W zabrzańskiej Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religi od kilkunastu lat powstają prototypy robotów medycznych Robin Heart – robot dla serca. Nie przypadkiem ich nazwa przywodzi na myśl Robin Hooda. Roboty mają być tanie. Dostępne nie tylko dla bogatych systemów opieki zdrowotnej i równie skuteczne, jak duży i drogi amerykański robot da Vinci.

Drużyna Robin Hearta to kilkunastu inżynierów pracujących pod kierunkiem dr. hab. Zbigniewa Nawrata, dyrektora Instytutu Protez Serca FRK. Adiunkt Katedry Kardiochirurgii i Transplantologii Śląskiego Uniwersytetu Medycznego i prezydent Międzynarodowego Stowarzyszenia na rzecz Robotyki Medycznej co prawda z wykształcenia jest... fizykiem teoretycznym, lecz czytelnicy Przeglądu Technicznego nadali mu tytuł „Honorowego Złotego Inżyniera”. Drużynę wspierali m.in. inżynierowie z Politechniki Warszawskiej i Łódzkiej.

ROBOT KONTRA KLASYKA
Z inżynierskiego punktu widzenia nawet najbardziej skomplikowaną operację chirurgiczną można sprowadzić do trzech elementarnych czynności: cięcia, trzymania i szycia.
Skoro tak jest, to trudno było oprzeć się pokusie, żeby ręce lekarza zastąpić ramieniem telemanipulatora. I tak między dłonią chirurga a poruszającym się wewnątrz ciała pacjenta narzędziem chirurgicznym znalazło się sterowane komputerowo urządzenie mechaniczne. Komputer wyposażony jest w instrukcje i programy, które na podstawie wcześniejszych analiz oraz bieżących informacji z pola operacji pomagają lekarzowi podejmować optymalne decyzje. Przypominający scyzoryk telemanipulator pozwala używać kilku instrumentów chirurgicznych jednocześnie. Telemanipulatory nie tylko tną, trzymają i szyją, ale również obsługują kamerę endoskopową, niezbędną podczas zabiegów laparoskopowych. Chirurg, zamiast pochylać się nad pacjentem, siedzi wygodnie przy konsoli i steruje ramieniem z kamerą, która pokazuje trójwymiarowy obraz w pełnej rozdzielczości, oraz kilkoma innymi ramionami, które zamiast ludzkich rąk operują w ciele pacjenta. Komputer „oczyszcza” ruch dłoni z mimowolnego drżenia, może też przeskalowywać gesty – np. duży ruch dłoni zamienia na wielokrotnie mniejszy ruch narzędzia wewnątrz ciała (ma to ogromne znaczenie, gdy np. zszywa się naczynia o średnicy kilku milimetrów).

Po co to wszystko? Na przykład w klasycznej operacji by-passów pacjentowi rozcina się mostek, zabieg trwa wiele godzin, konieczny jest kilkutygodniowy pobyt w szpitalu, potem parę miesięcy zwolnienia lekarskiego. Zabieg prowadzony z pomocą robota metodą laparoskopową zostawia 3-4 niewielkie blizny, ból jest mniejszy, krwawienie niewielkie, ryzyko powikłań spada, po kilku dniach pacjent zostaje wypisany do domu, a mniej więcej po tygodniu jest zdolny wrócić do pracy, zaś koszt całej operacji może być nawet kilka razy niższy.

SPADŁY Z GWIAZD
Amerykanie zaczęli prace nad robotami chirurgicznymi w ramach programu „Wojen gwiezdnych”, próbując urzeczywistnić ideę zdalnej chirurgii na polu bitwy. Jednak po upadku Związku Radzieckiego, kiedy NASA i Pentagon wycofały się z finansowanych przez rząd projektów, prace i patenty przejęły dwie cywilne firmy – Computer Motion i Intuitive Surgical. Skonstruowany przez Computer Motion Inc. robot Zeus zdążył wziąć udział w „Operacji Lindbergh”. Przypomniano tu nazwisko słynnego lotnika: jednak tym razem to medycyna zrobiła skok przez Atlantyk, co zajęło jej całe 200 ms (tyle wynosiło w 2001 r. opóźnienie czasowe przesyłu sygnałów bezposrednim światłowodowym łączem telekomunikacyjnym pod oceanem). 68-letnia pacjentka operowana na woreczek żółciowy leżała w szpitalu w Strasburgu, chirurg sterujący ramionami Zeusa siedział przy konsoli 6,5 tys. km dalej, w Nowym Jorku. Dwa lata później kalifornijska firma Intuitive Surgical wchłonęła rywala, praktycznie monopolizując rynek zaawansowanych technologicznie robotów medycznych
Dzisiaj produkowany przez nią model da Vinci SI to wydatek ok. 2 mln dolarów. Do tego dochodzą astronomiczne koszty serwisu, m.in. wymiana zestawu narzędzi obligatoryjnie przeprowadzana po każdych dziesięciu operacjach. Mimo to w zeszłym roku w szpitalach na całym świecie pracowało ponad 2000 robotów da Vinci (i jeden w Polsce w Wojewódzkim Szpitalu Specjalistycznym we Wrocławiu).

POLSKI MC2
Poza Stanami Zjednoczonymi rynek robotyki chirurgicznej właściwie nie istnieje. Tymczasem od 2000 r. w zabrzańskiej FRK trwają prace nad polską alternatywą dla amerykańskiego da Vinci. Pierwszy grant pochodził z Komitetu Badań Naukowych, szefem projektu był prof. Zbigniew Religa, zaś głównym wykonawcą został dr Zbigniew Nawrat. Robin Heart miał „pracować w sercu” – wówczas bardzo ważnym tematem był rozwój nieinwazyjnych metod wszczepiania by-passów. Roboty kardiochirurgiczne znakomicie nadają się także do operacji zastawek, zwłaszcza mitralnych. Od tego czasu w Zabrzu we współpracy ze specjalistami z kilku ośrodków akademickich i przedsiębiorstw powstało dziesięć prototypów i modeli Robin Heart I, Robin Heart II. Prowadzone są prace nad robotem Robin Heart mc2. Jest to jedyna na świecie konstrukcja, która sterowana przez jednego operatora zastępuje przy stole operacyjnym jednocześnie trzech lekarzy: chirurga przygotowującego pole operacji, chirurga głównego i asystenta, który trzyma tor wizyjny (kamerę endoskopową). Dzięki unikatowej modułowej budowie, urządzenie można konfigurować do różnych zabiegów. Poza tym Robin Heart mc2 oferuje coś, czego nie potrafi da Vinci: daje wolną rękę chirurgowi. Oryginalny Robin Heart Uni System pozwala w razie potrzeby na szybkie zdemontowanie narzędzi z ramienia robota i sterowanie nimi ze specjalnego uchwytu w dłoni.

Dotychczasowe projekty były finansowane z kilku grantów Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz funduszy własnych Fundacji. Wydano mniej, niż kosztuje jeden gotowy da Vinci.

Polskie roboty sprawdziły się na sali operacyjnej, przeprowadzając na zwierzętach operacje pęcherzyka żółciowego, zastawki mitralnej i trójdzielnej oraz wszczepienia by-passów.
Podczas konferencji Roboty Medyczne w grudniu 2010 r. odbyła się pierwsza w Polsce teleoperacja. Chirurg zza konsoli Robin Heart Shell 2 w FRK w Zabrzu operował robotem Robin Heart CMD SUM w Katowicach-Ligocie.

KRYZYSOWY UPADEK
Niestety, w tym samym czasie straciliśmy szansę na seryjną produkcję robotów. Uznany na całym świecie producent sprzętu medycznego Famed z Żywca, z którym – jako jedyną polską firma medyczną z potencjałem pozwalającym na podjęcie produkcji - prowadzono wstępne rozmowy, zbankrutował, bo... wszedł w opcje walutowe.

Brakuje wolnego kapitału, inwestora, przemysłu, ale inżynierowie z FRK nie poddają się. Stworzyli oryginalny system szkoleniowy, który wykorzystuje m.in. technologię przestrzeni wirtualnej i programy doradcze. Fundacja ma sześć patentów oraz jeden europejski wzór przemysłowy. Granty z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju pozwoliły się skupić na ważnych problemach: jak bez opóźnień przesyłać sygnał HD, który ciągle jeszcze nie potrafi nadążyć za sygnałem przekazywanym z ręki, oraz jak zdalnie nadzorować robota podczas teleoperacji.

ROBOT NA PRZYCHODNE
Projekt z drugiego grantu jest bliski wdrożenia. Mieszczący się w walizce, składany Robin Heart PortVisionAble, którego nazwa jest zręcznym kalamburem: przenośny (port – able) robot (rob) toru wizyjnego (Vision) zastąpi przy stole operacyjnym asystenta, który dzisiaj podczas wielogodzinnych operacji laparoskopowych męczy się i nudzi, wykonując mało rozwijającą pracę, polegającą na trzymaniu kamery endoskopowej. Chirurg, porozumiewając się z robotem za pomocą głosu, pedału lub joysticka, sam zdecyduje, który fragment pola operacyjnego ma mu pokazać robot. Jest to ciekawa propozycja zwłaszcza dla lekarzy z prywatną praktyką – zamiast płacić honorarium drugiemu lekarzowi, zatrudnią mechanicznego asystenta.

Będzie to pierwszy robot z rodziny Robin Heart, który – w przyszłym roku – może trafi do sali operacyjnej.

GRA OD SERCA
Polska jest krajem, który może znieść monopol da Vinci i obniżyć monstrualne ceny robotów. Dlatego kibicują nam lekarze na całym świecie. Jest to jedna z niewielu dziedzin zaawansowanej techniki, w której mamy szansę wejść do pierwszej ligi.

- Stać nas, żebyśmy byli europejską stolicą robotyki medycznej. Na polskich uczelniach jest wielu młodych ludzi zafascynowanych tą dziedziną. Potencjał intelektualny jest wystarczający i jeżeli teraz znajdziemy sposób, aby zamienić go na skuteczne działanie przedsiębiorcze, na pewno nam się uda i w ciągu kilku lat na rynku pojawi się polski albo... europejski robot Robin Heart – prognozuje dr Zbigniew Nawrat. – Dzisiaj robotyka medyczna przypomina motoryzację na początku ubiegłego wieku. Był jeden Ford i na tym koniec. Samochody zmieniły się, ulepszyły i potaniały, gdy do gry wkroczyli konkurenci. Jako konkurenta dla Da Vinci konstruktorzy z Zabrza proponują coś bardziej praktycznego, tańszego i przede wszystkim nie wymagającego drogiej obsługi.

Irena Fober

Technika stara czy nowa?
Historia operacji wykonywanych przez „dziurkę od klucza” padła z początku ofiarą konserwatyzmu środowiska medycznego uniwersytetu w Wiedniu. Wynaleziony w 1806 r. układ optyczny, który pozwalał zajrzeć do środka ludzkiego ciała, został zakazany, zaś twórcę endoskopu Philipa Bozziniego potępiono za „niezdrową ciekawość” (co może ostatecznie wyszło pacjentom na zdrowie, gdyż w epoce mroku sprzed Edisonowskiej żarówki źródłem światła podczas badania był... płomień świecy). Musiało minąć przeszło sto lat, by przeprowadzono pierwszą diagnostyczną laparoskopię na człowieku. Jedne z pierwszych operacji, jeszcze na zwierzętach, robiono pod koniec II wojny światowej we Wrocławiu. Prawdziwy rozwój wideochirurgii w praktyce klinicznej nastąpił dopiero w połowie lat 80. ub. wieku, kiedy amerykańska firma Circon wyprodukowała pierwszy laparoskop połączony z kamerą.