Pierwsza część znajduje się tutaj.
Podobnie jak w przypadku innych prac pionierskich, zastosowanie robotów medycznych to projekty realizowane przez NASA. Docelowo miały służyć do operowania astronautów przebywających w przestrzeni kosmicznej. Pierwsze prace prowadzone były już w latach 70. XX w., ale było to dopiero opracowanie założeń. Prototypy pierwszych robotów to początek lat 90. Powstały wtedy zaawansowane modele: AESOP i ZEUS. Oczywiście były one wykorzystywane tu, na Ziemi. Co więcej, dobrych kilka lat potrwało, zanim amerykańska agencja FDA wyraziła zgodę na zastosowanie ich w trakcie operacji. Rozwinięciem technologii użytej w tych dwóch modelach jest da Vinci, który wszedł na rynek pod koniec XX w.
Robot chirurgiczny da Vinci – po lewej stół operacyjny z czterema ramionami robota, po prawej konsola operatora
Licencja: CC BY-SA 3.0
Była to prawdziwa rewolucja. Robot ma 4 interaktywne ramiona, które są sterowane ze stanowiska operatora. Chirurg nie musi stać nad stołem operacyjnym, ale siedzi w wygodnym fotelu, mając przed sobą manipulatory oraz kamery pokazujące obraz 3D. Co więcej, robot jest wyposażony w opatentowaną technologię EndoWrist – specjalny rodzaj manipulatora, który jest sterowany z konsoli. Oferuje on niesamowitą precyzję ruchów, znacznie lepszą niż ręka chirurga. Ponadto system ten dzięki zastosowaniu sztucznej inteligencji może eliminować np. drżenie rąk operatora.
Warto tu podkreślić, że odległość konsoli operatora od stołu operacyjnego nie ma w zasadzie znaczenia, ale aktualne przepisy FDA nakazują, aby w trakcie operacji chirurg znajdował się w tym samym pomieszczeniu, co pacjent.
Oczywiście prowadzone są dalsze eksperymenty z oddaleniem operatora od pacjenta. Testy te są najczęściej prowadzone przez lekarzy wojskowych. Dlaczego? Ano dlatego, że planuje się użycie robotów chirurgicznych w czasie działań wojennych. Doświadczony chirurg jest niesamowicie cenny. Wysyłanie go w pobliże linii frontu to wystawianie go na śmierć. Znacznie prościej jest zorganizować szpital polowy, ustawić tam choćby uproszczoną wersję robota Da Vinci i połączyć zdalnie z lekarzem, który siedzi przed konsolą kilkaset czy nawet kilka tysięcy kilometrów od tego stanowiska, w bezpiecznym miejscu. Oczywiście kluczową sprawą w takiej sytuacji jest zapewnienie w 100% bezpiecznego łącza internetowego, ponieważ zerwanie komunikacji może mieć naprawdę tragiczne skutki.
Operacje przez ocean
Jeszcze przed końcem XX w. w USA prowadzono testy z operacjami na większe odległości – najpierw kilka kilometrów, potem kilkaset. Oczywiście były to przypadki medycznie względnie proste – appendektomia (usunięcie wyrostka robaczkowego) albo cholecystektomia (usunięcie woreczka żółciowego). Ponadto zawsze przy stole operacyjnym był zespół lekarski gotowy natychmiast przejąć operację od zdalnego chirurga.
Pierwsza operacja na bardzo dużą odległość odbyła się w 2001 roku. Chirurg operator zajął miejsce przy konsoli w Nowym Jorku, natomiast odważna 68-letnia pacjentka leżała na stole operacyjnym w jednym ze szpitali w Strasburgu (Francja). Do pracy zaprzęgnięto robota chirurgicznego ZEUS, a wykonywano cholecystektomię. Połączenie internetowe było realizowane kablem światłowodowym udostępnionym specjalnie przez France Telecom. Sygnał miał do pokonania 14 tys. km. Opóźnienie obrazu (tzw. lag) zostało oszacowane na 0,155 s, natomiast bezpieczny maksymalny lag wynosił 0,33 s. Wszystko poszło gładko, całość operacji trwała mniej niż godzinę. Operacja ta zyskała miano „operacji Lindbergha” – dla uczczenia pierwszego pilota, który przeleciał w 1927 roku przez Atlantyk bez międzylądowań.
Jak dotąd operacje transkontynentalne są prowadzone testowo, głównie z wykorzystaniem fantomów, a nie żywych pacjentów. Ostatnie eksperymenty pozwalają już na testowanie sieci 5G, która okazała się bardzo efektywna.
A co z kosmosem?
No dobrze, a skoro można operować pacjenta na drugim końcu świata, dlaczego nie spróbować operacji w układzie Ziemia – kosmos? Tu niestety zaczynają się pojawiać problemy z łącznością. Można sobie wyobrazić operację pacjenta na stacji kosmicznej, która jest oddalona od Ziemi o kilkaset kilometrów. NASA planuje testowo wysłać uproszczoną wersję robota na stację ISS w 2024 roku.
A jeśli pacjent znajduje się np. na Księżycu? NASA już od lat 70. XX w. prowadzi badania studyjne na te tematy. Niestety, Księżyc jest dość daleko. Sygnał radiowy dociera stamtąd do Ziemi średnio w 1,5 sekundy. To zbyt długo, aby myśleć o efektywnym wykorzystaniu znanych systemów. Uczeni szacują, że maksymalne opóźnienie nie może przekraczać 0,5 sekundy, czyli trzy razy mniej. W przypadku Marsa sytuacja jest jeszcze gorsza – tu opóźnienie wynosi od 6,5 do 44 minut (nie licząc przetwarzania obrazu). Niestety, to już jest mission impossible. Nie przeskoczymy praw fizyki, prędkość światła ma swoje ograniczenia. W przypadku konieczności operacji na Marsie trzeba będzie liczyć na znajdującego się na miejscu chirurga albo też na robota pracującego zupełnie autonomicznie.
Dla zainteresowanych:
Krótki film o problemach związanych z operacjami w mikrograwitacji
Film Johns Hopkins University o problemach medycyny kosmicznej (uwaga: długi)
Zdrowie w kosmosie – dyskusja o problemach kosmicznej chirurgii