Ροΐδης Νικόλαος, Ορθοπεδικός, Διευθυντής Ε' Ορθοπεδικής Κλινικής


   Η ρομποτική χειρουργική γόνατος έχει εισαγάγει ένα νέο επίπεδο ακρίβειας στις αρθροπλαστικές γόνατος στην σύγχρονη εποχή. Αλλά ενώ πολλοί άνθρωποι κατανοούν τα οφέλη της «ρομποτικά υποβοηθούμενης χειρουργικής», πολύ λιγότεροι γνωρίζουν πώς λειτουργούν στην πραγματικότητα αυτά τα ρομποτικά συστήματα.

Παρακάτω παρέχεται μια λεπτομερής, τεχνική εξήγηση των κύριων ρομποτικών συστημάτων γόνατος που χρησιμοποιούνται διεθνώς, συγκεκριμένα των MAKO, ROSA και CORΙ. Αν αναρωτιέστε τι κάνει ο ρομποτικός βραχίονας, πώς αλληλεπιδρούν οι χειρουργοί με το σύστημα και τι κάνει μια πλατφόρμα διαφορετική από μια άλλη, στο εν λόγω άρθρο θα βρείτε όλες τις απαντήσεις.

Κατανόηση των Ρομποτικών Συστημάτων Χειρουργικής Γόνατος

Τα ρομποτικά συστήματα αρθροπλαστικής γόνατος δεν είναι αυτόνομα μηχανήματα. Είναι προηγμένα εργαλεία που βοηθούν έναν εκπαιδευμένο ορθοπεδικό χειρουργό κατά τη διάρκεια των χειρουργικών επεμβάσεων αρθροπλαστικής γόνατος. Διαφορετικοί τύποι ρομποτικών συστημάτων χειρουργικής γόνατος ποικίλλουν ως προς τον τρόπο με τον οποίο συλλέγουν ανατομικά δεδομένα, καθοδηγούν την προετοιμασία των οστών και υποστηρίζουν τη χειρουργική ακρίβεια κατά την αντικατάσταση άρθρωσης.

Ορισμένα συστήματα βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στην προεγχειρητική απεικόνιση, ενώ άλλα συλλέγουν πληροφορίες σε πραγματικό χρόνο κατά τη διάρκεια της επέμβασης. Ο σχεδιασμός τους επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο τα δεδομένα συλλέγονται, ερμηνεύονται και εφαρμόζονται στη λήψη χειρουργικών αποφάσεων. Η κατανόηση αυτής της τεχνικής ροής εργασίας βοηθά στην αποσαφήνιση του τρόπου με τον οποίο τα ρομποτικά συστήματα γόνατος λειτουργούν με τον χειρουργό και όχι ανεξάρτητα από αυτόν.

Ας εξερευνήσουμε πώς λειτουργούν στην πράξη τα συστήματα MAKO, ROSA και CORΙ, τρία από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα σήμερα, και τι κάνει το καθένα μοναδικό.

MAKO: Ακρίβεια καθοδηγούμενη από αξονική τομογραφία με απτικά όρια (haptic boundaries)

Το σύστημα χειρουργικής επέμβασης με ρομποτικό βραχίονα MAKO της Stryker είναι μια από τις πιο καθιερωμένες πλατφόρμες που χρησιμοποιούνται για μερικές και ολικές αντικαταστάσεις γόνατος. Είναι περισσότερο γνωστό για τη χρήση προεγχειρητικής αξονικής τομογραφίας για τη δημιουργία ενός λεπτομερούς τρισδιάστατου μοντέλου του γόνατος του ασθενούς πριν από τη χειρουργική επέμβαση. Αυτό το εξατομικευμένο μοντέλο αποτελεί τη βάση για ένα χειρουργικό σχέδιο που αντιστοιχίζεται στη μοναδική ανατομία του ασθενούς.

Πώς λειτουργεί:

• Προεγχειρητική απεικόνιση: Η διαδικασία ξεκινά με αξονική τομογραφία της άρθρωσης του γόνατος του ασθενούς. Αυτή η εικόνα μετατρέπεται σε ένα τρισδιάστατο εικονικό μοντέλο, το οποίο ο χειρουργός χρησιμοποιεί για να σχεδιάσει την τοποθέτηση και την ευθυγράμμιση του εμφυτεύματος.
• Απτική ανάδραση: Κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης, ο ρομποτικός βραχίονας παρέχει απτική αντίσταση. Αυτό σημαίνει ότι θα επιτρέπει στo εργαλείο κοπής (ένα εργαλείο που χρησιμοποιείται για τη διαμόρφωση του οστού) να κινείται μόνο εντός προκαθορισμένων ορίων. Ο χειρουργός έχει πάντα τον έλεγχο, αλλά το σύστημα τον εμποδίζει να βγει εκτός της προγραμματισμένης περιοχής.
• Διεγχειρητικές προσαρμογές: Ο χειρουργός μπορεί να ρυθμίσει με ακρίβεια την ευθυγράμμιση και την ισορροπία των μαλακών ιστών κατά τη διάρκεια της επέμβασης χρησιμοποιώντας δεδομένα σε πραγματικό χρόνο από το σύστημα.

Το MAKO επιτρέπει επίσης στον χειρουργό να προσομοιώνει πολλαπλές διαμορφώσεις εμφυτευμάτων πριν κόψει το οστό, βοηθώντας στην πρόβλεψη του τρόπου με τον οποίο κάθε αλλαγή θα μπορούσε να επηρεάσει την κίνηση και τη σταθερότητα της άρθρωσης. Η χρήση απτικής ανάδρασης θέτει φυσικά όρια, παρόμοια με έναν εικονικό φράχτη. Αυτοί οι περιορισμοί βοηθούν στην πρόληψη της υπερβολικής εκτομής του οστού.

Ο ρομποτικός βραχίονας αντιστέκεται ενεργά στην κίνηση εάν το εργαλείο πλησιάσει εκτός της προγραμματισμένης περιοχής, γεγονός που υποστηρίζει την ακριβή εκτέλεση του χειρουργικού σχεδίου. Η εξάρτηση του MAKO από την προεγχειρητική απεικόνιση καθιστά τον σχεδιασμό ιδιαίτερα δομημένο, αλλά απαιτεί επίσης ακριβή δεδομένα αξονικής τομογραφίας και σωστή τοποθέτηση του ασθενούς κατά τη σάρωση για καλύτερα αποτελέσματα.

Ο σχεδιασμός ολοκληρώνεται πριν από την ημέρα της χειρουργικής επέμβασης και στη συνέχεια αναθεωρείται και βελτιώνεται μόλις ξεκινήσει η διαδικασία.

ROSA: Ανίχνευση κίνησης με χειρουργική διορατικότητα σε πραγματικό χρόνο

Το σύστημα γονάτου ROSA (Ρομποτικός Χειρουργικός Βοηθός) της Zimmer Biomet, είναι ένα ρομποτικό σύστημα που βασίζεται σε αισθητήρες και χρησιμοποιεί δεδομένα πραγματικού χρόνου αντί για αξονικές τομογραφίες. Βασίζεται στην οπτική παρακολούθηση και σε έξυπνα όργανα για τη συλλογή πληροφοριών σχετικά με την κίνηση και την ευθυγράμμιση του γονάτου καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας.

Βασικά χαρακτηριστικά:

• Χωρίς προεγχειρητική αξονική τομογραφία: Αντί για προεγχειρητική απεικόνιση, το ROSA χρησιμοποιεί ακτινογραφίες σε συνδυασμό με ενδοεγχειρητική συλλογή δεδομένων.
• Δυναμική παρακολούθηση: Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, το ROSA χρησιμοποιεί αισθητήρες υπέρυθρων για την παρακολούθηση της θέσης του μηριαίου οστού και της κνήμης. Αυτό του επιτρέπει να προσαρμόζει το χειρουργικό σχέδιο σε πραγματικό χρόνο με βάση τη συμπεριφορά του γονάτου όταν κινείται.
• Ενσωματωμένη ροή εργασίας: Οι χειρουργοί μπορούν να χρησιμοποιήσουν το ROSA για να παρακολουθούν την κίνηση των άκρων, την απόσταση των αρθρώσεων και την ισορροπία κάμψης-έκτασης καθώς λειτουργούν.

Αυτό που κάνει το ROSA τεχνικά μοναδικό είναι η ικανότητά του να χαρτογραφεί την κινηματική των αρθρώσεων σε πραγματικό χρόνο, πράγμα που σημαίνει ότι καταγράφει τον τρόπο με τον οποίο η άρθρωση κινείται στο χώρο υπό τάση και κάμψη. Το σύστημα καταγράφει λεπτομερή ανατομικά ορόσημα (registration points) χρησιμοποιώντας ακίδες παρακολούθησης τοποθετημένες σε οστά και έναν πύργο κάμερας, οι οποίοι επικοινωνούν με το ROSA σε πραγματικό χρόνο.

Οι χειρουργοί μπορούν να αξιολογήσουν δυναμικά την τάση των συνδέσμων και την ευθυγράμμιση, αντί να βασίζονται μόνο σε στατικές μετρήσεις. Αυτό υποστηρίζει τον προσαρμοστικό χειρουργικό σχεδιασμό ακόμη και κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, ειδικά σε περιπτώσεις όπου η εξισορρόπηση των μαλακών ιστών απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή.

Ενώ το ROSA δεν περιλαμβάνει ρομποτικό βραχίονα κοπής, η παθητική πλοήγηση και η επικάλυψη δεδομένων επιτρέπουν υψηλή αυτονομία του χειρουργού με βελτιωμένη οπτική ανατροφοδότηση.

CORI: Ευελιξία χωρίς απεικόνιση με διεγχειρητική χαρτογράφηση

Το ρομποτικά υποβοηθούμενο σύστημα χειρουργικής επέμβασης γόνατος CORI από την Smith+Nephew είναι γνωστό για την τεχνολογία πλοήγησης χωρίς εικόνα, η οποία δεν απαιτεί προεγχειρητική αξονική τομογραφία ή μαγνητική τομογραφία. Αντ' αυτού, το σύστημα δημιουργεί ένα εικονικό μοντέλο του γόνατος κατά τη διάρκεια της επέμβασης χαρτογραφώντας την επιφάνεια της άρθρωσης και καταγράφοντας βασικά ορόσημα (registration points).

Τι διαφοροποιεί το CORI:

• Δεν απαιτείται ακτινοβολία: Σε αντίθεση με τα συστήματα που βασίζονται σε αξονική τομογραφία, το CORI δεν απαιτεί απεικόνιση με βάση την ακτινοβολία, η οποία μπορεί να προτιμάται σε ορισμένα κλινικά σενάρια.
• Μοντελοποίηση επί τόπου: Οι χειρουργοί χρησιμοποιούν έναν φορητό σαρωτή για τη συλλογή δεδομένων διεγχειρητικά. Αυτό δημιουργεί έναν τρισδιάστατο χάρτη της άρθρωσης που καθοδηγεί την διενέργεια των απαιτούμενων οστεοτομιών σε πραγματικό χρόνο.
• Εξατομικευμένος σχεδιασμός στο χειρουργικό τραπέζι: Επειδή τα δεδομένα συλλέγονται κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης, το χειρουργικό πλάνο μπορεί να προσαρμοστεί αμέσως, χωρίς να χρειάζεται να φορτωθεί εκ των προτέρων ένα σταθερό μοντέλο εικόνας.

Το CORI χρησιμοποιεί ένα φορητό εργαλείο γλυπτικής που επιτρέπει τη ρομποτική πλοήγηση στη χειρουργική επέμβαση γόνατος (real time robotic intelligence), επιτρέποντας ακριβείς οστικές ρυθμίσεις απευθείας εντός της διεγχειρητικής χαρτογραφημένης ανατομίας. Αυτή η προσέγγιση μειώνει τον χρόνο προετοιμασίας (set up time) και μπορεί να είναι ωφέλιμη για κλινικές όπου η πρόσβαση στην προεγχειρητική απεικόνιση είναι περιορισμένη.

Τα διεγχειρητικά δεδομένα συλλέγονται μέσω της απτικής καταγραφής επιφάνειας, όπου ο χειρουργός μετακινεί έναν ανιχνευτή χαρτογράφησης σε συγκεκριμένα ανατομικά σημεία για να δημιουργήσει το εικονικό μοντέλο. Το λογισμικό στη συνέχεια παρέχει καθοδήγηση σχετικά με τη θέση του εμφυτεύματος, την αποκατάσταση της γραμμής της άρθρωσης και την ισορροπία των συνδέσμων με βάση αυτές τις ζωντανές εισόδους. Αυτό το μοντέλο μπορεί να επαναληφθεί και να ενημερωθεί κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, καθιστώντας το ένα από τα πιο προσαρμόσιμα συστήματα που διατίθενται αυτήν τη στιγμή διεθνώς.

Τι κάνει πραγματικά ο ρομποτικός βραχίονας

Παρά το όνομα, οι ρομποτικοί βραχίονες δεν εκτελούν την επέμβαση αυτόνομα. Αντίθετα, λειτουργούν ως εργαλεία ακριβούς καθοδήγησης για τον χειρουργό.

Δείτε τι έχει σχεδιαστεί για να κάνει ένας ρομποτικός βραχίονας:

• Πλοήγηση: Οι ρομποτικοί βραχίονες ακολουθούν μια προγραμματισμένη χειρουργική διαδρομή με βάση τα δεδομένα εισόδου (input data) του συστήματος, είτε από απεικόνιση (όπως αξονική τομογραφία) είτε από ζωντανή χαρτογράφηση.
• Έλεγχος περιορισμών: Μέσω απτικής ανάδρασης ή παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο, περιορίζουν την κίνηση του εργαλείου σε ασφαλείς ζώνες, βοηθώντας στην αποφυγή ακούσιας βλάβης στα οστά ή τους μαλακούς ιστούς.
• Σταθερότητα: Ο ρομποτικός βραχίονας κρατά σταθερό το εργαλείο κοπής, μειώνοντας τις μικρές διακυμάνσεις που μπορεί να προκύψουν με τα χειροκίνητα εργαλεία.

Οι περισσότεροι ρομποτικοί βραχίονες στα τρέχοντα ορθοπεδικά συστήματα εξυπηρετούν μία ή περισσότερες από τις ακόλουθες λειτουργίες: αγκυρώνουν τα εργαλεία κοπής, παρέχουν ανάδραση δύναμης (force feedback) για την αποφυγή απόκλισης και προσφέρουν οπτικές επικαλύψεις που παρακολουθούν τη θέση του οργάνου σε τρισδιάστατο χώρο. Ανάλογα με το σύστημα, ο βραχίονας μπορεί να είναι άκαμπτος (όπως με το MAKO), βοηθητικός (όπως με το CORI) ή παθητικός (όπως το ROSA, το οποίο δεν έχει ρομποτικό βραχίονα αλλά χρησιμοποιεί πλοήγηση).

Ενσωματώνοντας τα οστικά ανατομικά στοιχεία αναφοράς (registration points), τον προσανατολισμό του εμφυτεύματος και τις παραμέτρους των μαλακών μορίων σε ένα εικονικό σύστημα συντεταγμένων, οι ρομποτικοί βραχίονες βοηθούν στην τυποποίηση της ακρίβειας και στη διατήρηση της αναπαραγωγιμότητας σε ποικίλες ανατομικές παραλλαγές ασθενών. Είναι μια τεχνική προστασία, όχι υποκατάστατο του ανθρώπινου ελέγχου.

Πώς οι χειρουργοί χρησιμοποιούν το ρομποτικό λογισμικό κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης

Τα ρομποτικά συστήματα είναι τόσο αποτελεσματικά όσο το λογισμικό που τα υποστηρίζει. Κάθε σύστημα περιλαμβάνει ένα πρόγραμμα χειρουργικού σχεδιασμού που χρησιμοποιεί ο χειρουργός για να:

• Σχεδιάσει ένα εξατομικευμένο σχέδιο εμφύτευσης (π.χ. τοποθέτηση, μέγεθος, περιστροφή)
• Προσομοιώσει την κίνηση της άρθρωσης και να αξιολογήσει την ισορροπία των συνδέσμων πριν από την πραγματοποίηση τομών
• Προσαρμόσει το σχέδιο σε πραγματικό χρόνο με βάση τη συμπεριφορά των μαλακών ιστών ή τα δεδομένα ευθυγράμμισης
• Οπτικοποιήσει τις απαιτούμενες οστεοτομίες και να συγκρίνει τα πραγματικά έναντι των επιδιωκόμενων αποτελεσμάτων

Αυτές οι πλατφόρμες λογισμικού επιτρέπουν επίσης δοκιμές "τι θα γινόταν αν", όπου διαφορετικές επιλογές ή ευθυγραμμίσεις εμφυτευμάτων μπορούν να δοκιμαστούν και να αξιολογηθούν εικονικά πριν ξεκινήσει η εκτομή οστού. Τα περισσότερα συστήματα εμφανίζουν διανύσματα δύναμης, εκτιμήσεις εύρους κίνησης και ανατροφοδότηση σε πραγματικό χρόνο που ειδοποιεί τον χειρουργό για πιθανή ανισορροπία ή υπερδιόρθωση.

Στο MAKO, για παράδειγμα, ο χειρουργός μπορεί να δει πώς η ρύθμιση της περιστροφής της κνήμης μπορεί να επηρεάσει την τροχιά της επιγονατίδας. Στο CORI ή την ROSA, οι επικαλύψεις λογισμικού καθοδηγούν το βάθος της εκτομής και την τελική τοποθέτηση του εμφυτεύματος με βάση τις πραγματικές αντιδράσεις των συνδέσμων. Ενώ κάθε πλατφόρμα έχει ένα ξεχωριστό πρόγραμμα χειρουργικού σχεδιασμού, όλες στοχεύουν στο να βοηθήσουν τον χειρουργό να μετατρέψει την ανατομική πολυπλοκότητα σε ασφαλή, μετρήσιμη δράση.

Επιλογή του σωστού συστήματος: Τι έχει σημασία για τους ασθενείς;

Ενώ κάθε ρομποτικό σύστημα έχει τεχνικές διαφορές, η κλινική απόφαση σχετικά με το ποιο σύστημα θα χρησιμοποιηθεί εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως:

• Η εκπαίδευση και η εξοικείωση του χειρουργού με μια δεδομένη πλατφόρμα
• Η πρόσβαση του νοσοκομείου ή της κλινικής σε ρομποτικά συστήματα
• Η πολυπλοκότητα της ανατομίας ή του χειρουργικού ιστορικού του ασθενούς
• Παράγοντες που αφορούν ειδικά τον ασθενή, όπως η ποιότητα των οστών, η ευθυγράμμιση ή η κατάσταση των μαλακών ιστών

Αξίζει να σημειωθεί ότι ορισμένοι χειρουργοί είναι εκπαιδευμένοι σε πολλαπλές πλατφόρμες και ενδέχεται να επιλέξουν το σύστημα που ευθυγραμμίζεται καλύτερα με τους συγκεκριμένους χειρουργικούς στόχους για την περίπτωσή σας. Σε σύνθετα σενάρια, όπως σημαντικές παραμορφώσεις ή προηγούμενες χειρουργικές επεμβάσεις στο γόνατο, μπορεί να δοθεί προτεραιότητα σε συστήματα με ευέλικτη ενδοεγχειρητική προσαρμογή (όπως το CORI). Ωστόσο, η επιλογή συστήματος αποτελεί πάντα μέρος μιας ευρύτερης κλινικής στρατηγικής, όχι μια αυτόνομη επιλογή.

Κανένα σύστημα δεν είναι αντικειμενικά «καλύτερο» σε κάθε σενάριο. Αυτό που έχει μεγαλύτερη σημασία είναι η τεχνολογία να χρησιμοποιείται από έναν έμπειρο χειρουργό σε μια καλά σχεδιασμένη διαδικασία προσαρμοσμένη στις ανάγκες σας. Για τους ασθενείς που σχεδιάζουν χειρουργική επέμβαση, η κατανόηση του κόστους και της πρόσβασης σε ρομποτική χειρουργική επέμβαση γόνατος μπορεί επίσης να βοηθήσει στην αποσαφήνιση του τρόπου με τον οποίο ο τύπος τεχνολογίας, το περιβάλλον του νοσοκομείου και η κάλυψη μπορούν να επηρεάσουν τις συζητήσεις σχεδιασμού με την ομάδα υγειονομικής περίθαλψης.

Ρομποτική Τεχνολογία ως Χειρουργικό Εργαλείο

Τα ρομποτικά συστήματα γόνατος εξελίσσονται γρήγορα και παίζουν ολοένα και πιο σημαντικό ρόλο στην ορθοπεδική χειρουργική. Ωστόσο, δεν αντικαθιστούν την χειρουργική εμπειρία ή την επαγγελματική κρίση. Αντίθετα, παρέχουν ένα πλαίσιο ακρίβειας και ανατροφοδότησης σε πραγματικό χρόνο για την υποστήριξη ασφαλέστερων και πιο συνεπών αποτελεσμάτων όταν χρησιμοποιούνται κατάλληλα.

Η ρομποτική τεχνολογία γίνεται καλύτερα κατανοητή ως επέκταση της δεξιότητας του χειρουργού, όχι ως αντικατάστασή της. Κάθε πλατφόρμα μεταφράζει το σχέδιο του χειρουργού σε εφαρμόσιμη, ποσοτικοποιήσιμη κίνηση μέσα σε ένα τρισδιάστατο πλαίσιο.

Αν θέλετε να κατανοήσετε την ευρύτερη διαδικασία- συμπεριλαμβανομένου του τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια της επέμβασης και του τρόπου με τον οποίο το σύστημα υποστηρίζει τη χειρουργική ακρίβεια- μπορεί να βοηθήσει να διερευνήσετε τα βασικά στοιχεία του τρόπου λειτουργίας της ρομποτικής χειρουργικής γόνατος.

Ταυτόχρονα, δεν είναι κάθε ασθενής αυτόματα κατάλληλος για αυτήν την προσέγγιση. Το ατομικό σας προφίλ υγείας, η πάθηση των αρθρώσεων και οι χειρουργικοί στόχοι σας επηρεάζουν το αν μπορείτε να είστε υποψήφιος για ρομποτική χειρουργική επέμβαση γόνατος. Η συζήτηση αυτών των στοιχείων με έναν εξειδικευμένο ορθοπεδικό χειρουργό μπορεί να σας βοηθήσει να προσδιορίσετε εάν η ρομποτική βοήθεια ευθυγραμμίζεται με το σχέδιο θεραπείας σας.

Καθώς τα ρομποτικά συστήματα συνεχίζουν να εξελίσσονται, το ίδιο θα συμβεί και με την ενσωμάτωση εργαλείων σχεδιασμού που βασίζονται στην τεχνητή νοημοσύνη, τη μηχανική μάθηση από χειρουργικά σύνολα δεδομένων και ακόμη μεγαλύτερη προσαρμογή. Αλλά προς το παρόν, η επιλογή του χειρουργού σας, μαζί με την ικανότητά του να ερμηνεύει και να εφαρμόζει αυτά τα εργαλεία, είναι αυτό που τελικά διαμορφώνει την χειρουργική σας εμπειρία.

Εάν σκέφτεστε να κάνετε χειρουργική επέμβαση στο γόνατο και θέλετε να κατανοήσετε τις επιλογές σας, είναι σημαντικό να μιλήσετε με έναν εξειδικευμένο ορθοπεδικό χειρουργό που μπορεί να σας εξηγήσει ποια προσέγγιση μπορεί να ταιριάζει καλύτερα στην περίπτωσή σας.