1

Roboti na mozku

CALGARY – Když Harvey Cushing a William Bovie zavedli v roce 1926 elektrokauterizaci (která využívá vysokofrekvenčního elektrického proudu k uzavírání cév nebo provádění řezů), proměnil jejich vynález neurochirurgii. Vzhledem k přesnosti, která je pro operaci tak jemného orgánu, jako je mozek, nezbytná, urychlilo spojení mechanických technologií s chirurgickými dovednostmi vývoj v tomto oboru.

Pokroky na poli neurochirurgie vždy usilují o minimalismus. Stejně jako v kterémkoliv jiném chirurgickém oboru i zde platí, že čím méně daný zákrok zasáhne do těla, tím nižší je pravděpodobnost, že nepříznivě ovlivní kvalitu pacientova života, a tím dříve bude pacient schopen návratu k normálním aktivitám.

Erdogan

Whither Turkey?

Sinan Ülgen engages the views of Carl Bildt, Dani Rodrik, Marietje Schaake, and others on the future of one of the world’s most strategically important countries in the aftermath of July’s failed coup.

V případě citlivých neurologických zákroků je tento imperativ ještě naléhavější. Úkoly, jako jsou manipulace s malými cévami měřícími v průměru 1-2 milimetru nebo odstranění mozkového nádoru bez poškození okolní tkáně, vyžadují technologie, které doplňují schopnosti chirurgů a rozšiřují jejich možnosti – například operační mikroskop nebo multimodální diagnostické nástroje.

Dalším krokem by bylo umožnění, aby do mozku pronikl člověkem ovládaný robot. Roboti dokážou vykonávat opakované úkoly s vyšším stupněm preciznosti a přesnosti než lidé, navíc bez svalové únavy. A pravidelně je lze upgradovat tak, aby si hladce osvojovali nové funkce.

Roboti však postrádají výkonnou kapacitu lidského mozku. Vzhledem k tomu, že pochopení obrovského počtu různých situací, které mohou vyvstat během chirurgického zákroku – a správná reakce na ně –, by vyžadovalo enormní výpočetní sílu, snaží se chirurgičtí roboti skloubit lidské zkušenosti a schopnost rozhodování s mechanizovanou přesností.

Jedním z příkladů takového skloubení je robot neuroArm, jehož vyvinul můj výzkumný tým z Calgarské univerzity ve spolupráci s inženýry z firmy MacDonald, Dettwiler and Associates. Robot má dvě paže, které dokážou držet různé chirurgické nástroje, přičemž chirurg je ovládá ze vzdálené pracovní stanice.

Tato pracovní stanice současně chirurgovi poskytuje řadu různých dat – včetně magnetické rezonance (MRI), trojrozměrného obrazu chirurgického pole, zvukových informací a kvantifikovatelné hmatové (nebo dotekové) zpětné vazby z interakce mezi nástrojem a tkání –, díky nimž může chirurg vnímat zákrok prostřednictvím zraku, sluchu a hmatu. Jelikož se lidský mozek rozhoduje podle smyslových vjemů – a samozřejmě podle zkušeností –, jsou tato data pro chirurga nezbytná k tomu, aby během zákroku činil co možná nejinformovanější rozhodnutí.

Technologie jako MRI mohou pomáhat při plánování chirurgických zákroků, kontrole resekcí a zajišťování kvality. Robotika kompatibilní s magnetickou rezonancí umožňuje diagnostiku v reálném čase a poskytuje informace o anatomických strukturách a změnách v mozku ve vztahu k chirurgickým patologiím přímo během operace, čímž se minimalizuje riziko.

Vzhledem k tomu, že robot má k dispozici MRI a poskytuje hmatovou zpětnou vazbu, lze před zákrokem stanovit elektronické dálnice nebo chirurgické koridory, případně „zakázané“ zóny. Manipulace s nástrojem tak může probíhat pouze v rámci předem stanoveného koridoru, což brání nezamýšlenému poškození mozku.

Robotická chirurgie má navíc potenciál dosahovat pokroku nad rámec neasistovaných lidských schopností. Škálování pohybu – díky němuž mohou robotické paže napodobovat přesné pohyby rukou chirurga, ale v mnohem menším měřítku – umožní chirurgům manipulovat s tkání, která je příliš malá na to, aby se dala detekovat pouhým okem. S rozvojem menších mikrochirurgických nástrojů a vysoce výkonných kamer a monitorů bude možné operovat na buněčné úrovni.

Související oblastí s důležitými dopady na neurochirurgii je virtuální realita. Ta staví na simulačních technologiích a umožní chirurgům nacvičovat zákroky včetně operací s použitím chirurgických robotů v digitálním prostředí. Schopnost zmapovat složité případy a nacvičit si vzácně používané zákroky před jejich realizací na pacientovi bezpochyby povede ke kvalitnějšímu chirurgickému výkonu a zlepšeným léčebným výsledkům.

Virtuální realita zlepší také chirurgický výcvik, neboť poskytne studentům širší rozsah zkušeností a umožní kvantifikaci jejich výkonu. Chirurgové operující ručně poznají, kolik síly vyvinuli, pouze podle hmatu; naproti tomu chirurgický simulátor by mohl tuto sílu měřit a ohlásit, kdy student vyvíjí nadměrný či nedostatečný tlak.

Instruktoři budou navíc schopni naprogramovat kontrolované scénáře, aby vyhodnotili, jak si student vede v náročných podmínkách. Schopnost resetovat a opakovat zákroky bez rizika či dodatečných nákladů podstatně zlepší neurochirurgický výcvik. Žádný učený totiž z nebe nespadl.

Jistě, virtuální realita zůstává relativně mladou technologií. Vzhledem k tomu, že realistické neurochirurgické simulace, které musí brát v úvahu velký počet proměnných a potenciálních výsledků, se obzvláště těžko vyvíjejí, se virtuální realita zatím v tomto oboru široce nevyužívá. Technologie chirurgických simulací se však rychle rozvíjí a podporuje ji rovněž vývoj v oblasti paralelních výpočtů. S dalším růstem realističnosti těchto simulací se zvýší i jejich výcviková hodnota.

Support Project Syndicate’s mission

Project Syndicate needs your help to provide readers everywhere equal access to the ideas and debates shaping their lives.

Learn more

Spojování lidských chirurgických zkušeností se stroji a komputerizovanými technologiemi je hnacím motorem pokroku v oblasti neurochirurgie, kdy robotická chirurgie slouží jako významný model přínosnosti rozhraní člověk-stroj. Přidáme-li do rovnice virtuální realitu, začne se rýsovat budoucnost neurochirurgie – budoucnost, v níž se tato disciplína pozvedne na novou úroveň dokonalosti.

Z angličtiny přeložil Jiří Kobělka.