Журнал
ONCOLOGY.RU

Обучающие программы по робот-ассистированным
операциям в области головы и шеи

Aladdin H. Hassanein1, Brian A. Mailey1, Fernando A. Herrera2, Chris M. Reid1, Marek K. Dobke1

1) Отделение пластической хирургии, Калифорнийский университет в Сан-Диего, Сан-Диего, США
2) Отделение пластической хирургии, Медицинский университет Южной Каролины, Чарльстон, США

Опубликовано: Журнал «Онкохирургия», 2013, том 5, №2.


Робот-ассистированная операция представляет собой технологию, которую все чаще стали использовать в различных областях хирургии. В хирургии головы и шеи изучают и используют метод трансоральной робот-ассистированной операции (transoral robotic surgery – TORS). В работе рассмотрены современные методы применения хирургической робототехники в хирургии головы и шеи, а также обучающие программы по достижению клинической компетентности в этой области медицины.

Ключевые слова: компетентность, da Vinci, обучение, ротовой, реконструктивный, робот-ассистированный, робототехника, хирургический, TORS (трансоральная робот-ассистированная операция).


Введение

Термин «robot» произошел от robota − чешского слова, означающего «принудительный труд»; впервые его применил писатель Карел Чапек в своей пьесе «Универсальные Роботы Россама» в 1921 г. [1]. Американское национальное управление по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (American National Air and Space Administration − NASA) и армия Соединенных Штатов способствовали развитию робототехники для дистанционной хирургии (проведение операций на расстоянии) из-за возможной войны и в условиях открытого космоса [1]. Хирургическая система da Vinci (Intuitive Surgical, Sunnyvale, CA) выпущена как выдающаяся коммерческая робототехника, одобренная Управлением США по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов (American Food and Drug Admiistration − FDA) в 2000 г. [2]. Чаще всего систему da Vinci применяют в сердечно-легочных, желудочно-кишечных, гинекологических и урологических операциях; ежегодно выполняют более 205 000 робот-ассистированных операций, и число клиник, использующих эту систему, растет [3]. Хирургические роботы также применимы в области головы и шеи, что может обусловить техническое преимущество, особенно при трансоральной робот-ассистированной хирургии (TORS). Другую разработку, например, навигационную систему Mazor Robotics Renaissance, применяют для позиционирования боров на каждом этапе операции, совмещая предоперационные данные визуализирующих методов исследования с рентгенологическими данными, полученными в реальном времени, для точности размещения пинов, например, при спинальных операциях. Mako Surgical RIO представляет собой единственный суперточный робот в виде руки, которую можно подсоединить к различным инструментам и использовать, например, в хирургии суставов, включая установку имплантов.

Цель нашего исследования − изучить современное использование хирургических роботов при операциях в области головы и шеи, а также разработать обучающие программы по робототехнике для повышения клинической компетенции.

TORS

Открытые операционные доступы часто использовали при лечении опухолей ротоглотки; операции обычно включали остеотомию нижней челюсти и часто сопровождались развитием осложнений и плохим функциональным результатом [4]. Было показано, что химиотерапия и лучевое лечение эффективны при этих злокачественных опухолях без нарушения анатомии. Таким образом, операция не рассматривалась в качестве первичного лечения [5-7]. Однако химиолучевая терапия приводит к другим осложнениям, таким как токсичность и дисфагия [8].

В настоящее время в отдельных институтах для иссечения опухолей ротоглотки применяют трансоральную робот-ассистированную хирургию (TORS) [9-13]. TORS облегчает доступ к ротоглотке, гортаноглотке, гортани и окологлоточному пространству без выполнения мандибулотомии. Заболеваемость при использовании TORS меньше по сравнению с таковой при трансмандибулярной или транслабиальной резекциях; при TORS можно получить материал, необходимый для стадирования, а следовательно, ограничить дозу необходимой лучевой терапии [14]. Кроме того, ряд исследователей применяли робототехнику для шейной лимфаденэктомии с модифицированной круговой подтяжкой лица или трансаксиллярным и заушным доступом [15, 16].

Вслед за преклиническими испытаниями робототехники в хирургии головы и шеи [9, 17] появились исследования TORS при резекциях корня языка [18], надскладочного отдела гортани [19], радикальной тонзилэктомии [20] и ларингэктомии [21, 22] с использованием системы da Vinci. Методика одобрена FDA в 2009 г. Ранние результаты были многообещающими и свидетельствовали о безопасности и эффективности робототехники [12, 13, 18, 20, 23]. Было показано, что робот-ассистированные операции сопровождались меньшей кровопотерей, меньшим числом осложнений и укороченным пребыванием в стационаре [23, 24]. В самых последних исследованиях было показано достижение отрицательных краев резекции у 93% пациентов, минимальное число осложнений и возможность начала перорального питания в день операции. Более того, у этих пациентов обошлись без адъювантного лечения в сроки, составляющие примерно 50% при I-II ст. рака и 30% при распространенных стадиях [25].

Реконструкция

TORS стала методом выбора при онкологических операциях; способы реконструкции после TORS различны. В недавнем исследовании хирургов головы и шеи, применявших TORS, показано, что у 77% пациентов реконструктивного этапа не было и заживление проходило вторичным натяжением, у остальных 23% использовали свободный лоскут, местный лоскут на сосудистой ножке или отдаленный лоскут [26]. Ряд авторов используют робот-ассистированную реконструкцию. Selber et al. сообщил о преклиническом использовании TORS для реконструкции на трупах и свиньях [27] и в серии клинических наблюдений. Эти исследователи опубликовали 20 наблюдений TORS-реконструкции, включая переднелатеральные бедренные лоскуты, лучевые лоскуты предплечья, локтевые перфорантные лоскуты, мышечно-слизистые лоскуты на лицевой артерии и щечные или глоточные перемещенные лоскуты, а также использование робототехники для создания микрососудистых анастомозов [28].

Использование TORS при реконструктивных операциях обусловлено следующими характеристиками злокачественной опухоли: 1) первичная локализация (ротоглоточные); 2) местная распространенность (большие опухоли); 3) предшествующая лучевая терапия; 4) факторы риска, связанные с пациентом, определяющие способность перенести длительную операцию [28]. Данные об отдаленных исходах TORS-реконструкции ограничены; в двух исследованиях с большим числом пациентов сообщают об отсутствии потери лоскута [12, 28]. Заживление вторичным натяжением приемлемо при небольших опухолях, удаленных с помощью TORS. Тем не менее, робототехника позволяет точно разместить лоскуты и исключает необходимость расщепления нижней челюсти в отличие от открытых реконструктивных операций [28].

Техника

Система da Vinci состоит из хирургической консоли и четырехрукого автомата со стороны пациента (рис.1). Хирург сидит у консоли, которая отделена от операционного стола, но обычно расположена в той же операционной. В основе работы робота da Vinci лежит система копирующего управления: программа не функционирует независимо без прямых действий хирурга и не выполняет автоматическую последовательность [29]. Четырехрукий автомат со стороны пациента позволяет использовать 3 заменяемых инструмента и эндоскоп. Две смещаемые камеры встроены в видоискатели на консоли, благодаря им создается трехмерное изображение операционного поля высокой четкости (рис.2).

Компоненты хирургического робота

Рис. 1. Компоненты хирургического робота. Консоль хирурга: слева – боковой вид;
в центре – автомат со стороны пациента, камера и съемные инструменты, присоединенные к рукам;
справа – соединительные точки инструментов обеспечивают 7 степеней подвижности.

Хирургический робот во время операции

Рис. 2. Хирургический робот во время операции.
Слева – введение параметров аппарата со стороны пациента; в центре – хирург оперирует на расстоянии с помощью консоли, в то время как ассистенты находятся у пациента; справа – операционный монитор показывает трехмерное изображение высокого разрешения.

Система da Vinci позволяет дистанционно управлять трехмерной камерой и тремя руками с инструментами, которые входят в тела через небольшие разрезы, длиной 1-2 см. Движения руки хирурга на управляющем устройстве переводятся в движения инструментов. Точки соединения инструментов обеспечивают 7 степеней подвижности, сходных с человеческой рукой [2]. Хирургическая робототехника обладает техническими преимуществами по сравнению с другими аппаратами. Робот значительно снижает тремор [30], повышает точность, сдерживая непроизвольные движения и уменьшая изменение частоты [31, 32]. Робототехника стандартизует технические навыки наложения сосудистого анастомоза и способна уменьшать различия в исходах пациентов [31]. Кроме того, факторы, связанные с усталостью, беспокойством или возрастом, также могут быть минимизированы роботом [33]. Это происходит в связи с пропорциональным изменением движений в соотношении 1:6, т.е. движение пальца на 6 мм приводит к движению инструмента на 1 мм. Увеличение операционного поля вместе с пропорциональным изменением движений улучшает технические возможности.

Разработка обучающих программ по использованию робототехники

Роботы − относительно новая технология с расширяющейся областью применения; продолжается оптимизация создания обучающих программ для облегчения приобретения навыков и достижения квалифицированного уровня. Дизайн консоли был подвергнут критике за препятствие обучению на месте в связи с отдалением оперирующего хирурга от операционного поля. Однако существует консоль двойного управления для облегчения обучения или взаимодействия с другими хирургами [29].

Исследователи считают, что ординаторы и практикующие хирурги могут оперативно приобретать навыки по работе с робототехникой [34]. Разработаны программы по обучению работе с роботами при TORS, состоящие из трех модулей: 1) навыки работы с хирургической консолью; 2) манипуляции/регулировка системы со стороны пациента; 3) удаление опухоли ротоглотки ex vivo [35]. Эта система позволяет приобрести навыки в преклинических условиях, минимизируя, таким образом, время операции, связанное с получением базовых навыков. Хирурги-преподаватели разобрали робот-ассистированные операции на 23 важных навыка [36]. Профессиональные программы по робототехнике были созданы для инструктажа по всем 23 навыкам с методическим обеспечением онлайн, интерактивными сеансами и упражнениями на неживых моделях. Несмотря на отсутствие общего мнения о единой утвержденной обучающей программе, процесс эффективной передачи навыков оператору усовершенствовался.

Ограничения по внедрению в практику

Основной фактор, препятствующий широкому внедрению хирургической роботехники, − ее высокая стоимость. Цена систем da Vinci варьирует от 1 до 2,5 млн. долларов. Требуются также дополнительные расходы на техническое обслуживание [3]. Хирургический робот был раскритикован за отсутствие обратной тактильной связи с хирургом [29], однако улучшенная трехмерная визуализация может компенсировать недостаток тактильных ощущений [27]. Кроме того, значительные размеры оборудования могут причинить неудобство, особенно в ограниченном пространстве при TORS [14].

Выводы

Число робот-ассистированных операций с применением системы da Vinci растет в различных областях хирургии, включая хирургию головы и шеи. Такие преимущества хирургического робота, как устранение тремора, увеличение операционного поля и возможность улучшенного доступа, способствовали его применению в TORS при иссечении опухолей и реконструкции. В будущем хирургическая робототехника может стать главным инструментом хирурга головы и шеи.


Литература

  1. Satava RM. Surgical robotics: The early chronicles: A personal historical perspective. Surg Laparosc Endosc Percutan Tech. 2002; Feb; 12(1): 6-16.
  2. Hanly EJ, Talamini MA. Robotic abdominal surgery. Am J Surg. 2004; Oct; 188 (4A Suppl): 19S-26.
  3. Barbash GI, Glied SA. New technology and health care costs the case of robot-assisted surgery. N Engl J Med. 2010; Aug; 19: 363(8): 701-4.
  4. Machtay M, Perch S, Markiewicz D, Thaler E, Chalian A, Goldberg A, et al. Combined surgery and postoperative radiotherapy for carcinoma of the base of radiotherapy for carcinoma of the base of tongue: Analysis of treatment outcome and prognostic value of margin status. Head Neck. 1997; Sep; 19(6): 494-9.
  5. Forastiere AA, Goepfert H, Maor M, Pajak TF, Weber R, Morrison W, et al. Concurrent chemotherapy and radiotherapy for organ preservation in advanced laryngeal cancer. N Engl J Med. 2003; Nov; 27: 349(22): 2091-8.
  6. Induction chemotherapy plus radiation compared with surgery plus radiation in patients with advanced laryngeal cancer. The department of veterans affairs laryngeal cancer study group. N Engl J Med. 1991; Jun; 13: 324(24): 1685-90.
  7. Pignon JP, Bourhis J, Domenge C, Designe L. Chemotherapy added to locoregional treatment for head and neck squamous-cell carcinoma: Three meta-analyses of updated individual data. MACH-NC collaborative group. meta-analysis of chemotherapy on head and neck cancer. Lancet. 2000; Mar; 18: 355(9208): 949-55.
  8. Machtay M, Moughan J, Trotti A, Garden AS, Weber RS, Cooper JS, et al. Factors associated with severe late toxicity after concurrent chemoradiation for locally advanced head and neck cancer: An RTOG analysis. J Clin Oncol. 2008; Jul; 20: 26(21): 3582-9.
  9. Weinstein GS, O’malley BW, Jr, Hockstein NG. Transoral robotic surgery: Supraglottic laryngectomy in a canine model. Laryngoscope. 2005; Jul; 115(7): 1315-9.
  10. Ozer E, Waltonen J. Transoral robotic nasopharyngectomy: A novel approach for nasopharyngeal lesions. Laryngoscope. 2008; Sep; 118(9): 1613-6.
  11. Cognetti DM, Luginbuhl AJ, Nguyen AL, Curry JM. Early adoption of transoral robotic surgical program: Preliminary outcomes. Otolaryngol Head Neck Surg. 2012; Sep; 147(3):482-8.
  12. Genden EM, Desai S, Sung CK. Transoral robotic surgery for the management of head and neck cancer: A preliminary experience. Head Neck. 2009; Mar; 31(3): 283-9.
  13. White HN, Moore EJ, Rosenthal EL, Carroll WR, Olsen KD, Desmond RA, et al. Transoral robotic-assisted surgery for head and neck squamous cell carcinoma: One- and 2-year survival analysis. Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 2010; Dec; 136(12): 1248-52.
  14. de Almeida JR, Genden EM. Robotic surgery for oropharynx cancer: Promise, challenges, and future directions. Curr Oncol Rep. 2012; Apr; 14(2): 148-57.
  15. Kim WS, Lee HS, Kang SM, Hong HJ, Koh YW, Lee HY, et al. Feasibility of robot-assisted neck dissections via a transaxillary and retroauricular («TARA») approach in head and neck cancer: Preliminary results. Ann Surg Oncol. 2012; Mar; 19(3): 1009-17.
  16. Lee HS, Kim WS, Hong HJ, Ban MJ, Lee D, Koh YW, et al. Robot-assisted supraomohyoid neck dissection via a modified face-lift or retroauricular approach in early-stage cN0 squamous cell carcinoma of the oral cavity: A comparative study with conventional technique. Ann Surg Oncol. 2012; Nov; 19(12): 3871-8.
  17. Hockstein NG, Nolan JP, O’Malley BW, Jr, Woo YJ. Robot-assisted pharyngeal and laryngeal microsurgery: Results of robotic cadaver dissections. Laryngoscope. 2005; Jun; 115(6): 1003-8.
  18. O’Malley BW,Jr, Weinstein GS, Snyder W, Hockstein NG. Transoral robotic surgery (TORS) for base of tongue neoplasms. Laryngoscope. 2006; Aug; 116(8): 1465-72.
  19. Weinstein GS, O’Malley BW, Jr, Snyder W, Hockstein NG. Transoral robotic surgery: Supraglottic partial laryngectomy. Ann Otol Rhinol Laryngol. 2007; Jan; 116(1): 19-23.
  20. Weinstein GS, O’Malley BW, Jr, Snyder W, Sherman E, Quon H. Transoral robotic surgery: Radical tonsillectomy. Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 2007; Dec; 133(12): 1220-6.
  21. Smith RV, Schiff BA, Sarta C, Hans S, Brasnu D. Transoral robotic total laryngectomy. Laryngoscope. 2013; Jan; 8 (Epub ahead of print).
  22. Lawson G, Mendelsohn AH, Van Der Vorst S, Bachy V, Remacle M. Transoral robotic surgery total laryngectomy. Laryngoscope. 2013; Jan; 123(1): 193-6.
  23. Boudreaux BA, Rosenthal EL, Magnuson JS, Newman JR, Desmond RA, Clemons L, et al. Robot-assisted surgery for upper aerodigestive tract neoplasms. Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 2009; Apr; 135(4): 397-401.
  24. Iseli TA, Kulbersh BD, Iseli CE, Carroll WR, Rosenthal EL, Magnuson JS. Functional outcomes after transoral robotic surgery for head and neck cancer. Otolaryngol Head Neck Surg. 2009; Aug; 141(2): 166-71.
  25. Hurtuk A, Agrawal A, Old M, Teknos TN, Ozer E. Outcomes of transoral robotic surgery: A preliminary clinical experience. Otolaryngol Head Neck Surg. 2011; Aug; 145(2): 248-53.
  26. Konofaos P, Hammond S, Ver Halen JP, Samant S. Reconstructive techniques in transoral robotic surgery for head and neck cancer: A north american survey. Plast Reconstr Surg. 2013; Feb; 131(2): 188e-97e.
  27. Selber JC. Transoral robotic reconstruction of oropharyngeal defects: A case series. Plast Reconstr Surg. 2010; Dec; 126(6): 1978-87.
  28. Longfield EA, Holsinger FC, Selber JC. Reconstruction after robotic head and neck surgery: When and why. J Reconstr Microsurg. 2012; Sep; 28(7): 445-50.
  29. Talamini MA, Hanly EJ. Technology in the operating suite. JAMA. 2005; Feb; 16: 293(7): 863-6.
  30. Knight CG, Lorincz A, Cao A, Gidell K, Klein MD, Langenburg SE. Computer-assisted, robot-enhanced open microsurgery in an animal model. J Laparoendosc Adv Surg Tech A. 2005; Apr; 15(2): 182-5.
  31. Harada K, Minakawa Y, Baek Y, Kozuka Y, Sora S, Morita A, et al. Microsurgical skill assessment: Toward skill-based surgical robotic control. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2011; 2011: 6700-3.
  32. Elble RJ. Central mechanisms of tremor. J Clin Neurophysiol. 1996; Mar; 13(2): 133-44.
  33. Howe RD, Matsuoka Y. Robotics for surgery. Annu Rev Biomed Eng. 1999; 1: 211-40.
  34. Karamanoukian RL, Bui T, McConnell MP, Evans GR, Karamanoukian HL. Transfer of training in robotic-assisted microvascular surgery. Ann Plast Surg. 2006; Dec; 57(6): 662-5.
  35. Curry M, Malpani A, Li R, Tantillo T, Jog A, Blanco R, et al. Objective assessment in residency-based training for transoral robotic surgery. Laryngoscope. 2012; Oct; 122(10): 2184-92.
  36. Dulan G, Rege RV, Hogg DC, Gilberg-Fisher KM, Arain NA, Tesfay ST, et al. Developing a comprehensive, proficiency-based training program for robotic surgery. Surgery. 2012; Sep; 152(3): 477-88.

Согласен Данный веб-сайт содержит информацию для специалистов в области медицины. В соответствии с действующим законодательством доступ к такой информации может быть предоставлен только медицинским и фармацевтическим работникам. Нажимая «Согласен», вы подтверждаете, что являетесь медицинским или фармацевтическим работником и берете на себя ответственность за последствия, вызванные возможным нарушением указанного ограничения. Информация на данном сайте не должна использоваться пациентами для самостоятельной диагностики и лечения и не может быть заменой очной консультации врача.

Сайт использует файлы cookies для более комфортной работы пользователя. Продолжая просмотр страниц сайта, вы соглашаетесь с использованием файлов cookies, а также с обработкой ваших персональных данных в соответствии с Политикой конфиденциальности.