Robot chirurgici d'avanguardia

I componenti critici delle ultime versioni del sistema chirurgico Vinci™S HD comprendono i motori di alta qualità che funzionano in maniera omogenea anche a velocità estremamente basse.

Oggi gli interventi chirurgici di nuova generazione vengono eseguiti utilizzando il sistema chirurgico da Vinci™S HD di Intuitive Surgical Inc.(Sunnyvale, CA, USA) che permette ai chirurghi di effettuare procedure minimamente invasive. Il sistema comprende tecnologie d'avanguardia di controllo dei movimenti in modo che ogni movimento degli strumenti chirurgici fornisca i movimenti uniformi ed estremamente precisi che richiamano quelli della mano di un chirurgo esperto, anche a velocità estremamente ridotte. Intuitive Surgical ha costantemente aggiornato il sistema da Vinci™S HD, utilizzando coerentemente i migliori componenti e comandi sul mercato. In questo modo da Vinci™S HD è in grado di eseguire operazioni altamente complesse che salvano vite. Ogni sistema da Vinci™S HD contiene 39 motori maxon.

Un sistema chirurgico ad alta precisione

Lo stesso sistema chirurgico deve soltanto eseguire tre piccole incisioni larghe da 8 a 12 mm per l'inserimento di una telecamera e di due bracci manipolatori che portano gli strumenti chirurgici all'interno del corpo del paziente. Solo il robot e gli assistenti chirurgici lavorano direttamente sul paziente mentre il chirurgo può stare dall'altra parte della sala operatoria a controllare il sistema dalla sua console. dove l'aspetto e la sensazione del vero intervento chirurgico vengono replicati con altissima precisione.

Il robot chirurgico da Vinci™S HD è progettato per integrarsi alla perfezione nella sala operatoria e fornire un supporto ottimale all'equipe di chirurghi, proprio come deve fare ogni altro partecipante all'intervento. L'intero sistema è composto da tre componenti principali: la console del chirurgo, un carrello sul lato del paziente che contiene gli strumenti e il modulo di elaborazione delle immagini.

La console del chirurgo è la parte centrale del sistema chirurgico da Vinci™S HD: da qui il chirurgo controlla ogni momento dell'intervento. Le prove con altri tipi di tecniche che utilizzano sistemi di trasmissione video si sono rivelate meno efficaci. La sfida principale erano le inversioni di direzione che i chirurghi dovevano gestire. Immaginate di dovervi allacciare le scarpe con le bacchette: quando muovete le bacchette a sinistra, la punta si sposta a destra. Lo stesso movimento controintuitivo è presente anche nella chirurgia laparoscopica tradizionale. Un tempo questi movimenti controintuitivi dovevano essere appresi dal chirurgo con l'esperienza.

Grazie all'uso del sistema chirurgico da Vinci™S HD, il chirurgo è in grado di eseguire l'intervento comodamente seduto alla console mentre osserva una visualizzazione esclusiva ad alta definizione 3D dell'area di intervento. Essendo il primo sistema di robot chirurgico al mondo con visione HD 3D ad alta risoluzione, il sistema fornisce una risoluzione effettiva doppia rispetto ai modelli precedenti con una migliore nitidezza e ricchezza di dettagli dei livelli di tessuto e dell'anatomia critica. Il sistema di visione InSite™, l'endoscopio HD 3D ad alta risoluzione e il modulo di elaborazione delle immagini forniscono immagini fedeli alla realtà del campo operatorio. Le immagini dell'operazione sono potenziate, rifinite e ottimizzate utilizzando sincronizzatori di immagine, illuminatori ad alta densità e unità di comando della telecamera.

Inoltre, alla console il chirurgo esegue movimenti utilizzando i master (comandi che replicano i movimenti chirurgici). Le dita del chirurgo afferrano i comandi master sotto il display con i polsi posizionati in modo naturale rispetto ai suoi occhi. I movimenti del chirurgo vengono quindi tradotti continuamente in movimenti precisi in tempo reale e trasmessi agli strumenti che lavorano all'interno del paziente.

I bracci manipolatori robotizzati che trasportano gli strumenti chirurgici, vengono controllati dal chirurgo con i movimenti di polso, mano e dita proprio come durante un normale intervento chirurgico. Una vasta gamma di strumenti EndoWrist™ è disponibile per il sistema. Questi strumenti endoscopici sono progettati con sette gradi di movimento che riproducono l'abilità del polso umano. Ogni strumento svolge un compito chirurgico specifico come stringere, suturare e manipolare i tessuti.

Il carrello a lato del paziente ospita i due bracci robotizzati e un braccio endoscopico che replicano i movimenti del chirurgo. È possibile installare un terzo braccio robotico come optional, per utilizzare uno strumento endoscopico aggiuntivo e migliorare ulteriormente le funzionalità chirurgiche. Gli strumenti laparoscopici ruotano in corrispondenza degli accessi chirurgici senza quindi far leva sul corpo del paziente, riducendo al minimo i danni a tessuti e nervi. Gli assistenti dell'equipe medica installano gli strumenti correnti, preparano l'inserimento delle sonde nel corpo del paziente e supervisionano i bracci laparoscopici e gli strumenti utilizzati.

I motori maxon scelti per l'estrema affidabilità

Per eseguire un intervento all'interno del corpo del paziente è indispensabile controllare i movimenti in modo assolutamente preciso quando si utilizzano gli strumenti chirurgici robotizzati attraverso le piccole incisioni (da 8 a 10 mm). Al centro di ogni manipolatore si trovano i motori DC  progettati e prodotti da maxon.

Secondo Mike Prindiville, manufacturing engineering manager di Intuitive Surgical “Sebbene vi siano numerose opzioni disponibili sul mercato, maxon ha costantemente soddisfatto le nostre esigenze di prestazione e qualità ed è stato un partner importante per il successo del nostro prodotto.” I motori maxon forniscono gli ingressi e le uscite che sono fondamentali per il sistema da Vinci™S HD. Attraverso una serie di comandi di feedback, i motori e gli encoder ricevono gli input dal chirurgo, che vengono tradotti in tempo reale attraverso l'elettronica della console e trasformati in segnali di uscita ai motori nei manipolatori. A loro volta, i manipolatori forniscono un feedback di forza alle mani del chirurgo attraverso l'elettronica della console.

Gli ingegneri di Intuitive Surgical hanno integrato oltre 30 motori maxon nella progettazione, inserendo motori RE 25, alcuni con e altri senza feedback degli encoder; motori RE 13 dotati dei riduttori planetari della serie GP 13 ed encoder magnetici da 13 mm oltre a motori RE 35 con encoder di terzi.

I motori maxon sono progettati con magneti in terre rare negli statori e comprendono un rotore privo di ferro: in questo modo il cogging magnetico è assente. Soprattutto alle basse velocità d'esercizio, ciò si traduce in un notevole vantaggio rispetto ai motori con design tradizionale. I motori offrono inoltre una densità di potenza senza precedenti e una rotazione estremamente uniforme, entrambe necessarie per l'applicazione di Intuitive Surgical.

I motori utilizzati sulla console del chirurgo sono chiamati master per distinguere il loro doppio ruolo: gli azionamenti slave, installati nei manipolatori, hanno la stessa precisione ma possono essere anche invertiti (funzione back-drive) mentre un chirurgo assistente sposta gli effettori finali in posizione. I motori presentano inoltre una bassa isteresi sulle punte degli strumenti.

Uso intuitivo, gamma completa di movimenti e tecnologie moderne

Il sistema chirurgico daVinci™S HD è l'unica tecnologia disponibile in commercio in grado di fornire al chirurgo un controllo intuitivo, una gamma completa di movimenti, funzionalità di manipolazione di precisione dei tessuti, visualizzazione 3D della chirurgia aperta permettendogli al contempo di lavorare attraverso i piccoli accessi della chirurgia minimamente invasiva. L'uso delle più moderne tecnologie nei motori e negli altri componenti permette ai questi sistemi di convincere il mercato.

Il sistema chirurgico da Vinci™S HD si basa sulla tecnologia base sviluppata al SRI (ex Stanford Research Institute) per la chirurgia assistita da computer. Successivamente Intuitive Surgical ha stretto rapporti con IBM, Massachusetts Institute of Technology e Heartport, Inc. per sviluppare ulteriormente il sistema da Vinci™S HD. La FDA (Food and Drug Administration) americana ha approvato questo sistema chirurgico per l'uso nella chirurgia addominale, ad esempio per gli interventi alla vescica e al colon, per la chirurgia toracica (ad eccezione del cuore) e per la chirurgia prostatica. In Europa, il sistema da Vinci™S HD viene già utilizzato per le procedure di bypass cardiaci.

Secondo Mike Prindiville, manufacturing engineering manager di Intuitive Surgical, “Ogni giorno ci affidiamo a oltre 10.000 motori maxon per offrire valore aggiunto a chirurghi e ospedali in tutto il mondo. I motori maxon hanno dimostrato una comprovata esperienza di affidabilità assoluta, basso attrito e durata prolungata. Ogni sistema da Vinci™ viene testato nelle caratteristiche prestazionali critiche che comprendono attrito, gioco e profili di conformità oltre al monitoraggio di una vasta gamma di feedback dei sensori.”