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La CHIRURGIA ROBOTICA (ROBOT-ASSISTED)

La chirurgia robotica

Grazie all’avvento ed al rapido sviluppo delle nuove tecnologie è stato possibile sviluppare sistemi finalizzati a minimizzare i disagi e la traumaticità dovuti all’intervento chirurgico ed a massimizzarne il successo terapeutico. E’ con questi obiettivi che è nata e si è sviluppata la chirurgia mininvasiva; dapprima solo laparoscopica, poi anche robot-assistita. La chirurgia mininvasiva laparoscopica, il cui nome deriva dai termini greci laparos (addome) e scopeo (vedere), può essere fatta iniziare a Lione nel 1987 quando Philippe Mouret, eseguì il primo intervento di colecistectomia laparoscopica. La chirurgia mininvasiva (laparoscopica) offre indubbi vantaggi rispetto alla chirurgia tradizionale: incisioni più piccole, miglio risultato estetico, minor dolore postoperatorio, minor incidenza di complicanze postoperatorie di tipo respiratorio, cardiaco, circolatorio e di infezione del sito chirurgico, ridotti tempi di degenza, più breve convalescenza, più rapido ritorno alle abitudini di vita quotidiane e alla attività lavorativa, migliore funzione del sistema immunitario nel postoperatorio. L’innovazione ed i progressi che questa tecnica ha apportato nel mondo della chirurgia sono enormi ma nonostante gli indiscussi pregi, non poche sono le problematiche che la accompagnano e diverse tra le sue più importanti limitazioni riguardano la natura stessa degli strumenti impiegati. Innanzitutto il campo operatorio viene visto attraverso un monitor 2D con perdita della visione stereoscopica; risulta compromessa la naturale coordinazione occhio-mani dovuta al fatto che il chirurgo deve coordinare due assi quello degli occhi con il monitor e quello delle mani e degli strumenti con il paziente: muovere gli strumenti laparoscopici guardando un monitor bidimensionale posto su un diverso asse risulta poco intuitivo. Si riscontra poi negli interventi laparoscopici una minor destrezza nei movimenti a causa dell’effetto fulcro creato dalla parete addominale e consistente nel fatto che il chirurgo, per interagire correttamente con una struttura di interesse dell’addome del paziente, deve muovere gli strumenti nella direzione opposta al target stesso sul monitor. Fondamentale è poi la riduzione del feed-back tattile e di forza che rende la manipolazione dei tessuti molto più dipendente dal feed-back visivo e la minor precisione dei movimenti a causa della necessità di impiegare strumenti lunghi e rigidi che peraltro hanno un numero limitato di gradi di libertà movimento: la maggior parte infatti ha solo 4 gradi di libertà di movimento mentre la mano ed il polso umani ne hanno 7. Infine non è irrilevante il fatto che il fisiologico tremore della mano umana viene trasmesso in maniera analoga agli strumenti laparoscopici. Tutto ciò rende le dissezioni più delicate ed il confezionamento di anastomosi estremamente difficile se non, in alcuni casi impossibile. Per ovviare a queste limitazioni si è passati allo sviluppo di nuove metodiche tra cui la laparoscopia hand-assisted che consente di recuperare il feed-back tattile anche se la vera innovazione è rappresentata dalla chirurgia robotica. La chirurgia robotica quindi è nata per rispondere all’esigenza di superare le limitazioni della laparoscopia e di espandere i vantaggi della chirurgia mininvasiva. Grazie alla chirurgia robotica infatti i chirurghi sono in grado di operare attraverso i medesimi piccoli accessi utilizzati in laparoscopia ma con lo stesso approccio diretto alle strutture di interesse e con un range di movimenti analogo se non più ampio rispetto a quello possibile nella chirurgia open tradizionale. Pertanto l’approccio robotico permette di unire ai vantaggi della chirurgia mininvasiva una più facile e migliore realizzazione tecnica delle procedure. L’utilizzo della tecnica chirurgica robotica inizia con applicazioni in campo neurochirurgico grazie alla creazione di PUMA 560, impiegato nel 1985 per eseguire biopsie neurochirurgiche sotto guida CT con maggior precisione rispetto alle metodiche convenzionali. Successivamente, nel 1988, fu il turno di PROBOT, un robot creato specificamente per eseguire resezioni prostatiche transuretrali. Mentre PROBOT veniva sviluppato la Integrated Surgical Supplies di Sacramento in California creava invece nel 1992 ROBODOC, un sistema robotico progettato per essere utilizzato nella chirurgia della protesizzazione d’anca. ROBODOC è stato il primo robot a ricevere l’approvazione dell’FDA per l’utilizzo in campo medico. Nel 1994 la Computer Motion in California ideò AESOP (Automated Endoscopic System for Optimal Positioning), un braccio robotico controllato dal chirurgo mediante comandi vocali in grado di manipolare una telecamera laparoscopica Poco dopo la Computer Motion mise in produzione ZEUS, un robot composto da una consolle e da una unità slave quest’ultima formata da due bracci robotici ed un braccio endoscopico a controllo vocale. Fu con questa macchina che nel Settembre 2001 venne eseguito il primo intervento a distanza in remoto tra New York e Strasburgo. Tuttavia la vera innovazione avviene con la creazione del Sistema Robotico Da Vinci da parte della Intuitive Surgical, California. Dietro la creazione di questo robot una delle principali forze trainanti è stata rappresentata dall’interesse a sviluppare quella che è nota con il termine di telechirurgia ovvero una chirurgia a distanza per mezzo di strumenti robotici. A metà degli anni 80 infatti un gruppo di ricercatori della NASA che stavano lavorando alla realtà virtuale, cominciò ad interessarsi al possibile impiego di queste informazioni nello sviluppo della telechirurgia ed agli inizi degli anni 90 alcuni di questi scienziati cominciarono a collaborare con ingegneri della Stanford Research Institute (SRI), in California, per sviluppare questo progetto. Poco dopo il Dipartimento della Difesa statunitense decise di finanziare il progetto nella speranza di sviluppare uno strumento attraverso il quale i chirurghi potessero operare i soldati feriti sul campo di battaglia agendo da un sito sicuro posto a distanza. L’obiettivo era quello di tentare di minimizzare le morti sul campo attraverso il rapido trattamento chirurgico di ferite potenzialmente mortali. Infatti sul campo di battaglia, il 90% di tutti i decessi si verifica prima che i soldati raggiungano un presidio medico e la causa più frequente di morte potenzialmente evitabile è rappresentata da emorragie per lesioni dei grossi vasi periferici delle estremità. Dalla cooperazione del Dipartimento della Difesa e dei ricercatori della SRI venne effettivamente creato un prototipo che dimostrò come fosse realmente possibile eseguire procedure di telechirurgia. Tale sistema prevedeva che un chirurgo situato in un MASH (Mobile Advanced Surgical Hospital) potesse operare a distanza un soldato ferito portato all’interno di un apposito veicolo in prossimità del campo di battaglia contenente l’equipaggiamento robotico. Questo prototipo era stato progettato per eseguire interventi laparotomici ed era composto da due larghe telecamere collocate su un tavolo operatorio che proiettavano le immagini del paziente dal campo di battaglia alla console computerizzata a distanza dove si trovava il chirurgo. Questa console, definita il master, mostrava le immagini del paziente al chirurgo e riceveva sotto forma di segnali elettronici e poi trasferire i movimenti delle mani del chirurgo ad un robot dotato di due bracci, definito lo slave, posto nel sito dell’intervento. L’obiettivo di questo primo prototipo, che non è stato ancora implementato per l’effettivo utilizzo in territori bellici, era dimostrare la fattibilità della telemanipolazione nella chirurgia open ed aveva pertanto poco a che fare con la chirurgia mininvasiva. Tuttavia, Fred Moll, uno dei creatori di questo prototipo, ipotizzò che il suo vero valore non fosse limitato semplicemente alla dimostrazione dell’effettiva possibilità di eseguire interventi in remoto attraverso la telechirurgia ma fosse piuttosto quello di rappresentare il primo passo verso la possibile risoluzione tecnica delle limitazioni fondamentali della laparoscopia quali i ridotti gradi di libertà di movimento degli strumenti, la scarsa precisione e la mancanza di intuitività dei movimenti dovute alla lunghezza degli strumenti stessi ed all’effetto fulcro creato dalla parete corporea. Moll ipotizzò che queste limitazioni tecniche potessero essere superate riuscendo a controllare e ad articolare elettronicamente la punta degli strumenti in modo da migliorare il range di possibili movimenti e la destrezza con cui essi vengono eseguiti. Pertanto, con la convinzione che la telemanipolazione, se convertita in un format compatibile con una tecnica chirurgica mininvasiva potesse offrire enormi benefici ai chirurghi rispetto alla laparoscopia convenzionale, nel 1995 venne fondata la Intuitive Surgical che, acquisiti i diritti di brevetto da altre società tra cui la SRI, cominciò a lavorare per creare un sistema robotico consistente di tre componenti fondamentali: Un sistema computerizzato tipo master/slave che consentisse un controllo intuitivo di un insieme di strumenti laparoscopici dotati di 7 gradi di libertà di movimento. Un sistema di visione stereoscopica. Presenza di sensori ridondanti per garantire la massima sicurezza nel corso degli interventi. Nel Marzo 1997 la Intuitive testò il suo primo prototipo sull’uomo dimostrando gli indubbi benefici di strumenti articolati ma evidenziando al contempo anche l’inadeguatezza delle telecamere disponibili. Pertanto per la maggior parte del 1998, la Intuitive lavorò allo sviluppo di una telecamera binoculare che avrebbe garantito la separazione e la risoluzione spaziale necessarie per eseguire complessi interventi di chirurgia addominale e toracica. Nel 1999 la Intuitive ultimò la creazione del sistema robotico Da Vinci proponendo un dispositivo composto da braccia robotiche in grado di guidare una serie si strumenti articolati, una consolle con visione 3D del campo operatorio fornita da un nuovo endoscopio binoculare ed un elaborato sistema di sicurezza progettato per controllare e verificare la posizione delle punte degli strumenti attivi ogni 750 microsec, eliminando la possibilità di movimenti erronei. Venne quindi eseguito uno studio clinico randomizzato su 200 pazienti che dimostrò la sicurezza e l’efficacia del nuovo dispositivo in procedure di colecistectomia e di fundoplicatio sec Nissen. Il completamento di questo trial clinico assieme ad una revisione formale dei dati forniti, portò la Food and Drug Administration (FDA) ad approvare l’utilizzo del Da Vinci in campo medico nel Luglio del 2000.Il sistema robotica da Vinci consiste di tre principali componenti: una consolle, che la postazione a cui siede il chirurgo, una torre robotica che sorregge e manovra 3 o 4 bracci robotici ed un carrello che contiene la tecnologia ausiliaria necessaria al funzionamento del sistema come il monitor, l’insufflatore di CO2, una doppia sorgente luminosa ad alta intensità, l’unità videocamera e gli strumenti elettromedicali Il da Vinci è un robot di tipo master/slave dove cioè il chirurgo è il master che controlla ogni azione del robot slave e la consolle rappresenta appunto la necessaria interfaccia tra i due. La consolle è collocata a distanza dal tavolo operatorio ma, secondo le disposizioni dell’FDA nella stessa sala operatoria in cui si svolge l’intervento ed è collegata alla torre ed al carrello mediante un cavo. Il chirurgo si posiziona su di uno sgabello al davanti della consolle e vede il campo operatorio attraverso un dispositivo di osservazione binoculare, facente parte del sistema di visione 3D HD, collocato nella cupola della consolle. Un raggio ad infrarossi disattiva la torre robotica ogni volta che il chirurgo rimuove gli occhi da questo dispositivo di visione. La cupola della consolle è stata progettata per ostruire la visione periferica del chirurgo come una sorta di paraocchi cosicchè quando questi inserisce la testa nel dispositivo di visione viene immerso nel campo operatorio 3D percependo le pareti toraciche o addominali come se si trovasse all’interno del paziente. Questo tipo di percezione aiuta nel mantenere l’orientamento anatomico. La cupola della consolle dunque è stata ideata per rispondere alla necessità di isolare il chirurgo dall’ambiente circostante, necessità particolarmente sentita qualora il da Vinci dovesse essere impiegato per la telechirurgia come ipotizzato in origine. In tal caso infatti il chirurgo è fisicamente oltre che virtualmente separato dal paziente e l’unico contatto tra i due è rappresentato dall’immagine video. Le braccia del chirurgo vengono appoggiate su un apposito ripiano imbottito e le dita vengono inserite all’interno dei master controllers che convertono i movimenti tridimensionali delle mani del chirurgo in segnali elettrici che vengono poi tradotti dal computer in comandi che dirigono gli strumenti robotici in modo che essi eseguano identici movimenti tridimensionali sul paziente. Una delle prime decisioni ad essere presa nella progettazione del da Vinci fu proprio dove, nello spazio virtuale, il chirurgo avrebbe «manipolato» gli strumenti robotici ed il controllo in punta di dita fu selezionato dopo la valutazione di una serie di diversi prototipi in quanto risultato il più idoneo a garantire una esatta corrispondenza tra i movimenti eseguiti e le intenzioni del chirurgo. Diversi meccanismi consentono al chirurgo di modificare specifiche funzioni del sistema video e delle braccia robotiche grazie ad una serie di pulsanti collocati sul poggiabraccia e ad una pedaliera alla base della consolle. Su poggiabraccia sono presenti pulsanti che consentono al chirurgo di alzare o abbassare il dispositivo di visione binoculare al fine di collocarlo ad un’altezza maggiormente confortevole, cambiare la visione del campo operatorio virtuale da una 2D a 3D, scegliere tra un angolazione delle telecamere a 0 o a 30°, e stabilire la scala di movimenti tra quelli delle proprie mani nel campo operatorio virtuale e quelli degli strumenti robotici nel paziente potendo scegliere tre una scala 1 a 1, 3 a 1 o 5 a 1: ad esempio quando viene scelta la scala 5 a 1, 5 cm di movimento delle mani del chirurgo nel campo virtuale sono convertiti in un 1 cm di spostamento degli strumenti robotici. Il computer inoltre filtra le regolari oscillazioni delle mani del chirurgo come il tremore essenziale in modo che queste non si traducano in analoghi movimenti degli strumenti robotici. Infine, nel nuovo modello di robot a 4 bracci un altro set di pulsanti consente al chirurgo di decidere quali bracci robotici siano controllati dai master controllers. Va tenuto presente che i master controllers forniscono inoltre un minimo feed-back tattile e di forza in quanto ad esempio mentre il chirurgo sta eseguendo una sutura, essi indicano attraverso la resistenza al movimento la tensione applicata al materiale di sutura dalle due braccia robotiche attive anche se in realtà, nella pratica, il chirurgo riceve principalmente in modo indiretto informazioni tattili e di forza attraverso indizi visivi. Alla base della consolle è presente invece una pedaliera attraverso cui il chirurgo può controllare altre funzioni del robot . In dettaglio, i l pedale all’estrema destra attiva l’elettrobisturi, quello più mediale a destra attiva un dispositivo ad ultrasuoni, il pedale centrale modifica il fuoco delle videocamere, quello mediale a sinistra funziona come un blocco degli strumenti robotici in una posizione statica: schiacciando questo pedale il chirurgo può svincolare i master controllers dagli strumenti robotici, che rimangono immobili nell’ultima posizione acquisita, cosi che i masters possano essere posizionati in una posizione più confortevole; il pedale all’estrema sinistra infine consente di decidere se controllare tre o quatto dei bracci robotici. Il carrello mobile contiene la tecnologia ausiliaria necessaria al funzionamento del sistema. Questa include un monitor video posizionato in cima al carrello per consentire la visione del campo operatorio all’equipe presente in sala, l’insufflatore di CO2, gli strumenti ellettromedicali ed i componenti del sistema video. Quest’ultimo consta di due box per il controllo delle telecamere e di due sorgenti luce. Sul carrello sono presenti inoltre i comandi che consentono di controllare la luminosità, il contrasto ed il guadagno di ciascuna delle due videocamere ed un sincronizzatore che mantiene i frame video prodotti dalle telecamere in fase. La torre robotica del da Vinci sorregge e manovra tre o quattro bracci robotici e viene posizionata accanto al tavolo operatorio all’inizio dell’intervento con collocazione diversa a seconda del tipo di intervento stesso. Il sistema progettato in origine era costituito da soli tre bracci mentre nel Dicembre 2002 la FDA ha approvato una nuova generazione del da Vinci dotato di quattro bracci. In entrambi i modelli il braccio centrale è preposto a sorreggere la telecamera che il chirurgo può muovere attraverso i master controllers dentro e fuori, in alto ed in basso e con rotazione assiale mentre gli strumenti laparoscopici vengono attaccati ai rimanenti bracci robotici laterali. Questo richiede uno specifico adattatore che serve da interfaccia sterile tra i bracci robotici e gli strumenti stessi. I bracci robotici vengono quindi agganciati a trocar metallici attraverso i quali gli strumenti entreranno nell’ addome o nel torace del paziente. Nel modello più recente dotato di quattro bracci il chirurgo, attraverso un apposito pedale posto alla base della consolle, può scegliere quali due tra i tre bracci robotici disponibili controllare con i master controllers; quello rimanente rimane fisso in una posizione e se lo strumento che vi è agganciato è una pinza da presa che era stata usata ad esempio per afferrare o retrarre un’ansa intestinale, questa continuerà a farlo mentre il chirurgo lavora con gli altri due strumenti. Tipicamente infatti il quarto braccio agisce come un retrattore statico periodicamente riposizionato. Come abbiamo già detto il braccio centrale del robot sorregge la telecamera. Questa ha un diametro di 12 mm, è disponibile con angolazione a 0 ed a 30° e viene introdotta nel torace o nell’addome del paziente attraverso un trocar laparoscopico monouso standard di 12 mm. Il cilindro esterno della telecamera in realtà contiene due telecamere separate di 5 mm ciascuna e due set di cavi a fibre ottiche che trasportano la luce lungo il cilindro stesso per illuminare il campo operatorio. Il segnale video proveniente da ciascuna delle due telecamere rimane separato dall’altro ed è proiettato singolarmente su di un tubo catodico ad alta risoluzione posto all’interno della consolle. Un sistema di specchi riflette quindi queste immagini al dispositivo di visione binoculare e ne consente così la visualizzazione da parte del chirurgo. Infine il sincronizzatore posto nella torre e deputato a mantenere i due frame video in fase evita disturbi legati all’oscillazione delle immagini al chirurgo che le visualizza. Nel prossimo futuro il sistema da Vinci metterà sul mercato videocamere con tre telecamere all’interno: le due di 5 mm che forniscono la visione stereoscopica rimarranno identiche a quelle attuali e verrà implementata una ulteriore terza lente con grandangolo che offrirà una visione panoramica del campo operatorio. Il chirurgo potrà scegliere quindi tra la visione tridimensionale ravvicinata e la visione bidimensionale con grandangolo attraverso uno dei pedali alla base della consolle. La visione con grandangolo sarà di ausilio per il chirurgo sia per verificare la posizione dello strumento allocato nel quarto braccio robotico sia per mantenere meglio l’orientamento anatomico durante i complessi interventi di chirurgia addominale. Gli strumenti impiegati dal da Vinci vengono agganciati ai bracci robotici attraverso un apposito adattatore che funge da interfaccia sterile. Ciascuno strumento può essere rimosso e riposizionato un numero illimitato di volte nel corso di ciascun intervento ma può essere adoperato in un numero non superiore a 10 interventi chirurgici diversi. Il computer infatti mantiene la traccia del numero di volte che ciascuno strumento è stato utilizzato e lo disattiva automaticamente dopo 10 interventi. Va tenuto presente che i bracci robotici possono articolarsi a livello di un gomito durante i movimenti degli strumenti chirurgici e che ciascuno strumento si articola inoltre su di un proprio polso. Pertanto, in generale, gli strumenti robotici sono dotati di 7 gradi di libertà di movimento che includono: dentro e fuori, gomito in alto o in basso, gomito a destra ed a sinistra, polso in alto ed in basso, polso a destra ed a sinistra, aperto e chiuso, rotazione assiale. Il movimento di alcuni strumenti è tuttavia limitato. Il dissettore ad ultrasuoni ad esempio manca dei movimenti del gomito robotico perché le onde ultrasonore non possono viaggiare se non in linea retta. Attualmente la gamma di strumenti robotici disponibili è estremamente ampia includendo, come in chirurgia tradizionale, tutta una serie di elettrobisturi, forbici, uncini e pinze da presa Il sistema robotico da Vinci rappresenta per il chirurgo una valida alternativa sia alla chirurgia laparotomica tradizionale che alla laparoscopia convenzionale presentando una serie di vantaggi evidenti che consentono l’esecuzione anche delle procedure più complesse e delicate attraverso incisioni estremamente piccole e con ineguagliata precisione. Tuttavia sono osservabili anche una serie di svantaggi di cui la tecnologia del prossimo futuro dovrà tenere necessariamente conto. Possiamo affermare che la chirurgia robotica mantiene tutti i vantaggi che la chirurgia laparoscopica mininvasiva presenta rispetto a quella tradizionale ma in aggiunta, supera molte delle più rilevanti limitazioni della laparoscopia stessa che la rendono, per quanto sia una tecnica di ampio respiro, non sovrapponibile alla chirurgia tradizionale in quanto difficilmente o del tutto non applicabile agli interventi più complessi e più delicati di chirurgia toracica ed addominale. In dettaglio, la chirurgia robotica offre innanzitutto, analogamente alla laparoscopia, una magnificazione del campo operatorio che consente di vedere strutture millimetriche come ad esempio alcuni vasi sanguigni, con estremo dettaglio anatomico ma supera la laparoscopia stessa garantendo una visione 3D analoga a quella della chirurgia open con un significativo miglioramento del senso della profondità. Come in chirurgia open inoltre, il chirurgo riacquista l’allineamento occhi-mani grazie alla collocazione spaziale reciproca dei master controllers rispetto al sistema di visione binoculare potendo pertanto eseguire movimenti intuitivi che, grazie anche alla eliminazione dell’effetto fulcro, risultano del tutto sovrapponibili a quelli eseguiti negli interventi a cielo aperto. Altro indiscutibile vantaggio della chirurgia robotica rispetto alla laparoscopia è la maggior fluidità nei movimenti resa possibile sia dalla posizione più ergonomica assunta dal chirurgo nel corso dell’intervento, sia soprattutto dalle caratteristiche peculiari della strumentazione impiegata: invece degli strumenti lunghi e rigidi utilizzati in laparoscopia, gli strumenti robotici presentano un’articolazione interna endo-wrist che fornisce loto 7 dof e 90° di angolazione consentendo un range di spostamenti superiore addirittura a quello della mano umana. Inoltre, sia rispetto alla laparoscopia che alla chirurgia open la precisione dei movimenti è assoluta in quanto il sistema computerizzato converte i movimenti della mano umana rendendoli più fluidi, senza scatti ed eliminando il fisiologico tremore; il robot infatti, diversamente dall’uomo non si stanca. Va infine tenuto presente che i dispositivi robotici offrono la possibilità al chirurgo di stabilire una scala tra i movimenti della propria mano nel campo operatorio virtuale e quelli della punta degli strumenti robotici nell’addome del paziente il che implica la possibilità di eseguire movimenti in scale molto piccole con estrema accuratezza: questo consente al chirurgo di eseguire ad esempio microanastomosi vascolari con fili a 6 zeri praticamente impossibili in laparoscopia. Come abbiamo precedentemente accennato, per quanto attraente, anche la chirurgia robotica presenta delle limitazioni non trascurabili. Queste risiedono innanzitutto nella mancanza di quello che è noto come haptic feed-back ossia il feed-back tattile e di forza che rende difficile applicare la corretta quantità di forza su strutture delicate e materiali di sutura con conseguente rischio di danno tissutale e di deiscenza delle anastomosi. Anche in laparoscopia l’haptic feed-back è molto limitato rispetto alla chirurgia open tuttavia esso è comunque presente, seppure minimo, perchè trasmesso alle mani del chirurgo dagli strumenti che interagiscono con i tessuti e che egli manovra direttamente. Con i dispositivi robotici questo limite è in parte superato dal più valido feed-back visivo consentito dalla presenza di un sistema di visualizzazione 3D ma è comunque, a tutt’oggi, insufficiente. In secondo luogo bisogna tenere conto degli elevati costi di partenza e di gestione dei sistemi robotici, molto superiori a quelli necessari per le procedure laparoscopiche. Il costo del sistema robotico da Vinci ammonta approssimativamente a 1.7 milioni di dollari con un costo di mantenimento e di gestione che si aggira intorno ai 125.000-150.000 dollari l’anno. L’aggiunta di una seconda consolle per la simulazione ed il training chirurgico porta infine i costi a circa 2.25 milioni di dollari e spesso l’aggiunta di una seconda consolle è necessaria perché la chirurgia robotica, rappresentando una tecnologia di recente introduzione nella pratica chirurgica, richiede un adeguata formazione. Un’ulteriore limitazione di questa tecnica è infine rappresentata dalle dimensioni della torre e dei bracci robotici che riducono lo spazio disponibile per l’equipe chirurgica al tavolo operatorio. Dalla sua introduzione sul mercato il sistema robotico da Vinci ha conosciuto una diffusione estremamente rapida; secondo un articolo del 2005 del giornale Business week, nell’anno 2004 erano stati eseguiti circa 20000 interventi di chirurgia robotica contro i 1500 del 2000. Attualmente il sistema da Vinci è stato adottato in più di 800 ospedali tra Stati Uniti ed Europa e trova applicazione in numerose branche chirurgiche tra cui chirurgia cardiotoracica, chirurgia addominale, ginecologia, neurochirurgia, ortopedia, urologia e pediatria. Un ulteriore interessante campo di applicazione dei sistemi robotici è rappresentato dalla chirurgia laparoscopica single incision ovvero la SILS. La SILS rappresenta infatti uno degli approcci chirurgici emergenti e può essere eseguita attraverso diversi dispositivi e differenti tecniche. La SILS ha il vantaggio di sfruttare una singola incisione chirurgica con risultati estetici migliori e con una riduzione dei tempi di convalescenza. Quello che però sembra rappresentare un vantaggio da un punto di vista estetico in questa procedura ne rappresenta anche una limitazione intrinseca; infatti l’avere un singolo sito di accesso impone una collocazione coassiale degli strumenti risultando in una difficile manovrabilità degli stessi a causa della vicinanza delle loro estremità nella cavità addominale. I 7 dof degli strumenti robotici potrebbero superare teoricamente questo limite, tuttavia i bracci robotici non lavorano bene quando sono posizionati in maniera coassiale a causa del rischio di una possibile collisione degli stessi l’uno con l’altro e con la telecamera che condurrebbe a potenziale malfunzionamento. Per l’esecuzione di questo tipo di interventi sono quindi necessarie nuove configurazioni dei bracci robotici. La Intuitive Surgical ha pertanto testato in interventi di colecistectomia, una nuova tecnica definita di chirurgia con i bastoncini cinesi per permettere l’uso dei bracci robotici attraverso una singola incisione senza che si verifichino collisioni tra gli stessi. Uno studio pilota ha determinato che il settaggio ottimale degli strumenti per la SILS consistesse in una disposizione triangolare degli strumenti con la telecamera al centro dell’addome ed una distanza di 2 cm dei trocar l’uno dall’altro. Con questa disposizione gli strumenti si incrociano a livello della parete addominale cosicchè la punta dello strumento destro va a trovarsi a sinistra del target e viceversa. Per correggere l’inversione del controllo manuale degli strumenti, la consolle del robot è stata pertanto programmata per guidare lo strumento la cui punta va a trovarsi a sinistra con il master controller della mano destra e viceversa. Da questo studio pilota è emerso che se paragonata alla disposizione degli strumenti tradizionale, la configurazione a bastoncini cinesi migliora la destrezza nei movimenti del chirurgo e la performance globale attraverso un significativo accorciamento dei tempi, l’eliminazione della collisione tra gli strumenti, e la riduzione del numero di spostamenti della telecamera e degli errori durante la procedura. Per la realizzazione di questo tipo di procedure la IS ha anche progettato strumenti specifici consistenti in aste semirigide che servono ad inserire gli strumenti robotici attraverso delle cannule curve. Un’alternativa a questo tipo si sistema robotico per gli interventi SILS è inoltre stata sviluppata dal progetto Araknes, un progetto condotto dal 2008 al 2012 da una serie di ricercatori con la finalità di sviluppare innovativi sistemi robotici miniaturizzati che consentano di rendere le procedure chirurgiche meno invasive, meno complicate e molto meno costose. Questo progetto ha condo allo sviluppo di una serie di dispositivi altamente innovativi tra cui appunto un sistema robotico chiamato ‘Single-port laparoscopy bimanual robot’ (Sprint) che consta di un singolo dispositivo richiudibile che viene introdotto nella cavità addominale e che contiele al suo interno una telecamera per la visione panoramica, una per la visione stereoscopica e due bracci che si aprono una volta introdotto nella cavità addominale e che replicano con elevata precisione i movimenti delle mani del chirurgo alla consolle. Sebbene il da Vinci rivesta attualmente un ruolo di primo piano nell’ambito della chirurgia robotica, è necessario tener presente che esso non è l’unico robot riconosciuto per l’utilizzo in campo medico. Altre case produttrici oltre alla Intuitive Surgical, hanno progettato dispositivi specificatamente ideati per essere impiegati nelle varie branche chirurgiche. Tra questi possiamo citare la MAKO Surgical che ha creato sistemi robotici impiegati in ambito ortopedico per gli interventi al ginocchio o sul bacino e la MAZOR Robotics con Ranaissance, un sistema robotico impiegato per interventi al rachide che trova una sempre più ampia applicazione nel trattamento di molteplici disturbi tra cui scoliosi ed altre malformazioni spinali e viene impiegata in una gamma sempre più ampia di interventi tra cui, solo per citarne alcuni, il posizionamento di viti per la stabilizzazione vertebrale, osteotomie e biopsie. Per quanto le capacità attuali delle strumentazioni robotiche ed i vantaggi derivanti dal loro uso appaiano notevoli, essi sono destinati ad estendersi ancora molto oltre. Nel prossimo futuro infatti il sistema robotico da Vinci sarà dotato di una gamma più ampia di strumenti più piccoli capaci di eseguire un range di movimenti più esteso. Sarà presente l’haptic feedback e la torre robotica sarà modificata con l’introduzione di un numero maggiore di bracci, di dimensioni anch’essi ridotte. La telecamera, attualmente contenente due ottiche da 5 mm l’una, ne conterrà tre di cui due per la visione stereoscopica ed una per la visione panoramica. Inoltre con l’aumento del numero di procedure chirurgiche si verificherà una significativa contrazione dei costi e l’inevitabile evoluzione della velocità dei processori consentirà di semplificarne il design e di aggiungere nuove capacità. A lungo termine poi la maggior parte dei più potenti attributi della robotica potranno essere incorporati nella pratica della telechirurgia. Inoltre i sistemi robotici rappresentano la perfetta controparte delle modalità di imaging future nell’ottica di una chirurgia computer assistita sempre più all’avanguardia. Infatti, proprio attraverso un’integrazione crescente tra sistemi robotici, moderne tecniche di imaging e bioingegneria, si arriverà a poter disporre di modelli di lavoro computer assisiti. Questo implica poter disporre di una visualizzazione preoperatoria dell’anatomia del paziente in 3D, poter eseguire un planning preoperatorio conseguentemente più accurato e poter usufruire inoltre della possibilità concreta di eseguire un planning intraoperatorio in quanto le tecnologie di imaging saranno in grado di registrare dati che potranno essere visti in tempo reale dal chirurgo consentendo di guidare e perfezionare l’esecuzione degli interventi. Si può inoltre ipotizzare che con l’evoluzione dell’intelligenza artificiale, sarà probabilmente possibile in un futuro più lontano, disporre di sistemi robotici non più strutturati come macchinari di tipo master/slave ma dotati di una certa autonomia; potrebbe essere infatti possibile programmare in precedenza movimenti che nel corso dell’intervento il robot eseguirà poi in modo automatico. Ad oggi comunque, sono in fase di progettazione numerosi nuovi sistemi robotici, tra i più recenti possiamo citare Amadeus della Titan Medical, un sistema robotico ancora in fase di sviluppo, progettato per offrire al chirurgo una serie di vantaggi ulteriori rispetto ai sistemi robotici attualmente in uso tra cui i più rilevanti sono essenzialmente l’haptic feed-back e la presenza di due tipi di piattaforma, uno per gli interventi che richiedono più incisioni, ed una per gli interventi SILS. Quest’ultima include un dispositivo richiudibile che, una volta chiuso, può essere inserito in addome attraverso una singola incisione da 15 mm ed una volta inserito, può essere aperto assumendo una configurazione di lavoro in cui la corretta triangolazione degli strumenti in esso contenuti, compresa la telecamera per la visione 3D, viene garantita da specifici sistemi di controllo.