Robotmegoldás és mesterséges intelligencia az ortopédiában

Kezdjük a szakmai pályájával és elköteleződésével: miért éppen a térd- és csípőműtéteket választotta?

Egyrészt így hozta a sors, másrészt ezek az egyik leggyakrabban végzett ortopéd sebészeti beavatkozások. A térd- és csípőprotézisek beültetések egyre növekvő száma évtizedek óta megfigyelhető tendencia, mely hátterében a társadalom elöregedése mellett a jelenlegi életmódunkhoz köthető tényezők, mint túlsúly vagy a mozgásszegény életmód áll. Szakmai pályafutásom alatt a közelmúltban mintegy 7 évet az Egyesült királyságban olyan, kizárólag ortopéd sebészetre specializálódott magánkórházakban dolgoztam, ahol ezeket a műtéteket rendkívül nagy számban végeztük. Ezeket az ún. NHS Treatment Centre-nek hívott kórházakat az akkori angol kormány, az elviselhetetlenül hosszú, helyenként akár több éves várólisták megszüntetésére hozta létre. A kórházak felépítésére és működtetésére az angol állami egészségügyi rendszertől (NHS) külföldi, egészségügyben már tapasztalt befektetők kaptak lehetőséget arra, hogy plusz kapacitásokat építsenek ki. Kikötés volt azonban, hogy az orvosokat ne az angol egészségügyi rendszerből vegyék ki, tovább rontva a munkaerőhiányt. Így kerültem ki, több kiváló magyar szakemberrel együtt először egy dél-afrikai háttérrel rendelkező kórházba, Manchesterbe, majd később egy kanadai háttérrel rendelkező kórházba, Runcornba. Szóval ezekben az elektív sebészeti centrumokban a fő profil a csípő és térdprotézis műtétek voltak, melyekből kórház szinten több ezret végeztünk. Egyébként a korábban példa nélküli projekt meghozta a várt eredményét, néhány év alatt az ellátási területükön belül drasztikusan lecsökkent a műtétre várakozók száma, olyannyira, hogy egyes NHS kórházakban volt olyan időszak, hogy szinte alig maradt tervezett műtét.

Milyen beavatkozásokat folytat jelenleg és mi ezek jelentősége?

Hazatérésem után a külföldön tapasztaltakat próbáltam hasznosítani idehaza. Egyrészt az ott megtanult szemléletet, másrészt különféle műtéti eljárásokat, amelyek Magyarországon akkor még nem voltak annyira elterjedtek. Az utóbbi években a korábbi személyes kapcsolatokra építve, olyan technológiai fejlesztéseket is sikerült itthon beindítani, melyek nemhogy Magyarországon, de még Nyugat-Európában is újdonságnak számítottak.

Ez utóbbiak már a magánegyészségügyben zajlottak, itt ugyanis nem voltak meg azok a korlátok, melyek akár a legújabb csúcstechnológiák bevezetését akadályozták volna. Ilyen volt például a csípőműtétek esetében a gerinc és medence mozgásainak analízise alapján végzett implantátum pozicionálás. Az eljárás (Optimized Positioning System) áttörést jelent bizonyos szövődmények elkerülésében és az implantátumok élettartamának növelésében. A protézisek tartósságáért leginkább felelős kopófelszínek legújabb generációi már akár 2-3 évtizedes élettartamot is biztosíthatnak, időnként azonban előfordul, hogy az implantátumok idő előtt elhasználódnak, cserére szorulnak. Ennek egyik lehetséges oka, hogy a műtét során a medencecsontba fekvő helyzetben beültetett ún. ízületi vápa komponens a beteg álló, ülő és egyéb testhelyzetében más és más pozícióba kerül. Az ágyéki gerinc ugyanis a keresztcsonton keresztül a medencecsont előre-hátra billenő mozgását eredményezi. Ez az ún. „spino-pelvikus mobilitás”, melynek mértéke személyenként eltérő és a gerinc különféle betegségei vagy merevítéssel járó műtétei által jelentősen befolyásolt. Az abnormális spino-pelvikus mobilitás a protézis komponensek kopófelszíneinek idő előtti elhasználódásához, vagy akár a protézis ficamodásához vezethet. Tehát az egyénenként eltérő ágyéki gerinc és medencemozgások analízise alapján, vagyis személyre szabott helyzetben történő pozicionálás legalább olyan fontos minthogy jó implantátumot alkalmazzunk. Az analízishez szükséges speciális röntgenfelvételeket, valamint az alacsony dózisú CT vizsgálatot Budapesten végezzük, de a funkcionális analízis és tervezés már Ausztráliában történik. Ha megvan a pontos műtéti terv, a másik kérdés, hogy hogyan lehet nagy pontossággal a tervben meghatározott helyzetben pozícionálni a vápát. Ezt betegspecifikus, egyedileg gyártott, a műtét alatt a csontokhoz illeszkedő eszközökkel, ún. PSI sablonokkal vagy újabban ún. sebészi navigációval valósítjuk meg. Ez utóbbi lehetővé teszi a műtéti terv rendkívül precíz kivitelezését sablonok legyártása nélkül. Az általunk alkalmazott miniatürizált navigációs rendszer a navigációs rendszerek legújabb képviselője, mely méreténél fogva nem nehezíti a műtéti folyamatokat és alkalmazása rendkívül gyors és pontos.

A csúcstechnológiához tehát már hozzá tartozik a robot is.

A másik csúcstechnológia a robot asszisztált térdprotézis beültetés. A robotokról annyit érdemes tudni, hogy olyan eszközök, melyek számítógép utasítására automatikusan képesek komplex feladatokat elvégezni. Első alkalmazásuk az ortopéd sebészetben 1995-re nyúlik vissza, de jelentősebb elterjedésük az elmúlt évtizedben indult be, elsősorban az USA-ban. A többnyire térd- és csípőműtéteknél jelenleg alkalmazott robotok ún. szemi-autonóm rendszerek, vagyis önállóan nem, csak a sebész kontrollja mellett végeznek bizonyos részfeladatokat, mint a célzás vagy protézis komponensek beültetéséhez szükséges csontos rezekciók segítése.

A legtöbb ilyen rendszer előzetes CT vagy MR alapján készült műtéti tervet képes nagy pontossággal megvalósítani, de működtetésük bonyolult, az eszközök nagy helyet foglalnak el, a szokásos munkamenetet megváltoztatják és nem mellékes, hogy a cég képviselőjének is jelen kell lennie a műtéteknél. Az általunk alkalmazott rendszer több szempontból is kimagasló. Legfőbb előnyei, hogy alkalmazásához nem kell előzetes képalkotó, mivel a térdet a műtét alatt valós időben digitálisan képezzük le, valamint, hogy egyedülállóan rendelkezik egy ún. digitális szalagfeszesség mérő eszközzel, mely lehetővé teszi a műtét kezdetén a szalag-balansz pontos mérését a teljes mozgáspálya során. Ez alapján a számítógép ajánlást tud adni a protézis komponensek olyan helyzetének meghatározására, melyben a lehető legjobb szalagbalansz biztosítható. Ez utóbbi azért lényeges, mert a szalagok megfelelő feszessége bizonyítottan jelentős szerepet játszik a megfelelő térdfunkciók és magas betegelégedettség biztosításában, így annak helyreállítása a siker szempontjából kulcsfontosságú. További előny, hogy a többi robothoz képest a mi rendszerünk miniatürizált, vagyis a fő elemei a sebész kezében elférnek, így működtetése gyors és alkalmazása miatt nem kell megváltoztatni a műtét szokásos menetét.

Hogyan működik a gyakorlatban egy ilyen műszer, egy ilyen rendszer és az orvos, valamint a team hogyan kapcsolódik ehhez?

Az általunk alkalmazott rendszer működése optikai tracking-et alkalmazó sebészi navigáción alapszik, vagyis egy fényforrás infravörös fényt bocsát ki, mely a beteg csontjaihoz illetve az eszközökhöz rögzített kis prizmákról visszaverődve két kamera érzékel. Ezáltal a térdet alkotó csontok és az eszközök helyzetét, ill. elmozdulásait a számítógép nagy pontosággal érzékeli és egy képernyőn megjeleníti. A műtét folyamat első lépéseként leképezzük digitálisan a térd anatómiáját és a végtag tengelyét, így nem kell előzetesen MR vagy CT vizsgálat, mely plusz logisztikát, költséget és sugárterhelést jelentene. Innentől a navigáció segítségével vezérelve kialakítjuk a lábszárcsonti komponens pontos helyét. Itt következik a műtét leglényegesebb, a többi rendszertől megkülönböztető lépése: egy digitális szalagfeszesség-mérő eszközzel hajlítás-nyújtás során meghatározzuk a térd körüli lágyrészek kezdeti feszességét. A grafikusan ábrázolt eredmények alapján, még mielőtt bármit csinálnánk, a számítógép prediktív módon ajánlást tesz a combcsonti komponens olyan pozíciójára, mely mellett a térd körüli lágyrészek, oldalszalagok feszessége a legoptimálisabb és a térd mozgásterjedelme a legnagyobb. Ez azért lényeges, mert a betegelégedettség nagy mértékben függ attól, hogy megfelelő-e az oldalszalagok feszessége, mennyire érezzük stabilnak a térdünket, főleg olyan megterhelő helyzetekben amikor a térdünk félig hajlított helyzetben van, mint amikor például a lépcsőn megyünk le vagy az autóból szállunk ki. A számítógép által felajánlott műtét tervet szükség szerint a sebész tovább finomíthatja, majd a végleges terv elfogadását követően a robot segít kialakítani a protézis combcsonti komponensének a pontos helyzetét. Az eszközök működtetése egyszerű és gyors, a robot használata a műtétet csupán átlagosan 10-15 perccel hosszabbítja meg. A működtetést a sebész egy lábpedál segítségével végezheti, „kivülről” csupán egy-egy alkalommal kell segíteni, amit rendszerint a műtősfiú végez.

A teljes interjút a Portfolio közli.