„Robin” przenosi operacje kolan na nowy poziom

Włoska firma technologii medycznej Orthokey opracowała system robota „Robin”, aby wspierać chirurgów ortopedów na sali operacyjnej. System, bazujący na robocie LBR Med firmy KUKA, umożliwia precyzyjną operację wszczepienia endoprotezy całkowitej stawu kolanowego przy wsparciu robota dzięki systemom nawigacji.

Większa precyzja w chirurgii kolan dzięki systemowi „Robin”

Sukces operacji często zależy od doświadczenia i umiejętności chirurga – im bardziej skomplikowany zabieg, tym ważniejszy jest chirurg. Jeśli pracuje on ręcznie, korzysta z urządzeń mechanicznych, co jest czasochłonne i potencjalnie podatne na błędy. Dzięki systemowi „Robin” firma Orthokey otwiera drzwi do zaawansowanej chirurgii ortopedycznej wspomaganej komputerowo. Robin to śródoperacyjny system robota, który wspomaga chirurga w planowaniu i pozycjonowaniu implantów ortopedycznych oraz wykonywaniu precyzyjnych resekcji kości. Wykorzystuje do tego indywidualny profil pacjenta oraz jego specyficzne cechy kinematyczne i anatomiczne. „Umieszczamy na pacjencie kilka trackerów, które mogą być obserwowane przez kamerę z dokładnością mniejszą niż 1 milimetr. „Dzięki temu chirurg może zaplanować właściwe umiejscowienie implantu u każdego pacjenta przed wykonaniem resekcji” – wyjaśnia zasadę działania systemu „Robin” Simone Bignozzi, menedżer ds. produktów w firmie Orthokey.

Decydujące znaczenie ma funkcjonalność i doświadczenie

Dr Domenico Alesi, chirurg ortopeda z Istituto Ortopedico Rizzoli w Bolonii, szczególnie chwali łatwość obsługi systemu: „Robin” jest intuicyjny i atrakcyjny wizualnie. Wszystkie interfejsy ułatwiają użytkownikom wykonywanie skomplikowanych procesów, a w konsekwencji ich pracę.” „Robin” powstał na bazie koncepcji modułowej, która uwzględnia różnych producentów implantów i strategie szpitalne. Na koniec, co nie mniej ważne, Orthokey stawia na wysokiej jakości komponenty w swoich rozwiązaniach dla sal operacyjnych, w tym na czułego, lekkiego robota przemysłowego LBR Med firmy KUKA.

Inżynierowie z Orthokey porównywali różne roboty, a także rozważali zaprojektowanie własnego robota. Lecz wtedy do gry wkroczył LBR Med firmy KUKA, który przekonał ich z trzech powodów, jak mówi Maria Pasquini, CTO projektu „Robin” w firmie Orthokey: „Po pierwsze ramię robota jest już certyfikowane pod kątem łatwej i szybkiej integracji z urządzeniami medycznymi, co ułatwiło certyfikację całego systemu i pozwoliło na jego szybsze wprowadzenie na rynek. Drugim czynnikiem jest siedem stopni swobody i czujniki w każdym przegubie, które mogą zwiększyć dokładność i zręczność robota na sali operacyjnej. I po trzecie LBR Med to dojrzałe i sprawdzone rozwiązanie z niezawodnym oprogramowaniem, dzięki czemu od samego początku mogliśmy pracować szybko i efektywnie.”

Wspólny rozwój

Od samego początku celem było zaprojektowanie systemu tak, aby był prostszy i mniejszy od porównywalnych rozwiązań. Firma Orthokey opracowała pierwszy prototyp we współpracy z Uniwersytetem w Weronie. „Model koncepcyjny był gotowy po ośmiu miesiącach, dziewięć miesięcy później zakończono prace nad rozwojem sprzętu i oprogramowania. Pierwsza wersja była gotowa, a dokumentacja została wysłana do jednostki notyfikowanej w celu certyfikacji produktu” — mówi Bignozzi, opisując wyboistą drogę systemu „Robin” na salę operacyjną.

Najpierw instrumenty zostają przymocowane do systemu robota.

Przez cały ten proces zespół ściśle współpracował z działem badawczo-rozwojowym firmy KUKA i w dużym stopniu skorzystał z ich doświadczenia. „Było jasne, że KUKA jest niezwykle ugruntowaną firmą zajmującą się robotyką w zastosowaniach medycznych i może czerpać z wiedzy zdobytej w ramach licznych projektów. Silne zaangażowanie każdego członka zespołu przyczyniło się do sukcesu systemu «Robin»” – podkreśla Pasquini.

Wysoka precyzja podczas współpracy człowieka z robotem

Jak więc pracuje się z „Robinem”? Przed rozpoczęciem zabiegu personel sali operacyjnej skrupulatnie przygotowuje pole operacyjne, aby zapewnić płynną interakcję między człowiekiem a systemem robota. Prawidłowe umiejscowienie systemu robota ma kluczowe znaczenie, ponieważ umożliwia bezproblemową integrację z zespołem chirurgów i sprawne manewrowanie na sali operacyjnej. Precyzyjne rozmieszczenie urządzeń i staranna kalibracja systemu robota mają kluczowe znaczenie dla płynnego, bezproblemowego przebiegu całej procedury.

„Robin” jest intuicyjny i atrakcyjny wizualnie.

Podczas operacji chirurg używa znaczników podczerwieni do mapowania anatomii pacjenta w systemie robota. Znaczniki te sprawiają, że pacjent staje się „widoczny” dla urządzenia. Teraz system może śledzić anatomię i pozycję pacjenta w czasie rzeczywistym, zapewniając dokładne ustawienie i prowadzenie podczas zabiegu chirurgicznego.

A ponieważ anatomia pacjenta jest rejestrowana i wizualizowana na ekranie, chirurg może teraz precyzyjnie zaplanować strategię resekcji kości. Dokładna wizualizacja cech pacjenta pozwala na opracowanie odpowiedniego przebiegu zabiegu. Gdy plan zostanie zatwierdzony, do akcji wkracza robotyczne ramię. „Najpierw pracuje ono w trybie automatycznym i precyzyjnie ustawia się przy pacjencie. Po dotarciu do zamierzonego obszaru procedura przechodzi w fazę kolaboracji. W tym trybie chirurg może ręcznie dostosować narzędzie tnące trzymane przez „Robina” do płaszczyzny docelowej, a ramię robota zachowuje wyjątkową dokładność i gwarantuje, że narzędzie tnące pozostanie precyzyjnie ustawione przez cały czas trwania procesu. Ten etap kolaboracji jest powtarzany na każdym etapie resekcji kości, aby zapewnić niezmiennie wysoką precyzję” – mówi dr Alesi, opisując współpracę lekarza z robotem medycznym.

Po zakończeniu wszystkich niezbędnych resekcji kości chirurg umieszcza implant ortopedyczny w ciele pacjenta. W tej ostatniej fazie uważnie monitoruje on kinematykę nóg i ogólny rezultat na ekranie systemu robota. „Dzięki kompleksowemu monitorowaniu mamy pewność, że implant zostanie wszczepiony prawidłowo i osiągniemy pożądany efekt chirurgiczny. Gdy chirurg potwierdzi sukces zabiegu, operacja zostaje zakończona, a pacjent zostaje przekazany na salę pooperacyjną” – mówi dr Alesi.

Partner na sali operacyjnej

„Robin” jest gotowy do wprowadzenia na rynek. Obecnie trwa proces certyfikacji zgodnie z rozporządzeniem w sprawie wyrobów medycznych (MDR), po czym firma Orthokey zamierza ubiegać się o kolejne pozwolenia w różnych krajach – w przyszłym roku na przykład w Agencji ds. Żywności i Leków (FDA) w USA. „Aby to osiągnąć i stale udoskonalać nasz system, współpracujemy z wieloma ośrodkami referencyjnymi na całym świecie. Opinie są zawsze pozytywne. Użytkownicy doceniają wymiary i wagę „Robina”, a także łatwą pracę chirurgiczną” – mówi Simone Bignozzi.

Inżynierom zależało na tym, aby robot medyczny nie był postrzegany jako konkurent dla chirurga, lecz jako jego asystent na sali operacyjnej. Może to okazać się dużą zaletą zwłaszcza dla młodych chirurgów, ponieważ mogą oni mieć trudniejsze zadanie niż w przypadku tradycyjnej chirurgii. „Robin” nie ograniczy możliwości zatrudnienia, lecz podniesie kwalifikacje osób zatrudnionych. Personel sali operacyjnej, w tym chirurdzy, nauczą się bezproblemowego korzystania z dodatkowego urządzenia. Chirurg odniesie korzyści z operacji zorientowanej na pacjenta, a ryzyko wystąpienia nieprawidłowości może zostać ograniczone, zwłaszcza w przypadku chirurgów wykonujących niewielką liczbę operacji. Co prawda będzie to miało wpływ na organizację sali operacyjnej, lecz będzie on minimalny. Dodatkowymi korzyściami tego systemu będzie lepsze szkolenie rezydentów i stypendystów, lepsze zrozumienie procedur chirurgii kolan, gromadzenie bardziej wiarygodnych danych i wspieranie dalszego rozwoju praktyki chirurgicznej” – podkreśla Maria Pasquini.

System robota pozwala chirurgowi zaplanować właściwe umiejscowienie implantu u każdego pacjenta przed wykonaniem resekcji.

Nowy poziom chirurgii kolan przy wsparciu robota

Dr Domenico Alesi jest również pewien, że „Robin” przeniesie zabiegi chirurgiczne na nowy poziom. „W perspektywie krótkoterminowej to rozwiązanie ma na celu poprawę dokładności zabiegów, zmniejszenie liczby ruchów chirurgicznych, ograniczenie zmian między chirurgami i uzyskanie powtarzalnych i bardziej precyzyjnych wyników. Wszystko to może przełożyć się na lepsze rezultaty operacji. W perspektywie średnioterminowej pozwoli nam to na dalszy rozwój procedur chirurgicznych i wykrywanie najważniejszych czynników wpływających na wyniki” – mówi chirurg.

„Robin” jest gotowy do wprowadzenia na rynek.

Dokładność systemu jest zadziwiająca, dlatego nadaje się on nie tylko dla wyspecjalizowanych chirurgów, lecz również dla szerokiego grona lekarzy.

Dr Domenico Alesi, chirurg ortopeda w Istituto Ortopedico Rizzoli w Bolonii

Inżynierom zależało na tym, aby robot medyczny nie był postrzegany jako konkurent dla chirurga, lecz jako jego asystent na sali operacyjnej.

Frédéric Piasek, Business Development Manager Medical w firmie KUKA, nie może się tego doczekać: „Współpraca z Orthokey układa nam się bardzo dobrze, gdyż obie strony są bardzo otwarte. Dzięki ciągłym rozmowom na temat wyzwań technicznych udało nam się stopniowo poczynić postępy w pracach nad rozwiązaniem. Ponadto regularnie kontaktujemy się ze sobą w sprawie ewentualnych zmian. Jestem ciekaw, jaka będzie przyszłość naszej współpracy z Orthokey.”