През 2018 г. петима пациенти от Института по кардиология в Ахмедабад, Индия, са получили възможност за лечение на коронарна болест (CAD) по същия начин, по който се лекуват над 3 милиона души всяка година: малък балон се вкарва в артерия в сърцето и се надува, правейки път за поставяне на стент, който да поддържа жизненоважните кръвоносни съдове отворени.
Процедурата, известна като перкутанна коронарна интервенция (PCI) е стандартно лечение на атеросклероза, известна още като CAD, причинявана от натрупването на холестерол и плака вътре в артериите и последващо ограничаване на кръвния поток. Различното при тези петима пациенти за разлика от останалите 3 милиона по света, които се подлагат на инвазивната процедура всяка година е, че при тях хирурзите, извършили операцията, изобщо не са присъствали физически. Техните операции са извършени с подпомагане от робот – роботизираната платформа CorPath GRX от Corindus, разработена от Siemens Healthineers Company.
Има една съществена разлика в техните операции от тази на всички други: главният хирург, командвал операцията, изобщо не се е намирал в същата болница, в която интервенцията е била извършена. Всъщност, той се е намирал на разстояние от около 20 мили (малко над 32 км), ръководейки работата на работа и изпълнявайки операцията до съвършенство от отдалечена работна станция.
Добре дошли в света на новите постижения на телемедицината
Роботизираната хирургия успешно се справя със заболяванията, които са най-честата причина за смърт сред хората според СЗО – сърдечно-съдовите заболявания (ССЗ), които отнемат живота на 17,9 милиона души годишно. Въздействието е най-голямо на места, в които липсват осигурен достъп до критични грижи, като развиващите се страни и селските райони.
СЗО отбелязва, че над три четвърти от смъртните случаи след прекарано сърдечно-съдово заболяване се наблюдават в страни с нисък и среден доход на населението. В развитите страни проблемът възниква в селските общности, където по-малките болници често нямат специалисти, като интервенционални кардиолози. Именно в тези области отдалечени решения за лечение като това, което представлява Corindus, предлагат надежда и възможности за спасение.
Д-р Техас Пател е ръководителят и на петте дистанционни операции, като ги отразява в научна публикация съвместно своите колеги Санджай Шах и Самир Панчоли в медицинския журнал EClinicalMedicine. Според статията, „По-голямата част от пациентите с CAD или остър коронарен синдром в развиващите се страни имат малък или никакъв достъп до незабавна интервенционна терапия. Настоящата роботизирана технология, съчетана с редица подобрения в мрежовата свързаност и експертните познания на оператора в R-PCI и PCI-подпомаганите процедури, може да се използва като услуга на първа линия в региони, където такава експертиза не е налична.“ В статията се отбелязва също така, че системата може да се използва като допълнителна услуга за предоставяне на експертиза на по-голям брой пациенти.
Лекувайте се отдалечено
Достигането на експертни хирурзи и животоспасяващи хирургически интервенции до пациенти от целия свят, които се нуждаят от лечение, е основната цел, която стои зад създаването на Corindus след въвеждането на тяхната роботизирана платформа CorPath. Но освен това, системата за отдалечена хирургия осигурява и безопасността на лекарите.
Докато роботизираните технологии на CorPath осигуряват на лекарите изключителна точност и контрол по време на PCI процедурите, които не могат да бъдат постигнати от обикновена човешка ръка, системата прави много повече от това, като защитава и здравето на лекаря – излагането на радиация от системите за образна диагностика, използвани в процедурите, е често срещано, както и ортопедичните наранявания, произтичащи от необходимите тежки предпазни средства, които лекарите са принуждавани да носят. Най-голяма безопасност за личното здраве на медицинските специалисти телемедицината носи сега, когато света е засегнат от пандемията от COVID-19 и никога не е ясно кой може да е заразен или да пренася вируса, дори в стерилната и контролирана медицинска среда.
„Усещайки възможността за повишаване на безопасността на хирурзите, като в същото време и възможността за справяне с нарастващата глобална нужда от иновативни решения за телемедицина, изпълнителният директор на Corindus Марк Толанд казва на своя екип, че е време „да се приберат вкъщи“, казва Николаос Котенщат, доктор по научноизследователска и развойна дейност в Corindus, визирайки възможностите на телемедицината.
Koтенщат работи по серията от роботи още от началото на своята кариера за Corindus Той обаче започва професионалния си маршрут в различна област. Експертът получава докторската си степен по електротехника в Нотр Дам, където проектира система за контрол на мрежите, която гарантира определено ниво на стабилност и същевременно отчита забавянето на времето за реакция и загубата на данни. След това започва кариерата си в университета Вандербилт, разработвайки роботизирани системи за управление на самолети, използвайки моделен дизайн. Именно тази работа води до вдъхновението за създаване на различен тип система за управление, каквато виждаме днес приложена в телемедицината: хирургически робот.
„Цялата тази работа, включваща моделен дизайн, използващ MATLAB и Simulink се оказва неразделна част от посрещането на предизвикателствата за разработването на нашите прецизни роботизирани системи“, казва Котенщат.
За да се разбере сложността на работата на роботизираната система, екипът е направил основен опис на ключовите ѝ компоненти. Системата се състои от две основни станции: работна станция за манипулиране на устройството докато работи с пациента и интервенционен кокпит, от който лекарят ръководи устройството по време на интервенциите.
Интервенционалният кардиолог работи от интервенционалната кабина, която съдържа както подсистема за управление на робота, така и комуникационна система за телеприсъствие и свързва лекаря директно с модула, който работи с пациента.
„Подстанцията за управление на робота съдържа контролна изчислителна система, монитори, мрежово оборудване и роботизирана конзола с три джойстика с изключително висока прецизност. Мониторите показват хемодинамичните променливи в реално време и флуороскопски видео кадри, предоставящи на оператора подобрена визуализация на PCI процедурата.“
Хирургия от далечни разстояния
Извършването на сложна процедура отдалечено създава значителни дизайнерски предизвикателства, като главните сред тях са заснемането и обработката на видео кадрите в реално време, тъй като действията на лекарите могат да бъдат значително по-малко ефективни, когато има изоставане в предаването или закъснение в трансфера на данни, както и забавяне в обработката на команди, в случай на недостиг на капацитет на мрежата. Освен това е важно лекарят да е наясно с качеството на мрежовата връзка, което включва мрежовата латентност и броя на предаваните кадри в секунда (пропускателна способност). Системата трябва да ограничи възможността на лекаря да работи при лоши мрежови условия, за да намали рисковете от увреждане на пациента и неправилни интервенции. Именно тук възниква необходимостта от петото поколение мобилни клетъчни мрежи (5G), което би могло да осигури възможност за осъществяване на телемедицински операции, в много региони, в които към момента няма надеждна интернет връзка, тя е с ограничен капацитет или с високо времезакъснение.
За да преодолее предизвикателствата на операциите чрез системата в реално време, Котенщат се възползва от своите иновации, като използва моделен дизайн.
„MATLAB, Simulink и Silmulink Real-Time отдавна са част от моята работа по разработване на приложения за системата CorPath, от вградени двигателни контроли за ръководене на движенията на роботизираната ръка, до начина, по който флуороскопичните изображение с комуникират с работните станции“, казва Котенщат. „Моят екип моделира отдалечената система, като използва моделен тип дизайн.“
Този подход определено е донесъл очакваните ползи. Например, когато Corindus започна да развива платформата си, те са използвали универсални камери доста преди да има поддръжка в реално време за USB 3.0 устройства.
Що се отнася до осигуряването на специална мрежа в реално време, Corindus използва семейството на целеви машини Speedgoat – високопроизводителни компютри, оптимизирани за конкретни приложения, за да изпълнява критичните за мисията си приложения.