Το Τεχνολογικό Μέλλον της Χειρουργικής: Ενσυναίσθηση, Ρομποτική και της Τεχνητή Νοημοσύνη

«Οποιαδήποτε επαρκώς προηγμένη τεχνολογία είναι δύσκολο να την ξεχωρίσεις από τη μαγεία».

Αυτή η φράση του Arthur C. Clarke συνοψίζει λίγο πολύ το μέλλον της χειρουργικής. Προσφέρει μια φανταστική συνεργασία μεταξύ ανθρώπων και τεχνολογίας, η οποία θα μπορούσε να ανεβάσει το επίπεδο ακρίβειας και αποτελεσματικότητας των χειρουργικών επεμβάσεων τόσο ψηλά που δεν έχουμε ξαναδεί. Η τεχνητή νοημοσύνη, τα χειρουργικά ρομπότ, η τρισδιάστατη εκτύπωση και οι νέες μέθοδοι απεικόνισης χρησιμοποιούνται ήδη σε ευρεία κλίμακα επεμβάσεων. Αλλά το μέλλον της χειρουργικής επιφυλάσσει πολλά περισσότερα.

Σήμερα, μόνο το 3% των χειρουργικών επεμβάσεων εκτελείται από ρομπότ, αν και το 2020 το 15% όλων των επεμβάσεων στις ΗΠΑ χρησιμοποίησαν ρομποτική υποστήριξη ή βοήθεια. Υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος για να διανύσουμε, αλλά είναι καιρός να εξετάσουμε το μέλλον αυτού του εξαιρετικά τεχνικού τομέα: της χειρουργικής.

Ιδού κάποιες τεχνολογίες που θα έχουν σημαντικό αντίκτυπο στο μέλλον της χειρουργικής.

Βήμα μηδέν: οι χειρουργοί πρέπει να επανεξετάσουν το επάγγελμά τους

Πριν ασχοληθούμε με την τεχνολογία, πρέπει να σκεφτούμε το ανθρώπινο σκέλος. Οι χειρουργοί φέρουν τεράστιες ευθύνες: μπορεί να προκαλέσουν ανεπανόρθωτες βλάβες και ιατρικά θαύματα με μία μόνο τομή στο σώμα του ασθενούς. Με την άνοδο των ψηφιακών τεχνολογιών, τα χειρουργεία και οι χειρουργοί κατακλύζονται από νέες συσκευές για να κάνουν τις λιγότερες δυνατές τομές. Πρέπει να ασχοληθούμε με αυτές τις νέες χειρουργικές τεχνολογίες για να κατανοήσουν όλοι ότι επεκτείνουν τις δυνατότητες των χειρουργών αντί να τις αντικαθιστούν.

ΔΕΙΤΕ ΟΛΑ ΤΑ ΣΕΜΙΝΑΡΙΑ ΓΙΑ ΠΡΩΤΕΣ ΒΟΗΘΕΙΕΣ ΚΑΙ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΥΓΕΙΑΣ

Οι χειρουργοί τείνουν επίσης να αποξενώνονται από τους ασθενείς. Η ανθρώπινη επαφή δεν είναι απαραίτητα η πεμπτουσία της δουλειάς τους – ωστόσο, καθώς οι τεχνολογικές λύσεις βρίσκουν το δρόμο τους στο επάγγελμά τους αναλαμβάνοντας μέρος των επαναλαμβανόμενων καθηκόντων τους, θα ήταν λογικό να επανεξετάσουν τη στάση τους.

Η αντιμετώπιση των ασθενών με ενσυναίσθηση πριν και μετά την επέμβαση θα εξασφαλίσει ότι οι υπηρεσίες τους θα είναι αναντικατάστατες και στην εποχή της ρομποτικής και της τεχνητής νοημοσύνης.

Εικονική πραγματικότητα

Τον Απρίλιο του 2016, ο χειρουργός καρκίνου Shafi Ahmed πραγματοποίησε μια επέμβαση χρησιμοποιώντας μια κάμερα εικονικής πραγματικότητας στο νοσοκομείο Royal London. Ήταν ένα τεράστιο βήμα για τη χειρουργική και ο καθένας μπορούσε να συμμετάσχει σε αυτήν, σε πραγματικό χρόνο. Έκτοτε, εταιρείες όπως η Osso VR, η ImmersiveTouch, η OramaVR ή η Fundamental VR έχουν χρησιμοποιήσει την εικονική πραγματικότητα τόσο ως λύση εκπαίδευσης όσο και ως λύση απεικόνισης.

Η εικονική πραγματικότητα μπορεί να ανυψώσει την εμπειρία διδασκαλίας και μάθησης στην ιατρική σε ένα εντελώς νέο επίπεδο, αντικαθιστώντας τους φοιτητές που κρυφοκοιτάζουν πάνω από τον ώμο του χειρουργού κατά τη διάρκεια μιας επέμβασης. Με τη χρήση εικονικής πραγματικότητας, οι χειρουργοί μπορούν να μεταδίδουν τις επεμβάσεις, επιτρέποντας στους φοιτητές ιατρικής να βρίσκονται εικονικά στο χειρουργείο, χρησιμοποιώντας τα γυαλιά VR. Η βοήθεια προς τους ιατρούς για την ολοκλήρωση διαδικασιών ή κινήσεων που σώζουν ζωές είναι ανεκτίμητη.

Και παρόλο που αυτό δεν έχει γίνει (ακόμη) ο κανόνας στην ιατρική εκπαίδευση ή κατάρτιση τα τελευταία χρόνια, κορυφαία πανεπιστήμια και ιδρύματα σίγουρα κάνουν χρήση της τεχνολογίας. Επιπλέον, η εκπαίδευση στην εικονική πραγματικότητα μπορεί να συμβάλει στην αποτελεσματικότητα των συστημάτων υγειονομικής περίθαλψης σε αγροτικές περιοχές, όπως ακριβώς το Ιατρικό Ινστιτούτο του Ορλάντο παρέχει ιατρική εκπαίδευση έκτακτης ανάγκης στη Φλόριντα για παιδιατρικά επείγοντα περιστατικά. Αυτό είναι το μέλλον.

Επαυξημένη πραγματικότητα

Καθώς υπάρχει μεγάλη σύγχυση γύρω από την εικονική πραγματικότητα και την επαυξημένη πραγματικότητα, ας διευκρινίσουμε τα εξής: Η επαυξημένη πραγματικότητα διαφέρει από την εικονική πραγματικότητα ως προς δύο βασικά χαρακτηριστικά. Οι χρήστες της επαυξημένης πραγματικότητας δεν χάνουν την επαφή με την πραγματικότητα, ενώ η εικονική πραγματικότητα τοποθετεί τις πληροφορίες στην όραση το συντομότερο δυνατό. Αυτά τα διακριτά χαρακτηριστικά έχουν τεράστιες δυνατότητες να βοηθήσουν τους χειρουργούς να γίνουν πιο αποτελεσματικοί στις χειρουργικές επεμβάσεις. Είτε διενεργούν μια ελάχιστα επεμβατική διαδικασία είτε εντοπίζουν έναν όγκο στο ήπαρ, οι εφαρμογές υγείας εικονικής πραγματικότητας μπορούν να βοηθήσουν στη διάσωση ζωών και στην απρόσκοπτη θεραπεία των ασθενών.

ΔΕΙΤΕ ΕΔΩ ΟΛΑ ΤΑ ΣΕΜΙΝΑΡΙΑ ΓΙΑ MANAGEMENT & LEADERSHIP

Η πρώτη χειρουργική επέμβαση σπονδυλοδεσίας με υποστήριξη επαυξημένης πραγματικότητας πραγματοποιήθηκε το 2020 στις ΗΠΑ, όπου ένα εγκεκριμένο από τον FDA σύστημα καθοδήγησης επαυξημένης πραγματικότητας βοήθησε τους χειρουργούς να απεικονίσουν την τρισδιάστατη ανατομία της σπονδυλικής στήλης ενός ασθενούς κατά τη διάρκεια της επέμβασης – ήταν ακριβώς σαν οι γιατροί να είχαν όραση ακτίνων Χ. Η ομάδα του νοσοκομείου Johns Hopkins επαίνεσε το εργαλείο για την ακρίβεια, την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα της λειτουργίας του. Μια άλλη εταιρεία, η Proprio, υποστηρίζει τους επαγγελματίες του ιατρικού κλάδου δημιουργώντας εικόνες 3D υπερ-ακριβείας υποστηριζόμενες από τεχνητή νοημοσύνη.

Το σύστημα ιατρικής απεικόνισης True 3D της EchoPixel επιτρέπει στους γιατρούς να αλληλεπιδρούν με όργανα και ιστούς συγκεκριμένων ασθενών σε έναν ανοιχτό τρισδιάστατο χώρο. Επιτρέπει στους γιατρούς να εντοπίζουν, να αξιολογούν και να ανατέμνουν άμεσα κλινικά σημαντικές δομές.

Χειρουργική Ρομποτική

Τα χειρουργικά ρομπότ διαθέτουν σήμερα τρισδιάστατες κάμερες που καταγράφουν τις επεμβάσεις. Το βίντεο μεταδίδεται σε μια οθόνη υπολογιστή κάπου κοντά, πίσω από ένα πλεξιγκλάς, καθώς ο γιατρός προχωράει στην επέμβαση.

Τα χειρουργικά ρομπότ είναι τα θαύματα της χειρουργικής. Το πιο γνωστό χειρουργικό ρομπότ είναι το χειρουργικό σύστημα da Vinci και, είτε το πιστεύετε είτε όχι, παρουσιάστηκε πριν από 20 χρόνια! Διαθέτει ένα μεγεθυντικό τρισδιάστατο σύστημα όρασης υψηλής ευκρίνειας και μικροσκοπικά εργαλεία με καρπούς που λυγίζουν και περιστρέφονται πολύ περισσότερο από το ανθρώπινο χέρι. Με το da Vinci της Intuitive, οι χειρουργοί χειρουργούν μέσω λίγων μόνο μικρών τομών – δεν είναι περίεργο που έχει χρησιμοποιηθεί σε πάνω από 8,5 εκατομμύρια επεμβάσεις παγκοσμίως μέχρι σήμερα.

Στο πλαίσιο αυτής της διαδικασίας, ο χειρουργός έχει ανά πάσα στιγμή 100% τον έλεγχο του ρομποτικού συστήματος. Η προστιθέμενη αξία του ρομπότ είναι να βοηθά τον χειρουργό στη συρραφή, την ανατομή και την ανάσυρση των ιστών. Τα χειρουργικά ρομπότ μπορούν να αυξήσουν δραματικά την ακρίβεια των επεμβάσεων, αλλά η πραγματική επανάσταση θα έρθει μόνο με εντελώς αυτόνομα ρομπότ στα χειρουργεία. Αυτό πιθανώς θα αργήσει, αλλά σίγουρα υπάρχει θέση για τα ρομπότ στην υγειονομική περίθαλψη.

ΔΕΙΤΕ ΟΛΑ ΤΑ ΣΕΜΙΝΑΡΙΑ ΓΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ (HR)

Ελάχιστα Επεμβατική Χειρουργική Επέμβαση

Τον 18ο αιώνα, αφότου ο Edison κατασκεύασε τον λαμπτήρα του, ένας γιατρός της Γλασκώβης ενσωμάτωσε μια μικροσκοπική λάμπα σε έναν σωλήνα για να κοιτάζει μέσα στο σώμα. Αλλά μόνο στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα, έφεραν τα νήματα οπτικών ινών το φως στις …σπηλιές του σώματος. Αργότερα, μικροσκοπικές κάμερες με τσιπ υπολογιστή άρχισαν να στέλνουν εικόνες προς τα έξω. Τελικά, οι γιατροί όχι μόνο μπορούσαν να δουν καθαρά το εσωτερικό του σώματος ενός ατόμου χωρίς να κάνουν μια μεγάλη τομή, αλλά μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιήσουν μικροσκοπικά εργαλεία για να κάνουν χειρουργικές επεμβάσεις στο εσωτερικό του. Μία από τις τεχνικές που έφεραν την επανάσταση στη χειρουργική ήταν η εισαγωγή των λαπαροσκοπήσεων και στη συνέχεια των ενδοσκοπήσεων.

Η ελάχιστα επεμβατική χειρουργική επιτρέπει λιγότερες αλλά ακριβέστερες τομές που οδηγούν σε λιγότερο πόνο και ταχύτερη ανάρρωση. Η νεοσύστατη εταιρεία ιατρικών συσκευών Levita στοχεύει στην τελειοποίηση τέτοιων διαδικασιών με το εγκεκριμένο από τον FDA μαγνητικό χειρουργικό σύστημα για προστατεκτομές. Αυτή η καινοτόμος τεχνολογική πλατφόρμα χρησιμοποιεί τη μαγνητική ανάσυρση για τη σύλληψη και ανάσυρση της χοληδόχου κύστης κατά τη διάρκεια της λαπαροσκοπικής χειρουργικής επέμβασης.

Η Vicarious Surgical, μια εταιρεία χειρουργικής ρομποτικής επόμενης γενιάς, στοχεύει στην αύξηση της αποτελεσματικότητας των χειρουργικών διαδικασιών. Το σύστημα Vicarious έχει εξαιρετική εμβέλεια και την ικανότητα να «αναπαράγει» όλες τις κινήσεις ενός χειρουργού – και όχι μόνο. Δημιουργεί μια ενιαία τομή με διάμετρο μόλις 1,5 cm που εξακολουθεί να επιτρέπει τη διέλευση δύο ρομποτικών βραχιόνων και μιας κάμερας.

Τρισδιάστατη εκτύπωση και προσομοιώσεις στον προεγχειρητικό σχεδιασμό και την εκπαίδευση

Οι περίπλοκες και επικίνδυνες χειρουργικές επεμβάσεις που διαρκούν ώρες χρειάζονται πολύ προσεκτικό σχεδιασμό. Οι υπάρχουσες τεχνολογίες, όπως η τρισδιάστατη εκτύπωση ή οι διάφορες τεχνικές προσομοίωσης, βοηθούν πολύ στην αναμόρφωση της ιατρικής πρακτικής και των μεθόδων εκμάθησης, καθώς και στη μοντελοποίηση και τον επιτυχή σχεδιασμό πολύπλοκων χειρουργικών επεμβάσεων.

Τον Μάρτιο του 2016, στην Κίνα, μια ομάδα έμπειρων γιατρών αποφάσισε να κατασκευάσει ένα μοντέλο σε πλήρες μέγεθος της καρδιάς ενός μικρού μωρού που γεννήθηκε με καρδιακό ελάττωμα. Σχεδίασαν εκ των προτέρων μια εξαιρετικά περίπλοκη χειρουργική επέμβαση στη μικροσκοπική καρδιά. Αυτή ήταν η πρώτη φορά που κάποιος χρησιμοποίησε αυτή τη μέθοδο στην Κίνα. Η ομάδα των επαγγελματιών ιατρών ολοκλήρωσε με επιτυχία την επέμβαση. Το μικρό αγόρι επέζησε με ελάχιστες έως καθόλου μόνιμες παρενέργειες.

Ερευνητές του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια επιδιόρθωσαν πρόσφατα δέρμα και οστά με βιοεκτύπωση κατά τη διάρκεια χειρουργικής επέμβασης σε μοντέλο αρουραίου. Οι τραυματισμοί του προσώπου και του κρανίου είναι ιδιαίτερα δύσκολο να διορθωθούν, καθώς υπάρχουν πολλά στρώματα διαφόρων ιστών. Κατά τη διάρκεια αυτής της επέμβασης, ο Ibrahim T. Ozbolat, Καθηγητής Βιοϊατρικής Μηχανολογίας στο Penn State, και η ομάδα του εκτύπωσαν τόσο τα οστά όσο και τους μαλακούς ιστούς. «Χρειάστηκαν λιγότερα από 5 λεπτά για να τοποθετήσει ο βιοεκτυπωτής το στρώμα του οστού και του μαλακού ιστού», εξήγησε ο καθηγητής. Οι ίδιοι ελπίζουν η συγκεκριμένη έρευνα να μεταφραστεί σε ανθρώπινες εφαρμογές.

Η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης άρχισε επίσης να εδραιώνεται στην ιατρική εκπαίδευση. Για να προσφέρουν στους χειρουργούς και τους φοιτητές μια εναλλακτική λύση σε σχέση με έναν ζωντανό άνθρωπο για να εργαστούν, ένα ζευγάρι γιατρών του Ιατρικού Κέντρου του Πανεπιστημίου του Ρότσεστερ ανέπτυξε έναν τρόπο χρήσης της τρισδιάστατης εκτύπωσης για τη δημιουργία τεχνητών οργάνων το 2016. Έμοιαζαν, αισθάνονταν και αιμορραγούσαν όπως τα πραγματικά. Έκτοτε, η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει διαδοθεί στις ιατρικές σχολές, καθώς αυξάνει τη βαθύτερη κατανόηση της ανατομίας και της παθολογίας από τους μελλοντικούς γιατρούς, οδηγεί σε καλύτερη κατανόηση των διαδικασιών και βελτιώνει τις δεξιότητες και την αυτοπεποίθηση των εκπαιδευόμενων.

Τα ιατρικά εκπαιδευτικά μοντέλα της Stratasys, για παράδειγμα, προσφέρουν κλινικά σχετική εκπαίδευση σε ρεαλιστικά ανατομικά μοντέλα προσαρμοσμένα σχεδόν σε κάθε κλινικό σενάριο, ενώ η Materialise προσφέρει μαθήματα Τρισδιάστατης Εκτύπωσης στην Ιατρική για τα νοσοκομεία στο πλαίσιο της κατάρτισης του προσωπικού σχετικά με την τεχνολογία και τι μπορεί να κάνει σε ένα νοσοκομειακό περιβάλλον.

Ζωντανή διάγνωση

Ο καθηγητής Zoltan Takats του Imperial College του Λονδίνου ανέπτυξε το έξυπνο χειρουργικό μαχαίρι, το iKnife. Λειτουργεί χρησιμοποιώντας μια παλιά τεχνολογία όπου ηλεκτρικό ρεύμα θερμαίνει τον ιστό για να κάνει τομές με ελάχιστη απώλεια αίματος. Με το iKnife, ένα φασματόμετρο μάζας αναλύει τον εξατμιζόμενο καπνό για να ανιχνεύσει τις χημικές ουσίες στο βιολογικό δείγμα. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να προσδιορίσει σε πραγματικό χρόνο αν ο ιστός είναι κακοήθης.

Η τεχνολογία συμβάλλει καθοριστικά στην ανίχνευση του καρκίνου στα αρχικά του στάδια, στρέφοντας έτσι τη θεραπεία του καρκίνου προς την πρόληψη.