz visoku preciznost navigacije. Poseban izazov projekta je primjena robota opće namjene s bitno prihvatljivijom cijenom u odnosu na dosad primjenjivane robote u medicini. Ovakav odabir robota znatno smanjuje cijenu sustava, ali ujedno povećava problem precizne navigacije. U namjeri da se robotski sustav jednostavno primjenjuje, bez temeljnog znanja iz područja robotike, posebna pažnja se posvećuje razvoju inteligentnih i intuitivnih upravljačkih algoritama.
 
Danas je projekt financiran sredstvima Europske unije u sklopu Europskog fonda za regionalni razvoj. Uz pomoć EU sredstava  projekt RONNA omogućit će razvoj postojećeg sustava iz eksperimentalne istraživačke robotske stanice u visokotehnološki komercijalni proizvod za izvođenje neurokirurških operacija. Uočeni nedostaci prethodno razvijenih neurokirurških robotskih sustava otklonjeni su nizom tehničkih rješenja novorazvijenim tehnologijama dostupnim na tržištu, od laganih robota sa 7 stupnjeva slobode, senzorskim sustavima za određivanje položaja, sile i momenata te laserskim i optičkim uređajima, ali i novorazvijenim softverima.
 
     Osnovna ideja projekta svodi se na točno očitanje koordinatnog sustava ciljane točke na snimkama CT ili MRI u odnosu na vanjski marker pričvršćen na glavi pacijenta. Robot vizijskim sustavom pronalazi marker i povezuje ga s koordinatama ciljane točke sa snimaka pacijentove glave. Ostali dio robotova rada određen je odgovarajućim operativnim programima.
 
     Robotski sustav RONNA specifični je, inovativni pristup u primjeni robota u neurokirurgiji. Koristi se razvijenom novom lokalizacijskom metodom za određivanje izvornih koordinata na glavi pacijenta, što je presudan problem neurokirurške robotike. Dvije robotove ruke, odnosno neovisno upravljani roboti, međusobno koordiniraju jedan s drugim tijekom lokalizacije, navigacije i kirurških zahvata. Na taj način su smanjeni određeni nedostaci robotske tehnologije, primjerice akumulacije pogrešaka pozicioniranja u otvorenoj kinematičkoj strukturi. Lokalizacija glave pacijenta temelji se na posebnoj lokalizacijskoj pločici s markerima pričvršćenoj na glavu pacijenta.

 sl.1.  sl.2.
 Robotski sustav RONNA
smješten u laboratoriju FSB,
automatsko uvođenje katetera
  RONNA u operacijskoj sali
– simulacija rada na fantomu

     Prigodom planiranja operacije određuje se prostorni kut ulaska kirurškog instrumenta temeljem razvijenog programa koji uzima u obzir vitalne centre i krvne žile uporabom niza skeniranih slika (0,7mm).
 
     U području inteligentnog upravljanja razvijeno je kontekstualno tumačenje okoline te inteligentna interakcija s ljudima i u smislu funkcionalnosti i sigurnosti. Robot je programiran da spriječi mogućnost neželjene kolizije s medicinskim osobljem, pacijentom ili okolnom opremom. Budući da konfiguracija RONNA ima dvije ruke, razvijen je posebni sustav upravljanja na osnovi evolucijskog algoritma koji koordinira kretanje dvaju robota, čime se sprječava neželjeni sudar.
 
     Neurokirurški robot RONNA, nakon što je prošao fazu pretkliničkog ispitivanja, uskoro će obaviti i prvu operaciju kao asistent neurokirurgu. Mogućnost robota RONNA je i autonomno izvođenje pojedinog kirurškog zahvata, ali ta funkcija će se tek poslije primijeniti i u praksi.

sl.3.
RONNA u operacijskoj sali:
(lijevo) provjera točnosti pozicioniranja na fantomu,
(desno) na pretkliničkom ispitivanju.

Vrijeme „samostalnih“ kirurških sustava koji će moći obavljati operacije, tek dolazi i to će biti jedna od najvećih revolucija u području kirurgije. Može se reći da je i sustav RONNA doprinos tom razvojnom pravcu.
 
Autori članka:
prof. dr. sc. Bojan Jerbić (Fakultet strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu)
prof. dr. sc. Gojko Nikolić (Tekstilno tehnološki fakultet Sveučilišta u Zagrebu)
doc. dr. sc. Darko Chudy (Zavod za neurokirurgiju KB Dubrava Zagreb)
 
darko chudy, bojan jerbic, gojko nikolic
 

Kalendar

« < Rujan 2019 > »
P U S C P S S
26 27 28 29 30 31 1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29
30 1 2 3 4 5 6

Nadolazeći događaji

Bez dogadaja

Tko je online

Statistika

Korisnika: 174
Novosti: 1625
Linkova: 0