История робот-ассистированной хирургии
Робот-ассистированную хирургию (РАХ) можно рассматривать как эволюцию лапароскопической хирургии. Помимо малоинвазивного доступа к операционному полю она позволяет выполнять операции с трехмерным обзором, уменьшением масштаба движений хирурга, устранением тремора, дополнительными осями движения.
Робот Automated Endoscopic System for Optimal Positioning (AESOP), разработанный Computer Motion, Inc., был первым хирургическим роботом, который получил одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) (в 1994 г.) [1]. Система была разработана для управления лапароскопической хирургической камерой и обладала оптическими руками с семью степенями свободы [2]. Этот робот был в конечном итоге модифицирован и переименован в роботизированную хирургическую систему ZEUS (ZRSS) (Computer Motion, Inc., Голета, Калифорния, США), одобренную FDA в 2001 г. и включавшую отдельную операционную консоль, чтобы хирург мог удобно сидеть во время операции.
Первое роботизированное хирургическое вмешательство представляло собой холецистэктомию, выполненную в 1997 г. на платформе da Vinci, разработанной Intuitive Surgical, Inc. (Саннивейл, Калифорния, США) и одобренной FDA в 2000 г. [3]; за холецистэктомией через год последовала замена митрального клапана [4].
Роботизированная телехирургия открыла доступ к методам лечения и хирургическому опыту в отдаленных районах. Для первой трансконтинентальной роботизированной лапароскопической холецистэктомии, широко известной как операция Линдберга, использовалась система ZEUS [5]. Во время операции хирург находился в Нью-Йорке (США), а пациент — в Страсбурге (Франция).
Различия систем da Vinci и ZEUS заключались в количестве доступных рук (3—4 в da Vinci и 3 в Zeus) и в камерах с голосовым управлением. Эти системы являлись конкурентами, и они были объединены в результате слияния Computer Motion, Inc. и Intuitive Surgical в 2003 г.
На сегодняшний день наиболее популярной роботизированной платформой остается хирургическая система da Vinci: с ее использованием было проведено более 5 млн хирургических вмешательств. Платформа состоит из трех компонентов: консоли хирурга; тележки для пациентов с несколькими шарнирными роботами-манипуляторами; системы визуализации, способной генерировать трехмерные изображения в реальном времени [6]. Данная система претерпела несколько модификаций за эти годы, чтобы упростить работу, увеличить диапазон движений инструментов и улучшить разрешение изображения, что привело к ее широкому распространению во многих областях хирургической медицины, таких как урология, гинекология, кардиохирургия и общая хирургия [7].
В 2007 г. с помощью системы da Vinci был выполнен первый микрохирургический анастомоз [8]. Анастомоз, выполненный впервые с помощью робота, был частью аутологичной реконструкции молочной железы с использованием TRAM-лоскута. В то время как венозный анастомоз выполнялся вручную, артериальный анастомоз глубокой нижней надчревной артерии с внутренней грудной артерией выполнялся хирургом с помощью da Vinci. С тех пор с использованием системы da Vinci несколько раз выполнялся забор свободных лоскутов, таких как DIEP-лоскут [9—12]. Этот этап можно считать началом использования робот-ассистированных технологий в микрохирургии.
Текущее применение робот-ассистированных технологий в пластической хирургии
Внедрение РАХ в хирургическую практику началось с процедур, затрагивающих анатомически однородные и легкодоступные органы, расположенные на безопасном расстоянии от жизненно важных структур: это трансуретральная резекция простаты [13], гистерэктомия [14], замена тазобедренного или коленного сустава [15].
Использование роботов в области пластической хирургии началось вместе с началом РАХ. В 2005 г. был собран первый свободный лоскут и наложен анастомоз в minipig-модели с использованием системы da Vinci. В 2006 г. R. van der Hulst и соавт. использовали систему da Vinci для микрохирургического анастомоза [8]. Хотя авторы описали анастомоз, выполненный с помощью робота, как занимающий больше времени, чем обычный, они указали на возможность быстрого обучения.
В пластической хирургии РАХ использовалась для трансоральной реконструкции ротоглоточных дефектов, забора мышечного и перфораторного лоскута, пластики вентральной грыжи, а в последнее время и для микрососудистого анастомоза [16—18].
Трансоральная роботизированная хирургия (TORS) была одобрена FDA в 2009 г. в качестве минимально инвазивного подхода при резекции опухолей ротоглотки и реконструкции местными или свободными лоскутами [19]. Роботизированная реконструкция этих дефектов обеспечивает более легкий доступ, возможность проведения операций в ограниченном пространстве и лучшую визуализацию, что устраняет необходимость в мандибулотомии и разрезе губы при высокой точности манипуляций [20—24].
РАХ может быть применена при других показаниях в челюстно-лицевой хирургии. В доклиническом исследовании недавно сообщалось о разработке симулятора расщелины нёба (для роботизированной хирургии расщелины нёба) [25], обеспечивающего превосходную визуализацию, улучшенную эргономику, повышенную точность, взаимосогласованность и амплитуду движений инструментов во внутриротовом пространстве по сравнению со стандартными инструментами [26].
Показания к роботизированному забору мышц включают свободные лоскуты, а также лоскуты на ножке для реконструкции грудной клетки, таза и молочной железы. Забор лоскутов прямой мышцы живота или широчайшей мышцы спины требует обширных разрезов кожи, что может привести к плохим косметическим результатам и значительным осложнениям в донорской области [27]. Хирургическую систему da Vinci можно использовать для забора лоскутов прямой мышцы живота, не нарушая переднее влагалище прямой мышцы живота, по этой причине уменьшается выраженность болевого синдрома в послеоперационном периоде [28, 29]. Роботизированный забор широчайшей мышцы спины продемонстрировал преимущества по сравнению с традиционными открытыми и эндоскопическими методами, он требует лишь минимальных разрезов на донорском участке и приводит к уменьшению послеоперационной боли и продолжительности госпитализации [17, 30, 31].
В 2014 г. M.W. Clemens и соавт. опубликовали первое когортное исследование РАХ при реконструкции молочной железы [32]. Они проанализировали хирургические результаты пациенток, перенесших реконструкцию молочной железы после лучевой терапии. Реконструкцию молочной железы выполняли с использованием лоскута на ножке широчайшей мышцы спины либо открытым хирургическим путем, либо посредством минимально инвазивных хирургических вмешательств с помощью робота. Они продемонстрировали более низкий уровень осложнений (16,7% по сравнению с 37,5% при открытых операциях) за счет устранения необходимости в разрезах на донорском участке. Однако выборка была слишком мала, чтобы выявить существенные различия: исследуемая популяция включала в общей сложности 146 пациентов, из которых только у 17 была использована РАХ.
Дальнейший опыт роботизированной мастэктомии с сохранением сосков и реконструкции с использованием имплантатов продемонстрировал низкий уровень некроза кожи и высокую степень удовлетворенности пациентов. Трансаксиллярный доступ через небольшие разрезы также может улучшить эстетические результаты [33, 34].
A. Toesca и соавт. [33] использовали аксиллярный доступ 2,5 см. Для адекватной подготовки подключили инсуффлятор, после чего выполняли мастэктомию. Как и в предыдущих исследованиях, авторы сообщают о быстром обучении. После обучения хирургическое время было сравнимо с таковым при мастэктомии без роботизированной помощи. Кроме того, РАХ позволила уменьшить побочные эффекты, такие как кровотечение, усиление васкуляризации, и одновременно улучшить эстетический результат.
Для аутологичной реконструкции молочной железы роботизированная диссекция глубокого нижнего эпигастрального перфорантного лоскута (DIEP-лоскута) может быть выполнена с использованием трансабдоминального доступа со стороны задней поверхности брюшной стенки, что уменьшает длину разреза фасции переднего влагалища прямой мышцы живота [10, 16, 35].
Было опубликовано много отчетов о случаях или сериях случаев, которые доказывают осуществимость и безопасность РАХ в хирургии груди [36—38]. В недавнем монокогортном исследовании с участием 74 пациентов частота осложнений составила 4,3% [39], что подчеркивает огромный потенциал робототехники при мастэктомии.
В последние годы появились новые подходы, в том числе использование системы da Vinci для забора лоскутов. S.N. Bishop и J.C. Selber (2021) описали результаты у 21 пациента через 12 мес после операции после забора DIEP-лоскутов с использованием небольшого разреза, они характеризуют указанный метод как безопасный и надежный. В других исследованиях описаны преимущества минимального разреза фасции для забора лоскута по сравнению с традиционным подходом [9—12].
T.D. Dobbs и соавт. в 2017 г. провели систематический обзор использования робототехники в пластической хирургии [6], а D. Henn и соавт. обновили его данными с января 2018 г. по март 2022 г. [40].
В настоящее время применение РАХ в области эстетической пластической хирургии находится в самом начале своего пути. Нашей группой в 2014—2015 гг. выполнено первое в мире робот-ассистированное омоложение верхней трети лица с удовлетворительными клиническими результатами [41]. В дальнейшем требуется исследование на выборке пациентов, которое позволит сделать статистически обоснованные выводы о недостатках и преимуществах данной методики.
Роботизированная микрохирургия, супермикрохирургия и наномикрохирургия
Применение роботов может произвести революцию в микрохирургии, так как в этой области высокая степень точности имеет решающее значение для успешных послеоперационных результатов [42]. Первоначальный подход показал ограничения существующих систем, обусловленные недостаточным оптическим увеличением и размером инструмента. По мере дальнейшего развития микрохирургии в направлении супермикрохирургии физические ограничения людей-операторов без роботизированной поддержки становятся все более очевидными и не могут быть компенсированы повышенным увеличением. Поэтому некоторые компании, такие как Microsure (Эйндховен, Нидерланды) и Medical MicroInstruments, Inc. (Calci, Италия), разработали роботов специально для применения в микрохирургии [43], что преследует следующие цели: эффективная фильтрация тремора, уменьшение масштаба движений за пределами возможностей da Vinci, достаточное увеличение и легкая интеграция в операционные настройки для микрохирургических процедур. Полное устранение тремора и масштабирование движений становятся все более важными задачами, в то время как акцент смещается от необходимости минимально инвазивного доступа к хирургическому участку. Минимально инвазивные приложения включают MicroSurge, ViaCath, SurgiBottm, SPORTtm, MASTER и SPIDER. Эти новые системы могут быть особенно полезны для супермикрохирургии, например лимфовенозных и перфораторно-перфораторных анастомозов [43]. Роботизированная хирургия предлагает важные преимущества: это масштабирование движений для устранения тремора и улучшенные точность и стабильность при выполнении сложных микрососудистых анастомозов. T.J.M. van Mulken и соавт. недавно продемонстрировали значительно более короткое время операции в серии случаев лимфовенозного анастомоза для лечения лимфедемы, связанной с раком молочной железы, с использованием робота MUSA (Microsure) по сравнению с обычным анастомозом [44].
Роботизированная система MicroSure MUSA способна использовать стандартные микрохирургические/супермикрохирургические инструменты, то есть не нужны дорогостоящие специализированные инструменты. Это приводит к снижению затрат и упрощению интеграции. Вся роботизированная система крепится к операционному столу и может быть легко доставлена в операционное поле и удалена с него. Эта система обеспечивает гибкость между различными элементами микрохирургической процедуры, когда, как правило, до и после микрохирургии требуется более широкое поле действия. Недавно T.J.M. van Mulken и соавт. сообщили о первом применении системы MUSA у человека для лечения лимфедемы, связанной с раком молочной железы, в рандомизированном пилотном исследовании [44]. Несмотря на то что время операции было больше, а анастомозы оценивались ниже по шкалам оценки микрохирургических навыков (Structures Assessment of Microsurgery Skills — SAMS и University of Western Ontario Microsurgical Skills Acquisition Instrument — UWOMSA), все анастомозы продемонстрировали проходимость в обеих группах. Последующее исследование в течение года подтвердило целесообразность этого подхода с показателем проходимости анастомоза 66,6% в группе с РАХ по сравнению с 81,8% в контрольной группе, что указывает на отсутствие существенных различий [45]. Цена на систему MUSA будет существенно ниже, чем у конкурентов, из-за использования стандартных микрохирургических/супермикрохирургических инструментов.
В 2020 г. начато практическое применение системы Symani компании Medical Microinstruments (MMI) с приборами NanoWrist (MMI, Пиза, Италия) [46]. Она также была разработана для открытой микрохирургии. В этой системе используются миниатюрные одноразовые инструменты с запястьем, которые обеспечивают диапазон движений, сравнимый с таковым в системе da Vinci. Система Symani имеет масштабирование движения до 20 раз и основана на мобильной тележке, которую можно легко перемещать в операционное поле и удалять из него. В отличие от MUSA она использует телеметрическую систему управления. На данный момент эта система использовалась в пяти клинических случаях — для реконструкции глотки и голени (неопубликованные данные). Кроме того, N. Lindenblatt и соавт. подтвердили использование системы Symani в области пластической и реконструктивной хирургии, представив успешный лимфовенозный анастомоз с помощью Symani и перенос лимфатических узлов [47].
Обе системы недавно получили маркировку CE, что позволяет регулярно применять их в клинических условиях в Европе.
Роботизированные микроскопы и дополненная реальность
Микрохирург обычно использует лупы и микроскопы, чтобы получить достаточное увеличение для работы с сосудами или нервами. Обычно идентификацию перфоратора и препарирование ножки проводят с помощью лупы. Для этих конкретных задач большое значение имеет возможность выбора различных ракурсов во время подготовки. Для сосудистого анастомоза, в основном стационарной процедуры, в которой большее значение имеет увеличение, большинство хирургов предпочитают использовать микроскоп. Роботизированные микроскопы обеспечивают технологию, сочетающую в себе преимущества обоих приборов.
В RoboticScope компании BHS Technologies используется система камер высокого разрешения, которая подключена к гарнитуре дополненной реальности, и перед глазами хирурга проецируется четкое изображение с большим увеличением. В то же время отслеживание движения транслирует движения головы хирурга в систему камер с помощью многоосевой роботизированной руки. Таким образом, объединены большое увеличение и гибкость. Хирург управляет уровнями увеличения и другими параметрами движениями головы. Гарнитура также удаляется из поля зрения хирурга по команде головы, то есть не требуется никаких ручных манипуляций и обеспечивается быстрое переключение между макроскопическим и микроскопическим препарированием. RoboticScope — первая система, получившая маркировку CE для клинического применения в Европе в 2020 г. Вскоре после этого M.M. Aitzetmüller и соавт. [70] успешно выполнили первую в мире микрохирургическую реконструкцию молочной железы с использованием DIEP-лоскута и РАР-лоскута. Кроме того, другие группы успешно продемонстрировали клиническое применение путем успешного выполнения анастомоза [48], резекции внутричерепных опухолей [49] или тимпанопластики [50].
Роботы с искусственным интеллектом в пластической хирургии
Внедрение искусственного интеллекта (ИИ) может преодолеть препятствия для робототехники в клинической практике, сделав технологию более удобной для пользователя.
Принципы искусственного интеллекта
Использование ИИ в робототехнике определяется как концепция самосовершенствующихся алгоритмов, позволяющих машинам распознавать объекты и организовывать их в шаблоны, которые затем используются для решения проблем или принятия решений [51]. Программное обеспечение — это машинное обучение, то есть включение алгоритмов, производительность которых улучшается по мере того, как они со временем получают больше данных [52]. Машинное обучение делится на две области: контролируемое и неконтролируемое обучение. Разница между этими двумя типами обучения заключается в том, что контролируемое обучение выполняется с использованием достоверной информации. Истина относится к предыдущим знаниям о правильном выходном значении, которое ожидается от алгоритма, выполняющего определенную вычислительную задачу [53].
Алгоритмы контролируемого обучения включают логистическую регрессию, метод опорных векторов, байесовский метод и др., которые применяются к набору данных для «заучивания» правильной метки с использованием таких переменных, как пиксели, формы и цвет; производительность модели можно оценить на тестовом наборе данных (это данные, которые не подвергались воздействию алгоритма), что позволяет оператору наблюдать, насколько хорошо «обученная модель» работает при классификации данных [53].
Недавно получил распространение термин «нейронные сети», характеризующий контролируемое обучение [54, 55]. Эти алгоритмы обучаются, получая входные данные из множества примеров и оценивая основные особенности каждого примера [55]. Используя входные данные, нейронная сеть способна создавать предсказательные модели. Для достижения большей точности нейронной сети требуется большое количество разнообразных обучающих примеров [55].
С другой стороны, неконтролируемое обучение не использует помеченные обучающие данные [56]. Вместо этого алгоритмы пытаются вывести взаимосвязь между данными на основе естественных структур, присутствующих в наборе данных (это, например, цвет, форма). Указанный тип обучения категоризирует немаркированный набор данных, идентифицируя основные необнаруженные шаблоны [56].
Полуавтономные роботы следующего поколения
В роботизированной хирургии большинство платформ являются полуавтономными. Роботы управляются алгоритмами, которые используют форму обучения под наблюдением [57]. Инженеры обучают алгоритм правильному выходному заданию с учетом определенных входных данных, что позволяет роботу эффективно выполнять специализированные задачи, не испытывая усталости или тремора. Роботизированная хирургия была усовершенствована, чтобы предоставить хирургам захватывающий виртуальный опыт, который имитирует механику операционной процедуры, предоставляя помощь ИИ для улучшения пользовательского опыта [58]. Благодаря последним достижениям в области машинного обучения роботизированная хирургия движется к улучшению восприятия хирургической среды, повышению точности, безопасности и эффективности. Разрабатываемые передовые роботизированные технологии, включающие несколько биосенсоров, а также ИИ с ограниченной степенью автономии, вероятно, изменят способ проведения хирургических операций в будущем.
Физическое прикосновение к ткани традиционно обеспечивает важную тактильную обратную связь для хирурга, информацию о патологии и рекомендации относительно соответствующего количества силы, которое следует применять во время процедуры. Роботизированная хирургия прерывает физическую связь между хирургом и пациентом, а в телероботизированной хирургии — даже между хирургом и роботом. Это создает проблемы, которые решаются с помощью технологических достижений с использованием ИИ. Благодаря радикальным изменениям и последним достижениям в области ИИ современные роботы потенциально способны различать разные ткани. Роботы с мягкой поверхностью и массивами датчиков большой площади, называемые «электронной кожей», имитируют механические и тактильные характеристики рук хирурга, обеспечивая пространственное разрешение и тепловую чувствительность [59]. Новые разработки в области «электронной кожи» выходят за рамки физических свойств кожи человека и способны выполнять метаболическое биосенсорное исследование и передавать информацию по беспроводной сети на пользовательский интерфейс с использованием технологии Bluetooth [60].
Быстро развивающейся областью, направленной на улучшение интерфейса «человек — машина», является разработка улучшенной интраоперационной визуализации на основе ИИ. Камеры ближнего инфракрасного диапазона, встроенные в роботизированные системы, позволяют хирургам выполнять визуализацию индоцианиновой зеленой флуоресценции во время операции [61]. Этот вариант в настоящее время трансформируется в трехмерную визуализацию [62]. Многофотонная микроскопия позволяет визуализировать субклеточные структуры, такие как нервные волокна, встроенные в мышцы, без контрастного усиления или маркировки [63]. Конфокальная лазерная эндомикроскопия позволяет проводить гистологическую оценку тканей in vivo в реальном времени на клеточном уровне, обеспечивая интраоперационные увеличенные изображения в реальном времени на клеточном уровне с разрешением до 5 мкм [64].
Другой путь технологического развития направлен на создание миниатюрных устройств, таких как миниатюрный робот in vivo (MIVR; Virtual Incision, Омаха, Небраска, США), руки которого могут проникать в полости тела через один разрез [65]. Также были разработаны катетероподобные роботы, которые могут достигать хирургических целевых участков вдоль извилистых анатомических путей [66]. Комбинированное механическое усовершенствование и миниатюризация породили новый класс «микроботов», которые имитируют и расширяют диапазон эндоскопической хирургии до устройств, автономно перемещающихся внутри полостей и сосудов тела, как показано на примере эндоваскулярного хирургического восстановления сердечного клапана [67, 68].
Полуавтономные платформы, используемые в настоящее время в клинической практике, такие как робот da Vinci последнего поколения или робот Mazor X Spine Assist, используют алгоритмы ИИ и датчики обратной связи; однако эти устройства полностью зависят от человеческого контроля. Следующее поколение хирургических роботов будет интегрировать большее количество алгоритмов автоматизации, что в конечном итоге может привести к созданию автономных хирургических роботов [69].
Преимущества робот-ассистированных технологий в пластической хирургии
Преимущества робот-ассистированных технологий в пластической хирургии очевидны. Обычные роботизированные системы позволяют на 100% устранить тремор. Кроме того, возможно масштабирование движения 20:1, что обеспечивает более высокую точность, особенно в микрохирургии и супермикрохирургии [70].
Лапароскопический подход показывает минимальную инвазивность и значительное уменьшение рубцов. Обычные операции, такие как забор лоскута широчайшей мышцы спины, связаны с высокой заболеваемостью донорской области и гипертрофированными рубцами. С роботизированной помощью эти операции могут стать почти невидимыми. Кроме того, роботизированная помощь может облегчить операции, особенно в труднодоступных местах [70].
Ограничения робот-ассистированной хирургии
Переход от роботизированного устройства, которое зависит от решений человека-хирурга, к полностью автономному роботу с ИИ, который принимает окончательные решения без контроля и совершает необратимые физические действия, сопряжен с очевидными этическими и юридическими проблемами [71]. Что касается разработки и применения программного обеспечения ИИ в медицине, в апреле 2019 г. FDA предприняло важный шаг, предложив нормативную базу, гарантирующую, что безопасная и эффективная технология ИИ доступна пользователям, включая пациентов и медицинских работников [72].
Для пациента, подвергающегося роботизированному хирургическому вмешательству под совместным наблюдением хирурга-человека и робота, ответственность за хирургические осложнения должна быть переоценена в отношении оси «врач — робот — пациент» [73]. Будет ли вина за нетипичный разрез возложена на хирурга или на команду инженеров, разработавших робота? Кто будет нести ответственность за техническую погрешность, такую как повреждение тканей, вызванное механическим отказом роботизированного режущего инструмента: хирург за халатность, клиника за ненадлежащее обслуживание или производитель за дефект конструкции? Юридический анализ показывает, что первые пользователи новых роботизированных технологий подвергаются наибольшему риску судебного разбирательства [74, 75]. Эти существенные неопределенности являются настоятельным призывом к разработке авторитетных руководств в рамках междисциплинарного консенсуса [71], который также должен тщательно изучить способы аттестации хирургов для руководства роботизированными вмешательствами. На сегодняшний день консенсусные статьи по роботизированной хирургии немногочисленны и доступны только для определенных областей [76, 77]. Переход от «хирургических роботов» к «роботам-хирургам» также будет иметь глубокие последствия для нашего профессионального самопонимания, создавая новые проблемы для образования хирургов, медсестер и другого персонала [78—82].
В исследовании, проведенном J.A. Boys и соавт. [82], большинство предполагаемых пациентов считали, что роботизированная хирургия безопаснее, быстрее, менее болезненна или дает лучшие результаты, но менее половины респондентов выбрали робота, когда у них был выбор между обычным хирургическим вмешательством и роботизированным вмешательством для себя. Мы должны осознавать, что препятствием для внедрения автономной роботизированной хирургии могут быть не технологии и не навыки хирургов, усиленные искусственным интеллектом, в операционной, а скорее доверие пациентов к новому разделению хирургического труда. Это исследование подчеркивает необходимость обучения не только медицинского персонала, но и пациентов использованию роботизированных технологий в хирургии.
Еще одним препятствием для рутинного внедрения робототехники в клиническую практику пластической хирургии является высокая стоимость существующих на рынке систем [40, 84]. Первоначальные затраты являются сдерживающим фактором для некоторых систем здравоохранения при внедрении роботизированных процедур в практику, даже с заявленными преимуществами микроскопической роботизированной хирургии для пациента. Из-за огромных экономических затрат, необходимости сложной инфраструктуры, специально обученного персонала и, скорее всего, междисциплинарного подхода в настоящее время данные системы редко доступны за пределами специализированных центров. Оплата операций не отражает использование робототехники и соответствует оплате процедур, выполненных стандартным доступом. Обеспокоенность по поводу неадекватного возмещения может помешать хирургам и администрациям больниц использовать роботизированную хирургию, потому что преимущества снижения затрат из-за сокращения времени операции или продолжительности пребывания пациентов в больнице, связанные с роботизированной хирургией, неочевидны [17, 85]. Дальнейшие препятствия для широкого распространения доступных в настоящее время роботизированных платформ связаны с небольшим ассортиментом подходящих хирургических инструментов для роботизированной микрохирургии, отсутствием структурированной программы обучения робототехнике для пластических хирургов [86] и отсутствием клинических рекомендаций по использованию роботизированной хирургии.
Несколько исследований описывают относительно долгую кривую обучения РАХ — более 4 лет [87]. Чтобы преодолеть это ограничение в клинических условиях, следует внедрить стандартизированное обучение и оценку, такую как «Структурированная оценка роботизированных микрохирургических навыков» (Structured Assessment of Robotic Microsurgical Skills — SARMS). В то время как РАХ широко применяется в других областях хирургической медицины, таких как гинекология, общая хирургия или лор-хирургия, пластические хирурги не используют РАХ на регулярной основе. Таким образом, внедрение РАХ привело бы к первоначальному удлинению большинства пластических операций [83, 86, 88].
Направления будущего развития
Учитывая нынешние темпы технического прогресса и возрастающую вычислительную мощность, вполне возможно, что хирургическая автоматизация может быть достигнута уже при нашей жизни. Инженерам потребуется использовать тысячи часов записанных процедур для обучения математических моделей с подробными инструкциями по реализации определенной процедуры. Необходимо будет реализовать как контролируемое, так и неконтролируемое обучение, чтобы роботы могли «понять» сценарий и определить оптимальное решение с наивысшей вероятностью успеха, используя данные предыдущего обучения. Эти математические модели должны быть проверены и тщательно протестированы, чтобы гарантировать, что робот сможет успешно выполнять поставленную задачу. Разработка автономных роботов с искусственным интеллектом в конечном итоге может обеспечить ряд преимуществ, включая сокращение времени операций, расширение доступа к специализированной помощи и улучшение результатов лечения пациентов.
В пластической хирургии автономные роботы с искусственным интеллектом были бы особенно полезны для упрощения трудоемких и строго стандартизированных процедур, таких как смена повязок, закрытие ран или пересадка кожи. Роботы, которые позволяют сшивать и автоматически завязывать узлы на трехмерных объектах, уже разработаны и доказали свою эффективность в доклинических исследованиях сосудистых стент-графтов [54]. Учитывая, что микрохирургические роботы, такие как система MUSA, уже доказали свою клиническую эффективность для преодоления человеческих ограничений в супермикрохирургии [44], новые технологии, управляемые ИИ, могут еще больше продвинуться в этой области и сократить время операций в микрохирургии.
Роботы с искусственным интеллектом, специально предназначенные для хирургии мягких тканей, уже проходят доклинические испытания. A. Shademan и соавт. разработали роботизированную систему с искусственным интеллектом, которая использует машинное обучение для создания плана сложных хирургических операций на деформируемых тканях и включает автономный алгоритм наложения швов. Используя модели свиней in vivo, этот контролируемый автономный робот превзошел клинически установленные лапароскопические и роботизированные подходы, применяемые опытными хирургами, с точки зрения времени операции, согласованности и точности [88]. Эти результаты подчеркивают большой потенциал автономных хирургических роботов для улучшения клинических результатов и повышения доступности специализированной помощи.
Роботы с искусственным интеллектом могут сделать пластическую хирургию доступной в географических регионах или системах здравоохранения с ограниченным по структуре доступом к хирургическим знаниям и оборудованию, например в экономически неблагополучных странах [90], на круизных лайнерах, морских платформах, в полярных экспедициях или даже на борту космических кораблей [91]. Еще одной важной областью для роботов с искусственным интеллектом будет специализированная обработка ран во время военных операций [92]. В зонах боевых действий роботизированные хирургические устройства могут управляться дистанционно и уберечь хирургов и другой медицинский персонал от опасности [93]. Роботизированные технологии были бы особенно полезны во время вирусных вспышек, как было показано при использовании обычных роботов во время пандемии COVID-19 [94].
Внедрение роботов с искусственным интеллектом в клиническую практику, вероятно, продвинет многие области пластической хирургии, но с некоторыми оговорками. Сложное техническое оборудование требует надлежащего наблюдения и обслуживания, что создает новые проблемы для применения высокотехнологичной медицины в условиях отсутствия развитой технологической инфраструктуры. Роботы с ИИ, которые действуют автономно, потребуют тщательного наблюдения со стороны человека, гарантирующего, что вся важная клиническая информация будет собрана и обработана должным образом, а осложнения будут адекватно устранены. Надзор за роботизированными технологиями будет иметь решающее значение для обеспечения безопасности пациентов. Основной целью передовой роботизированной хирургии должно быть улучшение клинических результатов, а не сокращение персонала больницы [89, 95].
Заключение
Хотя робот-ассистированная хирургия уже является «золотым стандартом» для многих других областей хирургии, ее использование в пластической хирургии все еще недооценивается. Как область, которая находится на пороге технического прогресса, пластическая хирургия может получить большую выгоду от передовых роботизированных технологий, которые могут оптимизировать рабочие процессы, сократить время операции, превзойти человеческие навыки в микрохирургии и расширить доступ к специализированной хирургической помощи в недостаточно обслуживаемых областях. Потребуются новые руководства и нормативные акты. При нынешних темпах технического прогресса развитие автономных хирургических роботов, вероятно, произойдет уже при нашей жизни.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Funding. The study had no sponsorship.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.