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 2D-3D zobrazení 5.Peroperační zobrazovací systémy (MRI, Sono) – peroperační 2D- 3D 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 3.Peroperační 3D UZ-AVM Peroperační MRI 1.Stereotaxe 2.Předoperační navigační systém

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 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 NeuRobot: 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, 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.