Реферати українською » Медицина, здоровье » Застосування робототехніки в хірургії. Переваги та недоліки системи Да Вінчі


Реферат Застосування робототехніки в хірургії. Переваги та недоліки системи Да Вінчі

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Державне освітнє установа вищого професійної освіти Санкт-Петербурзький Державний Медичний Університет імені академікаИ.П.Павлова. Кафедра оперативної хірургії

>Реферат

на задану тему: "Застосування робототехніки в хірургії. Переваги й недоліки системи Так Вінчі"

Виконала: студентка 318 групи

лікувального факультету

>УменушкинаЕ.А

Науковий керівник:

Ковшова М. В

Санкт-Петербург 2011


Зміст

Запровадження

1. Історія робототехніки в хірургії

2. Основне опис системиdaVinci

3. Переваги й недоліки системиdaVinci

4.Робототехника сьогодні

Укладання

Список літератури


Запровадження

Проведення хірургічних операцій із допомогою роботів вже є сюжетом з науково-фантастичного твори. Використання в клініці стало непросто можливим, а й дуже перспективною. Хоча в більшості людей "робот" асоціюється безпосередньо з ім'ям Айзека Азімова, першим цей термін ввів чеський письменник Карел Чапек для позначення механізму, який володіє так званими антропоморфними властивостями. На виробництві у наукові дослідження застосовуються промислові роботи -программно-управляемие автоматичні маніпулятори, виконують робочі операції з складними просторовими переміщеннями. ДокторDavies у роботі, присвяченій досягненням робототехніки, дав таке визначення для робота, що у хірургічних цілях: "… керована система, наділена чутливістю і запрограмована до виконання рухів і маніпулювання інструментами під час проведення хірургічних операцій".

На цей час роботів, які у хірургії, можна розділити на пасивних,полуактивних і політично активних.

Пасивний робот призначений, зазвичай, для утримання інструмента у певному становищі, що полегшує виконання збільшує точність будь-якого етапу втручання. Змінювати становище інструментів система може лише за допомогою хірурга. Прикладом може бути використання робота для утримання голки під час проведення біопсії в нейрохірургії.Полуактивний робот виконує ряд запрограмованих маніпуляцій, у певному послідовності здійснюючи руху на різних напрямах, і площинах. Такий робот використовується, наприклад, для протезування колінного суглоба. Активний робот оснащений маніпуляторами, подібними руках хірурга, і буде сам спричиняє рух інструменти. Нині такими системами дистанційно управляє хірург, а механічні руки робота відтворюють руху його пензлів і пальців, збільшуючи точність, зменшуючи почуття виснаження й усуваючи тремор. Активні системи йдуть натрансуретральнойпростатектомии, ендоскопічноїтелероботохирургии.

Слід сказати, що завданням робота не заміщення хірурга, а розширення спектра його можливості.


1. Історія робототехніки в хірургії

Перший хірургічний роботUnimatePuma 560 було створено кінці 80-х і в Америці. Цей робот, власне, був великий рукою з цими двома пазуристими відростками, які можуть обертатися друг щодо друга. Амплітуда рухів – 36 дюймів. Робот мав досить обмежений спектр рухів, використовувався у нейрохірургії для утримування інструментів під час проведеннястереотаксической біопсії.

У 1986 року Каліфорнійський університет уДевисе та Національна дослідницька центр Томаса Дж. Вотсона корпорації IBM почали спільну працювати над створеннямробота-хирурга. У 1992 року компаніяCUREXO Technology Company з урахуванням результатів цих досліджень створила систему помічника хірурга, що називалася -RobodocSurgicalAssistant System. Через кілька роківCUREXO Technology Company нагородили престижної премієюComputerworldSmithsonianAward у номінації Інновації в Мистецтві і Науці в Медицині під назвоюIntegratedSurgical System (>ISS). На цей час із системиROBODOC® проведено 24 000 операцій, що показало меншу травматичність ще більшу точність тоді як операціями, проведеними вручну.ROBODOC® - хірургічний робот призначений всім основних операцій ізартропластике - первинна повнаартропластика тазостегнового суглоба, ревізія тазостегнового суглоба, повнаартропластика колінного суглоба.

Основні етапи застосування:

1. ТочнеКТ скануванняПредоперационное планування починається зКТ сканування пацієнта, після чого з'являється точна структура кістки до подання до системиORTHODOC.Запатентованное програмне забезпеченняформатируетКТ знімок на екран з 4 робочих вікон, показується суглоб в 3 площинах та її тривимірне зображення (унікальна технологія) кістки.

2. Тривимірний зображення Використання у роботі тривимірного зображення суглоба дозволяє вибрати підходящий імплантат, відповідний анатомічної структурі.Имплантат вибирається з наперед визначеної бази, що включає найсучасніші імплантати світових виробників. Можливість побачити суглоб у різних площинах допомагають хірургу в плануванні операції, ще лікар відразу бачить віртуальний результат операції в тривимірному просторі.

3. Розробка передопераційного плану.

Планування операції із системиORTHODOC - точна довжина ноги й має повний обсяг рухів відтак точне розташування протеза. З іншого боку процес планування операції допомагає уникнути труднощів і відхилень під час хірургічного втручання. Після процесу планування операції інформація передається на допоміжну машинуROBODOCSurgicalAssistant.

4. Установка.

Після передопераційного планування операції інформація завантажується вROBODOCSurgicalAssistant, робот встановлюється в операційній, пацієнт позиціонується, використовуючи спеціальні фіксатори, потім хірург розкриває суглоб. Після розтину суглоба робот показує хірургу, куди треба докласти спеціальний реєстратор (>DigiMatch™) щоб одержати найточнішої просторової картини кістки.

5. Хірургічна точність.

Під контролем хірурга, рука робота наводять на операційне полі. Потім робот починає пиляти кістку зсубмиллиметровой точністю. Після підготовки кістки до імплантації рука робота видаляється з операційного поля і хірург встановлює протез оскільки це були сплановане заздалегідь.

У ті самі дев'яності роки уИмперском Коледжі у Лондоні створили робот длятрансуретральной резекціїгиперплазированной передміхурової залози -Probot, допущений до клінічних випробувань 1996 року. Він з трьох осей руху, і четвертої осі для переміщеннярезектоскопа, як показано малюнку.

СистемаProbot, оснащена ультразвуковим щупом, дозволяла створити тривимірну модель простати, швидко визначити ділянку патологічно зміненої залози і "зробити його резекцію.Резекция відбувається поза рахунок руху лезарезетоскопа по конічній траєкторії.

На початку 1990-х років 20 століття Кривенка трохи ученихNASA-Amesteam випали наStanford Research Institute (SRI), де їх спільно розробили високоточнийтелеманипулятор. USArmy (Збройні сили США) помітили роботу SRI і її зацікавила їх можливістю зниження смертності під час бойових дій в.

При фінансуванні Збройних Сил США створено проект створенню мобільного госпіталю обладнаного роботом. У 1994 року компанія ComputerMotion виготовила першогоробота-хирурга, який отримав сертифікат US FDA -AutomatedEndoscopic SystemforOptimalPositioning (>AESOP). Це була механічна рука, наділена сім'ю ступенями свободи рухів і призначена для автоматичної зміни становища ендоскопа.

Сенс проекту у тому, що поранений солдатів міг стати негайно прооперовано хірургом в мобільному госпіталі з допомогою робота. У цьому хірург був у безпечному місці. Mobile AdvancedSurgicalHospital.

Цю систему була успішнопротестирована на тварин. Але так була впроваджена від використання під час воєнних дій. Деякі з хірургів і інженерів, працюючих над хірургічнимироботизированними системами для Армії США, у результаті організували комерційне підприємство, й цю технологію хірургічне співтовариству. Двома роками пізнішеAESOP "придбав" слух і зміг виконувати голосові команди хірурга. Тепер в "Езопа" три металеві руки. Перша реагує на голос хірурга. Вона оснащена мініатюрною телекамерою, котра за допомогою крихітних лінз, запроваджених за кілька отворів завдовжки близько сантиметри, дає можливість лікаря стежити операційним полем в тривимірному зображенні при десятикратному збільшенні. Дві інші руки робота, які лікар контролює з пульту управління, виробляють хірургічні маніпуляції спеціально розробленими крихітними хірургічними інструментами: розрізи тканин та накладення швів. Причому роблять вони це більшої точністю, ніж досвідчений хірург, руки якого внаслідок напруження і втоми можуть у якусь мить мерзнути. Це значно зменшує розмір операційній рани й забезпечує пацієнтові швидше одужання, ніж після лапароскопічних операцій, а про звичайні.

У 1998 року з'явився його "далекий родич" - активний роботZEUS, готовий до дистанційної ендоскопічної хірургії. Паралельно зіZEUS створювалася інша аналогічна система, названаDA Vinci. Спочатку 90-х відома корпорація SRI International стала однією з кількох акцепторів гранта, виставленого до конкурсу урядовим агентствомDARPA, розробці методівтелехирургии. Було створено прототипробота-хирурга,вдохновивший ФредерікаМолла в 1995 року заснувати компаніюIntuitiveSurgical. Тут ідеї, закладені SRI, еволюціонували і втілилися у сьогодні відомий якDA Vinci.

У принципі так, системиDA Vinci йZEUS мають багато спільного: це активні роботи, керовані дистанційно зі спеціальним робочої станції. Ці системи дозволяють оператору перебувати значній відстані відстані від хворого, керуючи трьома "руками" робота (дві для утримання інструментів, і здійснення маніпуляцій, а третя просування ендоскопічної камери). Сучасна комп'ютерна і відеотехніка створює поперед очі хірурга високоякісне зображення операційного поля. Спочатку така технологія розроблялася до застосування у військових умовах, за підвищеної радіації чи навіть космосі, дозволяючи кваліфікованому медперсоналу перебувати поза небезпеки. Проте роботи "прижилися" у важливих сучасних лікарнях, й у зараз у світі, вже виконані тисячі операцій із використаннямDA Vinci йZEUS. Саме між тими системами сьогодні розгорнулася основна конкурентна боротьба.

2. Основне опис системиdaVinci

 

Система робота "Так Вінчі" - це система, призначена дляробот-ассистированной лапароскопії. Система має низку маніпуляторів (2 чи 3 маніпулятора, яких кріпляться інструменти, плюс 1 маніпулятор, у якому закріплена камера) і повторює руху людських рук у тілі пацієнта. Хірург сидить за панеллю управління, бачить операційне полі з допомогою стереоскопічного відеоканалу і з допомогоюджойстиков управляє інструментами до рук" робота. З допомогою цих інструментів, вводяться у тіло пацієнта через проколи в шкірі, операція здійснюється з великий точністю.

>Роботизированная система "Так Вінчі" складається з 3 основних частин, що утворюють функціональне єдність. Це панель управління, операційна панель і оптична система.

 

>Панель управління.

>Панель управління - цю пам'ятку роботиврача-оператора, звідки ж він управляє рухом інструментів всередині тіла пацієнта. Управління інструментами здійснюються з допомогою двохджойстиков, що цілком копіюють руху зап'ясть хірурга і переносить їхнього на маніпулятори, та був на інструменти в операційній частини устрою.

Другий елемент управління - ценожние педалі, з допомогою яких регулюються коагуляція інструментів, фокусування камери, й переключення між робітниками маніпуляторами.

Хірург стежить над перебігом операції з допомогою оптичного устрою, що надає йому реальне просторове зображення операційного поля. Таке зображення дозволяє здійснювати інтуїтивне управління системою, особливо визначення становища інструментів всередині тіла пацієнта (можна розрізнити глибину).

Працюючи і системи через панель управління можна регулювати деякі настройки, зокрема,градуируемость рухів рук стосовно руху інструментів. Але тут проводяться регулювання до початку операції, наприклад, калібрування камер устрою, вибір використовуваної телескопічною трубки (пряма чи скошена) та певного типу зображення.

Отже, панель управління має такими характеристиками:

· Використовуючи хірургічну системуdaVinci, хірург оперує, комфортно сидячи у консолі і бачачи тривимірне зображення операційного поля.

· Пальці хірурга захоплюють рукоятки під дисплеєм, а пензлі і зап'ястя розташовуються природно стосовно його очам.

· Система рівномірно транслює руху пальців, пензлів і зап'ясть хірурга в точні руху хірургічних інструментів всередині пацієнта у часі. Стойка у операційного столу.

· Має три-чотирироботизированние руки – два чи три інструментальні, й одне з ендоскопом – які виконують команди хірурга.

·Лапароскопические руки працюють через 1-2 сантиметрові доступи.

·Ассистенти вводять інструменти в порожнину, і навіть змінюють інструменти.

Операційна (хірургічна) панель.

Операційна (хірургічна) панель - це частина системи, яка зараз переживає прямому контакту з пацієнтом, і тому впродовж всієї операції вона не має спеціальне стерильне покриття. Залежно від конфігурації операційна панель містить 2 чи 3 робочих маніпулятора з закріпленими ними інструментами, і навіть один маніпулятор з камерою.

Руху маніпуляторів можна розділити на два виду. Перший вид - це моторні руху, які задаються оператором безпосередньо з панелі управління, впливають перебіг операції у тілі пацієнта, управляють інструментами і з допомогою яких, власне, проводиться операція. Другий вид - це руху гальмування, які задаютьсяассистирующим персоналом і є лише для настройки системи перед операцією.

Інструменти і камера легко прикріплюються до рук і легко переміщують із консолі чи асистентом. Перші дві руки робота, відповідні правої та скільки лівої руці хірурга, тримають інструментиEndoWrist®. Третя рука тримає ендоскоп, дозволяючи хірургу легко змінювати, переміщати, наближати і повертати зору з консолі. Така рухливість усуває потреба уассистенте. Четверта рука дозволяє додавати третій інструментEndoWrist і виконувати додаткові завдання, такі як додатокпротивотяги й підтримка безперервного шва. Це усуває необхідність ще одномуассистенте. Хірург може водночас управляти будь-якими двома руками з допомогою педалей під консоллю.

Створені на зразок людського зап'ястя, інструментиEndoWrist мають навіть більше обсяг рухів, ніж людська рука. Вони просто дозволяють системіdaVinci просувати хірургічну точність і техніку межі можливостей людської руки.Сходно з людськими сухожиллями внутрішні троси інструментівEndoWrist забезпечують максимальну реакцію, дає можливість швидко і накладати шви, виконуватидиссекцию і маніпуляції на тканинах.

Набір інструментівEndoWrist включає розмаїтість затискачів,иглодержателей, ножиць;монополярних і біполярнихелектрохирургических інструментів; скальпелів та інших спеціалізованих інструментів (загалом понад 40 типів інструментів). ІнструментиEndoWrist може мати діаметр 5 мм 8 мм.

При зміні інструментів інтерфейс відразу розпізнає тип нового інструменту та число його використань.

>Оптическое пристрій. Ця частина системи варта обробки зображення зістереоскопической камери, яка перебуває на операційній панелі. У комплексі DaVinci використовується система оглядуInSite. Керованийроботизированной рукоюдвухлинзовий стерео ендоскоп, що вимагає двома3-чиповими камерами, переносить хірурга "всередину" пацієнта.


>Видеосистема оснащена двома незалежними каналами передачі зображень, сполученими з цими двома кольоровими моніторами високого дозволу. Система також має обладнання обробки зображень, що складається з двох відеокамер, алгоритмів посилення контурів ішумоподавления.Результирующее тривимірне зображення високого дозволу яскраве, чітка й різке, без стомлюючого мерехтіння і загасання. Управління камерою, здійснюване через рукоятки і педалі, забезпечує плавне переміщення в операційному просторі. Переміщення голови хірурга на консолі важить на якість зображення.

>Оптическое пристрій входять також інші пристосування, необхідних лапароскопії (джерело світла,коагулятор,инсуфляция ...). На оптичному устрої розміщений і додатковий монітор, дозволяє решті персоналу ознайомитися з операцією.

>Виполняемие операції.

· Відновлення мітрального клапана.

·Реваскуляризация міокарда.

·Абляция тканин серця.

· Установкаепикардиального електронного стимулятора серця длябивентрикулярнойресинхронизации.

·Желудочное шунтування.

·Фундопликация поNissen

·Гистеректомия імиомектомия.

·Тимектомия.

·Лобектомия легкого.

·Эзофагоектомия.

·Резекция пухлинисредостения.

· Радикальнапростатектомия.

·Пиелопластика.

· Видалення сечового міхура.

· Радикальнанефректомия і резекція нирки.

·Реимплантация сечоводу.

Сьогодні біля Російської Федерації використовується 6роботизированних систем ">daVinci" у лікарнях (>ФГУ "Федеральний центр серця, крові й ендокринології імені В.А.Алмазова Федерального агенції із високотехнологічної медичної допомоги", р. Санкт-Петербург, Окружна Клінічна Лікарням №1Ханти-мансийского автономного округу,Ханти-мансийский автономний округ-ЮГРА, НаціональнийМедико-хирургический центр їм. Н.І. Пирогова, р. Москва, Інститут хірургії їм. А. У. Вишневського РАМН, р. Москва, Московський ДержавнийМедико-Стоматологический Університет з урахуванням Державної Клінічної лікарні №50, р. Москва, Обласна Клінічна Лікарня №1 міста

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація