Medicina 4.0

La robotica in chirurgia e medicina

La robotica in chirurgia e medicina

La robotica in chirurgia e medicina

di Riccardo Bugliosi

Sinora nella nostra rubrica abbiamo parlato di potenzialità e di studi in corso.
Oggi introduciamo un argomento che è invece di attualità e già pervasivo: l’utilizzo dei robot in chirurgia.
Dal sito della Mayo Clinic scopriamo che la chirurgia assistita da robot permette ai medici di eseguire numerosi tipi di procedure complesse con maggiore precisione, flessibilità e controllo di quanto sia possibile fare con le tecniche chirurgiche convenzionali.

La chirurgia assistita da robot si applica usualmente ad interventi mini-invasivi ed al giorno d’oggi è meno frequente negli interventi a cielo aperto.

In questa nuova modalità di intervento il chirurgo controlla le braccia del robot mentre è seduto al pannello di controllo nei pressi del tavolo operatorio. Tramite il pannello l’operatore osserva il campo operatorio da remoto con tecniche di visualizzazione molto avanzate.
Si tratta in effetti del passo tecnologico successivo alla laparoscopia.

L’esempio di da Vinci

Nella chirurgia robotica la parte del leone la fa uno strumento chiamato da Vinci (ovviamente il nome è ispirato a Leonardo) e, come potete verificare in questo articolo di un noto quotidiano, in Italia tale robot chirurgico è  già diffusamente installato ed è operativo in numerose realtà.  robot da Vinci in chirurgia roboticaA livello mondiale, considerando la sua diffusione, l’Europa è preceduta solo dagli Stati Uniti e dal Giappone e nel contesto europeo l’Italia è leader al fianco della Francia.

Cos’è da Vinci?

Potete approfondire l’argomento su Wikipedia ma in buona sostanza questo sistema nella sua ultima versione permette al chirurgo di avere una visione tridimensionale immersiva e capace di moltiplicare l’acuità del campo visivo sino a 10 volte e ciò permette un’estrema precisione di intervento. Questo robot, prodotto dall’azienda leader del settore Intuitive Surgical, è divenuto operativo dal 2000, anno in cui è stato approvato dall’americana FDA (Food & Drug Administration) per la chirurgia endoscopica generale. E’ nato allo scopo di facilitare operazioni chirurgiche complesse utilizzando un approccio mini invasivo.

Se volete un approfondimento sulla storia della chirurgia robotica potete leggere questo interessante articolo. Al momento è usato prevalentemente per la prostatectomia, per gli interventi sulle valvole cardiache e nella chirurgia ginecologica ma esiste un largo spettro di patologie chirurgiche sulle quali può intervenire.

Il sistema da Vinci è stato progettato per migliorare le tecniche della laparoscopia ed in questo video potete approfondire la sua ingegnerizzazione ed il suo funzionamento, è probabile che se non siete specialisti del settore sarete sorpresi di quanto sia avanzata la robotica in medicina.

 

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I vantaggi di da Vinci

Allo stato attuale alcuni dei principali vantaggi del robot in chirurgia possono essere riassunti in:

  • visione del campo operatorio in 3D ed ad alta definizione per il chirurgo
  • eliminazione dell’effetto fulcro tipico della laparoscopia.
    Tale effetto si manifesta con una diminuita destrezza nei movimenti e consiste nel fatto che il chirurgo, per interagire correttamente con una struttura anatomica, deve muovere gli strumenti nella direzione opposta al target visibile sul monitor. L’assenza di tale effetto  permette al chirurgo di eseguire movimenti più istintuali, tipici della chirurgia a cielo aperto.
  • capacità di filtrare e rendere pressoché impossibili eventuali tremori delle mani dell’operatore al pannello di controllo
  • dissezione più precisa dei linfonodi
  • curva di apprendimento più breve
  • vasto campo di applicazione nella chirurgia mini invasiva ed incremento nella precisione delle procedure demolitiva e ricostruttive.

Gli svantaggi di da Vinci

Tra gli svantaggi invece possiamo enumerare:

  • costi elevati
  • problematiche relative all’installazione dell’apparato in ambienti preesistenti
  • problemi di logistica e di comunicazione all’interno del team (superabili con l’esperienza)
  • problemi correlati alla mancata percezione tattile da parte del chirurgo: questo feedback è molto importante. E’ probabile che a questo riguardo si stia studiando molto per risolvere questa problematica ed in questo settore probabilmente si cercheranno di avere i miglioramenti più significativi.

Vista la sua sempre maggiore diffusione, numerosi autori pongono la questione se questa nuova metodica sia più vantaggiosa, non solo dal punto di vista medico ma anche economico, rispetto alla laparoscopia. Tra gli altri anche il nostro Ministero della Salute nel Marzo 2017 ha prodotto un report su tale argomento. Molti autori sono scettici sui reali vantaggi offerti ma è possibile notare al riguardo che la stessa cosa accadde quando fu introdotta la laparoscopia: tanti in letteratura si chiedevano se fosse valida nell’apportare reali benefici.

Robot Da Vinci in chirurgia roboticaOra sappiamo che ciò si è verificato e possiamo fruire dei numerosi vantaggi che spesso la pongono come scelta di elezione nell’approccio chirurgico. Tornando al giorno d’oggi va segnalato che si sono evidenziati rischi nelle operazioni svolte, navigando sul web potete farvi un’idea delle problematiche.

Al momento in cui scriviamo il sistema da Vinci detiene in pratica il monopolio del mercato e considerato comunque che il numero di operazioni eseguite col suo supporto è molto alto (negli USA nel 2017 ci sono state circa 700000 procedure chirurgiche eseguite) si dovrebbe poter confrontare la casistica robotica con quella degli altri tipi di interventi.

Va segnalato inoltre che è stata pubblicata una revisione sistematica su possibili interessi economici coinvolti.

La situazione delle installazioni

Robot Da Vinci in chirurgia roboticaRiguardo al numero dei robot operativi ed alle procedure svolte vi fornisco alcune informazioni gentilmente inoltratemi dal produttore di da Vinci (a Dicembre 2018): 109 sistemi installati in Italia, 821 in Europa, 629 in Asia, 3110 negli Stati Uniti e 254 nel resto del mondo.

20450 procedure svolte in Italia solo nel 2018 con un incremento del 17% rispetto all’anno precedente.

La ripartizione delle procedure chirurgiche in Italia è la seguente: 68% in urologia, 16% in chirurgia generale, 10% in ginecologia, 4% in chirurgia toracica, 2% in otorinolaringoiatria, 1% in chirurgia pediatrica.

Sviluppi futuri

Da circa venti anni il sistema da Vinci, come già detto, ha monopolizzato il settore grazie ad una serie di fattori tra i quali ci sono l’alta qualità dei prodotti, i copyright tecnologici, le strategie di marketing. Si intravvede però uno scenario multiforme nel quale si inseriscono dei competitor pronti a sfruttare lo scadere di alcuni brevetti esclusivi ed all’evoluzione delle tecnologie. Tra i competitori già sul mercato è presente un prodotto di origini italiane, si tratta del Senhance Surgical Robotic System che è stato inizialmente progettato da un’industria nazionale, la SOFAR.

 

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Senhance Surgical Robotic System – Functional Overview from TransEnterix, Inc on Vimeo.

Questo sistema differisce molto dal da Vinci perché i bracci operatori sono separati ed inoltre include l’utilizzo di occhiali 3D ad alta definizione associati ad un sistema di controllo visivo del campo operatorio guidato dai movimenti dell’occhio. Ciò che più colpisce è la presenza del feedback tattile. Sono in fase di trial anche robot per la chirurgia generale e transluminale endoscopica attraverso orifici naturali. In ogni caso lo scenario è, tanto per cambiare, reso molto interessante dall’avvento dell’Intelligenza Artificiale (IA), del Machine Learning e dell’Internet of Things. Non per nulla anche Google si è impegnata in questo settore della robotica. In questo scenario maggiormente competitivo la Intuitive Surgical sarà certamente spronata al miglioramento tecnologico.

Nanorobotica

Nei prossimi anni scopriremo se l’evoluzione della robotica in chirurgia porterà ad un suo diffuso e routinario utilizzo ma nel frattempo lo sviluppo tecnologico si dimostra sta già spianando la strada all’uso delle nanotecnologie in medicina. Si tratta di realizzare robot delle dimensioni di una cellula, chiamati nanorobot, che, introdotti nel circolo sanguigno, potranno raggiungere organi ed apparati e quindi eliminare cellule neoplastiche, riparare tessuti o catturare radicali tossici. I nanorobot sono dei dispositivi delle dimensioni da 1 a 100 nm, per fare un paragone un filamento di DNA ha le dimensioni di 2 nm ed un globulo rosso di 7000 nm. Gli ovvi vantaggi che offrono le nanotecnologie sono quelle di poter operare a livello cellulare senza danneggiare organi, apparati e tessuti adiacenti.

La nanorobotica è più avanzata di quanto si possa immaginare. Sembra fantascienza ma dobbiamo ricordare al proposito la grande visione che ebbe Isaac Asimov nello scrivere, nel 1966, il romanzo ‘Viaggio allucinante’ nel quale c’è l’anticipazione di un vero e proprio intervento di nanorobotica operato mediante la miniaturizzazione di un sommergibile, il Proteus, che è destinato a viaggiare nel corpo di un paziente per rimuovere un embolo dal cervello.

Tra le tante sfide con le quali ci dovremo confrontare in questo settore c’è quella legata alla propulsione necessaria per poter ‘navigare’ nel corpo umano e non stupitevi se si pensa di sfruttare idee già presenti in natura come i flagelli batterici. Un’altra sfida sarà quella legata alla realizzazione di un sistema di navigazione. Può sorprendere ma per quanto riguarda i micro strumenti chirurgici possediamo già le tecnologie.

Conclusioni

Nella robotica in chirurgia ciò che farà la differenza nel futuro sarà la possibilità di fornire sempre maggiori dettagli visivi ed un feedback tattile (e cognitivo, mediante l’apporto dell’IA) più raffinato all’operatore chirurgo. Si tratterà anche di abbassare i costi di acquisto e gestione. La ricerca tecnologica si sta muovendo in queste direzioni. Un rischio che potremo correre è che, per evidenti motivi commerciali, le case produttrici difficilmente collaboreranno tra loro e questo rischierà di portare ad una disomogeneità nello sviluppo dei robot che non potranno fruire in maniera integrata di tutti gli avanzamenti tecnologici.

Per ciò che riguarda la nanorobotica dovremo attendere ancora qualche anno per vedere applicazioni cliniche non sperimentali ma dobbiamo essere pronti a farci sorprendere. La tecnologia e l’utilizzo del futuro ‘Proteus’ potrebbero essere realizzati molto prima di quanto si possa immaginare.

A presto e buon eHealth!

Parole chiave: eHealth, Intuitive Surgical da Vinci, Robotica, chirurgia urologica, cardiochirurgia, chirurgia ginecologica, Intelligenza Artificiale, Machine Learning, Internet of Things, Nanotecnologie, Nanorobot, visione 3D, Hypnerotomachia Poliphili.

 

dottor Riccardo Bugliosi
Riccardo Bugliosi è medico, specialista in medicina interna. Si è sempre occupato di informatica, in particolare di Intelligenza Artificiale, sia in medicina che in altri settori.  Ha pregressi studi in Fisica ed Ingegneria Elettronica ed ha diverse pubblicazioni sui lavori svolti.

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