Μικρο-ρομπόη ζηη τειροσργική δια μέζοσ θσζικών οπών (NOTES), ο ρόλος ηης ιαηρικής πληροθορικής

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΘΣΗΜΘΟ ΠΑΣΡΩΝ ΔΘΑΣΜΗΜΑΣΘΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΣΑΠΣΤΥΘΑΚΩΝ ΠΟΤΔΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΘΚΗ ΕΠΘΣΗΜΩΝ ΖΩΗ Καηεύθσνζη «Θαηρική Πληροθορική» ΜΕΣΑΠΣΤΥΘΑΚΟ ΔΘΠΛΩΜΑ ΕΘΔΘΚΕΤΗ Μικρο-ρομπόη ζηη τειροσργική δια μέζοσ θσζικών οπών (NOTES), ο ρόλος ηης ιαηρικής πληροθορικής Απόλλων Ν. Ζσγομαλάς Δηδηθεπφκελνο Υεηξνπξγφο Επιβλέπων: Καζ. Γηνλχζηνο-Γεκήηξηνο Κνπηζνχξεο Ζιεθηξνιφγσλ Μεραληθψλ θαη Μεραληθψλ Τπνινγηζηψλ Δ.Μ.Π. ΠΑΣΡΑ 2009

2 2 Σηην όμοπθη οικογένεια μος

3 ΠΕΡΘΕΥΟΜΕΝΑ Δηζαγσγή Η Υεηξνπξγηθή NOTES Ζννοιεσ και φιλοςοφία Η ιςτορία τησ NOTES Προςπζλαςη και ςφγκληςη Η τεχνολογία ςτη NOTES Ρνκπνηηθή θαη Μηθξν-ξνκπνηηθή Ιςτορία τησ Ρομποτικήσ Μικρο-ρομποτ Ρομποτική Χειρουργική Ρομποτική ςτη χειρουργική NOTES Μικρο-ρομπότ ςτη χειρουργική NOTES Ιαηξηθή πιεξνθνξηθή Ιατρική πληροφορική και η ιςτορία τησ Σεχνολογίεσ Πληροφορικήσ ςτην Χειρουργική Τπολογιςτικά Μοντζλα Εικονική Πραγματικότητα Ενιςχυμζνη Πραγματικότητα Χειρουργική με Απεικονιςτική Καθοδήγηςη Ιατρική πληροφορική και Ρομποτικά ςυςτήματα Χειρουργική υποβοηθοφμενη από υπολογιςτζσ Χειρουργική πληροφορική ςτη NOTES Πεηξακαηηθή Δθαξκνγή - ρεδηαζκόο θαη εμνκνίσζε πξόηππνπ κνληέινπ κηθξνξνκπόη γηα ρξήζε ζηε NOTES κοπόσ Γενικά χαρακτηρίςτηκα Ιδιότητεσ μοντζλου Πλατφόρμα εξομοίωςησ χεδιαςμόσ Προγραμματιςμόσ ελεγκτών Ελεγκτζσ ρομπότ ςυςτήματοσ χειριςμοφ Ελεγκτζσ ςυςτήματοσ μικρο-ρομπότ φνδεςη υπομονάδων Δυνατότητεσ χειριςμοφ

4 4.11 Δυνατότητεσ κίνηςησ Παροχή πληροφοριών ςτο χρήςτη υμπεράςματα πδήηεζε Βηβιηνγξαθία Πεξίιεςε Summary

5 Ειςαγωγή Οη ρεηξνπξγηθέο επεκβάζεηο έρνπλ ζε κεγάιν πνζνζηφ ζηακαηήζεη λα εθηεινχληαη κε ηηο παξαδνζηαθέο ηερληθέο ηεο αλνηρηήο ρεηξνπξγηθήο αθνχ ε ιαπαξνζθνπηθή ρεηξνπξγηθή έρεη πιένλ εδξαησζεί θαη ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ αληηκεηψπηζε πιήζνπο ρεηξνπξγηθψλ παζήζεσλ. Ζ ινγηθή ζπλέρεηα ζηελ εμέιημε ηεο ειάρηζηα επεκβαηηθήο ρεηξνπξγηθήο ζα ήηαλ ίζσο ε εμάιεηςε ησλ ρεηξνπξγηθψλ ηνκψλ ζηελ θνηιηαθή ρψξα. Οη θπζηθέο νπέο ηνπ αλζξψπηλνπ ζψκαηνο απνηεινχλ ηθαλέο πχιεο εηζφδνπ ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα. Απηή ε πξνζέγγηζε πξνυπνζέηεη ηε δηάηξεζε ελφο θνίινπ ζπιάρλνπ, πξάγκα ην νπνίν απνηειεί απφ κφλν ηνπ κείδνλα επηπινθή ηεο ελδνζθνπηθήο ηερληθήο κε ζεκαληηθή λνζεξφηεηα θαη ζλεζηκφηεηα. Σν 2004 φκσο ν Antony Kalloo, γαζηξεληεξνιφγνο ζην λνζνθνκείν Johns Hopkins ηεο Βαιηηκφξεο, παξνπζίαζε ηελ εκπεηξία ηνπ ζηε δηαγαζηξηθή ρεηξνπξγηθή ζέηνληαο ηα ζεκέιηα γηα ηε ρεηξνπξγηθή δηα κέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ ή αιιηψο Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery (NOTES) ε νπνία ζα γηλφηαλ ην επίθεληξν ηεο επαλάζηαζεο ζηε ιαπαξνζθνπηθή ρεηξνπξγηθή. Ζ ρεηξνπξγηθή NOTES είλαη ζήκεξα ην πην ελδηαθέξνλ επίηεπγκα ηεο ρεηξνπξγηθήο απφ πιεπξάο ηερληθήο. Ζ αλάπηπμε ηεο ηερλνινγίαο ησλ ππνινγηζηψλ θαη ηεο ξνκπνηηθήο απνηειεί έλα δπλαηφ εξγαιείν γηα ηνλ ζχγρξνλν ρεηξνπξγφ. Ζ πξφνδνο ηεο κηθξν-ξνκπνηηθήο είλαη αικαηψδεο, αθνχ ζπλερψο θαηαζθεπάδνληαη απφ νκάδεο επηζηεκφλσλ φιν θαη κηθξφηεξα ζε κέγεζνο ξνκπφη κε φιν θαη πεξηζζφηεξεο δπλαηφηεηεο θίλεζεο θαη επεμεξγαζίαο ζήκαηνο, ηθαλά λα εηζέιζνπλ ζην αλζξψπηλν ζψκα δηα κέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ ηνπ αθφκα θαη ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα. Ζ ρεηξνπξγηθή NOTES είλαη ίζσο ηδαληθή γηα ρξήζε κηθξν-ξνκπνηηθήο. Ο ζπλδπαζκφο απηφο είλαη ηθαλφο λα θέξεη επαλάζηαζε θαη ζηελ ηειε-ρεηξνπξγηθή. Γίλεηαη εχθνια θαηαλνεηφ φηη ε αλάπηπμε θαηάιιεινπ ινγηζκηθνχ φπνπ ζα παξέρεη ζην ρεηξνπξγφ φιεο ηηο απαξαίηεηεο πιεξνθνξίεο (επαπμεκέλεο θαη κε) θαη ζα ειέγρεη κε αθξίβεηα ηελ θίλεζε ησλ ζπλεξγαηψλ «κηθξν ρεηξνπξγψλ» ηνπ είλαη επηηαθηηθή. Απηφ απαηηεί φρη κφλν γλψζεηο πιεξνθνξηθήο αιιά θαη ηαηξηθήο 5

6 θαη θπξίσο ρεηξνπξγηθήο. Λνγηζκηθά αλάπηπμεο θαη εμνκνίσζεο ξνκπφη δίλνπλ ζήκεξα ηε δπλαηφηεηα γηα ηε δεκηνπξγία κηθξν-ξνκπνη κε άκεζε δνθηκή ησλ ηθαλνηήησλ ηνπο θαη έιεγρν ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπο πξηλ αθφκα απφ ηελ ηειηθή θαηαζθεπή ηνπο θαη ηηο θιηληθέο κειέηεο. Ο ξφινο ηεο ηαηξηθήο πιεξνθνξηθήο θαηά ηε ρξήζε κηθξν-ξνκπνη ζηε ρεηξνπξγηθή δηα κέζνπ θπζηθψλ νπψλ είλαη γη απηφ ην ιφγν ηδηαίηεξα ζεκαληηθφο. Ζ πξνζπάζεηα αλάπηπμεο ελφο κνληέινπ κηθξν-ξνκπνη πνπ ζα κπνξεί λα εηζέιζεη δηα κέζσ ησλ θπζηθψλ νπψλ ζηνλ γαζηξεληεξηθφ ζσιήλα αιιά θαη ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα γηα λα παξέρεη ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν επαπμεκέλεο θαη κε πιεξνθνξίεο (πρ. εηθφλα / ζεξκνθξαζία / πίεζε θιπ.) κέζν θαηάιιεινπ ινγηζκηθνχ θαζψο θαη ηε δπλαηφηεηα ρεηξνπξγηθψλ ρεηξηζκψλ εμ απνζηάζεσο γίλεηαη ηδηαίηεξα ειθπζηηθή. 6

7 1. Η Χειρουργική NOTES 1.1 Έννοιεσ και φιλοςοφία Ζ αξρηθή ηδέα ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES ήηαλ ε αλάπηπμε κηαο ρεηξνπξγηθήο ηερληθήο δίρσο ηνκέο κε ηελ νπνία ζα εμαιεηθφηαλ ην ρεηξνπξγηθφ ηξαχκα ζηελ θνηιηαθή ρψξα θαη γηα ηελ είζνδν ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα ζα ρξεζηκνπνηνχληαλ νη θπζηθέο νπέο ηνπ αλζξψπηλνπ ζψκαηνο (Εικόνα 1). Απηφ βέβαηα πξνυπνζέηεη ηελ αλάπηπμε ειεγρφκελσλ δηαδηθαζηψλ γηα ηελ δηάηξεζε ηνπ απινχ ελφο θαζφια πγηνχο θνίινπ ζπιάρλνπ φπσο ην ζηνκάρη, ην παρχ έληεξν, ηνλ θφιπν ή ηελ νπξνδφρν θχζηε. Ζ πξψηε ινγηθή πξφθιεζε αξρίδεη εδψ, πψο είλαη δπλαηφ λα δηαλνεζνχκε κηα επαλάζηαζε φηαλ απηή έξρεηαη ζε αληίζεζε κε άιπηα θαη κείδνλα πξνβιήκαηα θαη επηπινθέο; Ζ έξεπλα επηθεληξψλεηαη ζην λα βξεζεί ν ηδαληθφο ηξφπνο εηζφδνπ ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα, ζηελ αλάπηπμε αζθαιψλ ηερληθψλ ζχγθιεζεο ηνπ ηξαχκαηνο θαη ζηε κείσζε ησλ ππαξθηψλ θηλδχλσλ πνπ ζρεηίδνληαη κε ηελ επηκφιπλζε. Δηθόλα 1. Γαζηξνζθόπηζε [nclex-cgfns.blogspot.com] Ζ αζθαιήο ζχγθιηζε-ζπξξαθή ησλ ηφκσλ ζην ζηνκάρη θαη ην παρχ έληεξν είλαη θξίζηκε θαη δχζθνιε. Ζ εκπεηξία ησλ γπλαηθνιφγσλ φκσο πνπ πξαγκαηνπνηνχλ δηαθνιπηθέο επεκβάζεηο έρεη δείμεη ηελ αζθάιεηα απηήο ηεο νδνχ πξνζπέιαζεο κε πνζνζηά επηκφιπλζεο 0,001%, βιάβεο ζην νξζφ 0,002% θαη αηκνξξαγίαο 0,2% (1). Απηά ηα πνζνζηά είλαη ζπγθξίζηκα κε ηνπο θηλδχλνπο 7

8 πνπ ζρεηίδνληαη κε ηε ρξήζε trocars ζηε ιαπαξνζθνπηθή ρεηξνπξγηθή: 0,03-0,3% θαθψζεηο ζε ζπιάρλα θαη αγγεία (2). Απηφο είλαη θαη ν ιφγνο πνπ νη πξψηεο θιηληθέο εθαξκνγέο ηεο NOTES (ρνιεθπζηεθηνκή) εθηειέζζεθαλ δηα ηεο θνιπηθήο νδνχ (3). Μειέηεο έδεημαλ φηη ν κεηεγρεηξεηηθφο πφλνο κεηψλεηαη φηαλ ρξεζηκνπνηνχληαη ιηγφηεξα θαη κηθξφηεξα trocars (4) (Εικόνα 2). Ζ ιαπαξνζθνπηθή ρνιεθπζηεθηνκή κε ρξήζε κηθξν-εξγαιείσλ επηβεβαίσζε ηα παξαπάλσ επξήκαηα (5). Παξφια απηά ε ηερληθή απηή δελ είρε κεγάιε απήρεζε θπξίσο ιφγν ησλ ηερληθψλ πξνβιεκάησλ πνπ ζρεηίδνληαλ κε ην κέγεζνο ησλ εξγαιείσλ. Έηζη νη ρεηξνπξγνί έπξεπε λα επαλεμεηάζνπλ ην ζέκα θαη λα ςάμνπλ γηα ιχζεηο ψζηε θαη λα κεησζεί ν αξηζκφο ησλ trocars αιιά θαη λα βειηησζεί ην θνζκεηηθφ απνηέιεζκα. Αξθεηέο κειέηεο έγηλαλ κε κείσζε ηνπ αξηζκνχ ησλ trocars, κε πνιιαπιέο εηζφδνπο απφ κία ηνκή ή κε ρξήζε πνιιαπιψλ εξγαιείσλ απφ ηελ ίδηα είζνδν (Single Port Access surgery). ηε βηβιηνγξαθία ππήξμαλ κεξηθέο αλαθνξέο κε ηε κέζνδν Single-port αιιά παξφια απηά ε ηερληθή απηή δελ βξήθε κεγάιε απήρεζε (Εικόνα 3). Σα ηειεπηαία ρξφληα φκσο, κεηά ηελ εμέιημε θαη ηα επηηεχγκαηα ηεο ρεηξνπξγηθήο NOTES ε ηερληθή Single-port αξρίδεη θαη πάιη λα ζπγθεληξψλεη ην ελδηαθέξσλ ησλ ρεηξνπξγψλ. Ο νκθαιφο απνηειεί ηελ πξσηαξρηθή ζέζε γηα ηελ είζνδν ησλ εηδηθά ζρεδηαζκέλσλ trocars απηήο ηεο ηερληθήο. Δηθόλα 2. Λαπαξνζθνπηθή θαη αλνηρηή ρνινθπζηεθηνκή [ 8

9 Δηθόλα 3. Single-port Λαπαξνζθόπεζε [opnotes.com] Απφ πνιινχο κπνξεί λα ζεσξεζεί θαη ν νκθαιφο κηα θπζηθή νπή ε νπνία κεηά ηελ γέλλεζε αθήλεη κηα θαιά ζεξαπεπκέλε νπιή θαη κπνξεί λα απνηειέζεη πχιε εηζφδνπ γηα ηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα. Ζ ρεηξνπξγηθή NOTES ζχκθσλα κε ηελ παξαπάλσ απνδνρή ζα κπνξνχζε λα ρξεζηκνπνηήζεη ηνλ νκθαιφ ζαλ θπζηθή νπή. Απηφ φκσο έξρεηαη ζε αληίζεζε κε ηελ ηερληθή θαη ηε θηινζνθία ηεο NOTES θαζψο, απφ ηε κηα ε ρξήζε ηνπ νκθαινχ πξνυπνζέηεη ρεηξνπξγηθή ηνκή ζηε θνηιηαθή ρψξα, θαη απφ ηελ άιιε δελ γίλεηαη ελδναπιηαθή πξνζπέιαζε. Ζ ρεηξνπξγηθή NOTES έξρεηαη ινηπφλ λα εμαιείςεη ηηο ρεηξνπξγηθέο ηνκέο ζηε θνηιηαθή ρψξα θαη φπσο θαίλεηαη ππφζρεηαη λα εμαθαλίζεη ην κεηεγρεηξεηηθφ πφλν (6). Παξφια απηά, ε θπζηθή απηή πξνζπέιαζε πξνο ηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα, ζέηεη πεξηνξηζκνχο πνπ αθνξνχλ ηα ρεηξνπξγηθά εξγαιεία αιιά θαη ηελ ίδηα ηε ρεηξνπξγηθή ηερληθή. Ζ ρεηξνπξγηθή δηα κέζνπ θπζηθψλ νπψλ αθνινπζεί ζρεδφλ ηηο ίδηεο αξρέο ηεο ιαπαξνζθνπηθήο ρεηξνπξγηθήο, ηα εξγαιεία φκσο θαη ν ηξφπνο πξνζπέιαζεο είλαη απηά πνπ θάλνπλ ηε δηαθνξά. ηε NOTES γίλεηαη ρξήζε εχθακπησλ ελδνζθνπίσλ ηα νπνία κπνξνχλ εχθνια λα εηζέιζνπλ απφ ηηο θπζηθέο νπέο ηνπ αλζξσπίλνπ ζψκαηνο δειαδή ην ζηφκα, ηνλ πξσθηφ, ηνλ θφιπν θαη ηελ νπξήζξα. Σα ελδνζθφπηα απηά είλαη φκνηα κε εθείλα πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη εδψ θαη αξθεηά ρξφληα γηα ηελ δηελέξγεηα γαζηξνζθνπήζεσλ θαη θνινλνζθνπήζεσλ (Εικόνα 4, Εικόνα 5). Ζ είζνδνο ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα επηηπγράλεηαη κε ηελ δηάηξεζε ηνπ απινχ ελφο θνίινπ ζπιάρλνπ φπσο ην ζηνκάρη, ην παρχ έληεξν, ν θφιπνο ή ε νπξνδφρνο θχζηε (Εικόνα 6). ηε ζπλέρεηα δεκηνπξγείηε πλεπκνπεξηηφλαην κε εηζαγσγή αέξα απφ ην ελδνζθφπην κέζα ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα (Εικόνα 7, Εικόνα 8, Εικόνα 9). Σα εχθακπηα 9

10 ελδνζθφπηα απνηεινχλ ηα θχξηα ρεηξνπξγηθά εξγαιεία γηα ηελ δηελέξγεηα επεκβάζεσλ κε ηελ κέζνδν NOTES θαζψο θαη ηελ πεγή θσηηζκνχ θαη ιήςεο εηθφλαο video (7). Δηθόλα 4. πκβαηηθό Δλδνζθόπην [ Δηθόλα 5. Δλδνζθόπην πνιιαπιώλ απιώλ [ Δηθόλα 6. Δίζνδνο από ηε ζηνκαηηθή θνηιόηεηα όπσο ζηε γαζηξνζθόπηζε [eats.fr] Δηθόλα 7. Δίζνδνο ηνπ ελδνζθνπίνπ ζην ζηνκάρη [eats.fr] 10

11 Δηθόλα 8. Γηάηξεζε ηνπ ζηνκάρνπ γηα ηελ είζνδν ζηελ πεξηηνλατθή θνηιόηεηα [eats.fr] Δηθόλα 9. Δλδνζθνπηθό εξγαιείν κέζα ζηελ πεξηηνλατθή θνηιόηεηα [eats.fr] πσο είλαη θπζηθφ απφ ηε κηα ε δηάηξεζε ελφο θαηά αιιά πγηνχο θνίινπ ζπιάρλνπ θαη απφ ηελ άιιε ε ρξήζε ρεηξνπξγηθψλ εξγαιείσλ αξθεηά δχζρξεζησλ γηα ηε δηελέξγεηα πνιχπινθσλ ρεηξνπξγηθψλ επεκβάζεσλ ζέηνπλ πεξηνξηζκνχο ζηελ επξεία ρξήζε ηεο ηερληθήο απηήο (8). Απηφ πνπ είλαη μεθάζαξν είλαη φηη ππάξρεη έληνλν ελδηαθέξνλ γηα ηελ αλάπηπμε κηαο ηερληθήο πνπ ζα κεηψλεη ην ηξαχκα, ζα βειηηψλεη ην θνζκεηηθφ απνηέιεζκα θαη ζα έρεη πξνθαλψο πιενλεθηήκαηα ζηε θπζηνινγία ηνπ αζζελνχο. Υξεηάδεηαη δειαδή λα δεκηνπξγεζεί κηα γέθπξα κεηαμχ ηεο ιαπαξνζθνπηθήο ρεηξνπξγηθήο θαη ηεο ρεηξνπξγηθήο NOTES. 11

12 1.2 Η ιςτορία τησ NOTES Ο γπλαηθνιφγνο Mouret ην 1987 ζηε Lyon πξαγκαηνπνηεί ηελ πξψηε ιαπαξνζθνπηθή ρνινθπζηεθηνκή, απφ ηφηε κέρξη ζήκεξα ηε κεγαιχηεξε θαηλνηνκία ζηελ ρεηξνπξγηθή απνηέιεζε ε ρεηξνπξγηθή δηα κέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ. Σν 1998 ηδξχεηαη ην Apollo Group απφ κηα νκάδα θαηλνηφκσλ γαζηξεληεξνιφγσλ θαη ρεηξνπξγψλ απφ πέληε πξσηνπφξα παλεπηζηήκηα, απηά ηνπ Mayo Clinic, Johns Hopkins, Medical University South Carolina, University Texas Medical Branch-Galveston, θαη ηνπ Chinese University Hong Kong, κε ζθνπφ ηελ πξφνδν ζηε ζεξαπεπηηθή ελδνζθφπεζε κε εχθακπηα ελδνζθφπηα. Ηδηαίηεξε ζεκαζία δφζεθε ζηε ρξήζε καθξηψλ εχθακπησλ εξγαιείσλ πνπ δηα κέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ κπνξνχζαλ φρη κφλν λα βνεζήζνπλ ζηε δηάγλσζε αιιά θαη ζηε ζεξαπεία δηαθφξσλ γαζηξεληεξηθψλ δηαηαξαρψλ (9). Μέρξη ην 2000 ην Apollo Group ήηαλ απιφο κηα νκάδα εξεπλεηψλ κε ζηφρν ηελ αλάπηπμε θαηλνηφκσλ ηερλνινγηψλ ελδνζθφπεζεο. Ζ νκάδα απηή δηεμήγαγε ηηο πξψηεο πξνθιηληθέο κειέηεο ηεο ζηε NOTES ην 2001 θαη δεκνζίεπζε ηα πξψηα απνηειέζκαηα ζηε βηβιηνγξαθία ην Σν 2006 ηδξχεηαη ε Apollo Endosurgery, Inc. γηα ηελ εκπνξεπκαηνπνίεζε ησλ απνηειεζκάησλ απφ ηεο κειέηεο ηνπ Apollo Group. Σνλ Ηνχιην ηνπ 2004 ζην πεξηνδηθφ Gastrointestinal Endoscopy δεκνζηεχηεθε ε κειέηε ηε νκάδαο ηνπ Anthony Kalloo, θαζεγεηή γαζηξεληεξνινγίαο ζην λνζνθνκείν Johns Hopkins ηεο Βαιηηκφξεο, κε ηίηιν Flexible transgastric peritoneoscopy: a novel approach to diagnostic and therapeutic interventions in the peritoneal cavity, ε νπνία θαηέιεγε ζην ζπκπέξαζκα φηη: «Ζ δηα ηνπ ζηφκαηνο δηαγαζηξηθή πξνζπέιαζε ηεο πεξηηνλατθήο θνηιφηεηαο είλαη ηερληθά εθηθηή θαη κπνξεί δπλεηηθά λα ρξεζηκνπνηεζεί σο ελαιιαθηηθή ηεο ιαπαξνζθφπεζεο θαη ηεο ιαπαξνηνκήο» (6). Ζ εξγαζία απηή απνηέιεζε επαλάζηαζε γηα ηελ γαζηξεληεξνινγία θαη ηε ρεηξνπξγηθή θαη έζεζε νπζηαζηηθά ηα ζεκέιηα γηα ηελ αλάπηπμε ηεο ρεηξνπξγηθήο δηα κέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ (Εικόνα 10). 12

13 Σελ πξσηνβνπιία γηα ηελ νλνκαζία ηεο λέαο απηήο ρεηξνπξγηθήο κεζφδνπ δηα κέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ πήξε ε American Society for Gastrointestinal Endoscopy (ASGE) θαη ε Society for American Gastrointestinal Endoscopic Surgeons (SAGES) νλνκάδνληάο ηελ NOTES, απφ ηα αξρηθά ησλ ιέμεσλ Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery. Οη δπν απηέο εηαηξίεο ζπλεξγάζηεθαλ θαη ίδξπζαλ ην Natural Orifice Surgery Consortium for Assessment and Research (NOSCAR ), κηα νκάδα πνπ παξέρεη θαζνδήγεζε, επίβιεςε θαη απνηίκεζε ησλ ηερληθψλ NOTES θαζψο θαη ηεο αλαγθαίαο ζρεηηθήο έξεπλαο (10). Σνλ Ηνχιην ηνπ 2005 δεθαηέζζεξα θνξπθαία κέιε ησλ SAGES θαη ASGE ζπλαληήζεθαλ ζηελ Νέα Τφξθε γηα λα ζπδεηήζνπλ θαη λα ζρνιηάζνπλ ηελ λέα απηή ηερληθή (Εικόνα 11). Σφηε εθδφζεθε θαη ε Λεπθή Βίβινο ηεο Οκάδαο Δξγαζίαο ηεο NOTES (NOTES Working Group White Paper) ζηελ νπνία πεξηγξάθνληαη νη ηερληθέο δπζθνιίεο γηα ηελ πεξαηηέξσ εμέιημε ηεο NOTES, δίλεηαη έκθαζε ζηελ αλάγθε γηα εμέιημε ε νπνία πξέπεη λα γίλεη απφ νκάδεο ρεηξνπξγψλ θαη γαζηξεληεξνιφγσλ, επίζεο δίλεηαη έκθαζε ζην γεγνλφο φηη νπνηαδήπνηε κειέηε ζε άλζξσπν πξέπεη λα γίλεηαη κε ηελ έγθξηζε ηνπ Institutional Review Board (IRB) ηεο γλσζηήο αλεμάξηεηεο επηηξνπήο εζηθήο (10). Σν πξψην παγθφζκην ζπλέδξην NOTES έγηλε ζην Scottsdale, Arizona 9 κε 11 Μαξηίνπ 2006, κε ζπκκεηνρή 140 ηαηξψλ απφ 11 ρψξεο. ην ζπλέδξην απηφ αλαγλσξίζηεθαλ νη ηερληθέο δπζθνιίεο θαη ηέζεθε έλα πιάλν γηα ηελ αληηκεηψπηζή ηνπο. ια απηά θαζψο θαη νη ιεπθή βίβινο δεκνζηεπζήθαλ ζηελ ηζηνζειίδα γηα είλαη εχθνια δηαζέζηκα ζε φινπο ηνπο ελδηαθεξφκελνπο. ηηο 2 Απξηιίνπ 2007 ζην Παλεπηζηεκηαθφ Ννζνθνκείνπ ηνπ ηξαζβνχξγνπ ε νκάδα ηνπ θαζεγεηή Jacques Marescaux πξαγκαηνπνίεζε κε επηηπρία ηελ πξψηε ρεηξνπξγηθή επέκβαζε δίρσο ηνκέο ζε άλζξσπν. Με ηε ρξήζε εχθακπησλ ελδνζθνπηψλ πξαγκαηνπνηήζεθε ρνινθπζηεθηνκή δηα ηεο θνιπηθήο νδνχ ζε κία γπλαίθα 30 εηψλ πνπ έπαζρε απφ ρνινιηζίαζε (3). Ζ επέκβαζε απηή νλνκάζηεθε operation Anubis (Εικόνα 12). Οη GV Rao θαη DN Reddy παξνπζίαζαλ ην 2006 ζην Παγθφζκην πλέδξην Γαζηξεληεξνινγίαο ζην Μφληξεαι κηα ζεηξά 7 δηαγαζηξηθψλ ζθσιεθνεηδεθηνκψλ ζε αλζξψπνπο (Εικόνα 13). Μέρξη ζήκεξα έρνπλ δεκνζηεπζεί πάλσ απφ 15 κειέηεο κε θιηληθή εθαξκνγή 13

14 ηεο NOTES ζε αλζξψπνπο, ελψ νη εξγαζίεο πνπ αθνξνχλ ηελ ρεηξνπξγηθή NOTES γεληθά, είλαη πάλσ απφ 161. Δηθόλα 10. Ο A. Kalloo θαη ε νκάδα ηνπ (11) [eats.fr - J. Marescaux presentation] Δηθόλα 11. NOSCAR 2005 (12) [eats.fr - A.Kalloo presentation] Δηθόλα 12. Operation ANUBIS Γηαθνιπηθή Υνινθπζηεθηνκή [ 14

15 Δηθόλα 13. Nageshwar Reddy Γηαγαζηξηθή ζθσιεθνεηδεθηνκή 2006 [ 15

16 1.3 Προςπέλαςη και ςύγκληςη Ζ ρεηξνπξγηθή NOTES βαζίδεηαη ζηελ είζνδν εχθακπησλ γαζηξνζθνπίσλ ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα δηα κέζνπ ζηνπ ζηνκάρνπ, ηεο νπξνδφρνπ θχζηεο, ηνπ θφιπνπ ή ηνπ νξζνχ. Ζ πξνζπέιαζε απηψλ ησλ θνίισλ ζπιάρλσλ δηα κέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ ηνπ αλζξσπίλνπ ζψκαηνο (ζηφκα, νπξήζξα, θφιπνο, πξσθηφο) γίλεηαη ζρεηηθά εχθνια, φκσο ην βαζηθφ πξφβιεκα είλαη ε αζθαιήο δηάηξεζε ηνπ θνίινπ ζπιάρλνπ ρσξίο ηνλ ηξαπκαηηζκφ ησλ ελδνθνηιηαθψλ δνκψλ πνπ βξίζθνληαη πίζσ απφ ηα ηνηρψκαηά ηνπ έηζη ψζηε λα εηζέιζνπλ ηα εξγαιεία ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα. Γηα ηελ πξνζπέιαζε θαζελφο απφ ηα θνίια ζπιάρλα έρνπλ κειεηεζεί δηαθνξέο ηερληθέο πνπ έρνπλ ζρεδφλ παξφκνηεο βαζηθέο αξρέο. Γηα ηελ πξαγκαηνπνίεζε ηεο NOTES θαη ηελ πξνζπέιαζε ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα είλαη απαξαίηεηα (13) : Α) Ζ χπαξμε ησλ θαηάιιεισλ εξγαιείσλ Β) Ο ζσζηφο ζρεδηαζκφο ηνπ ζεκείνπ πνπ ζα γίλεη ε «δηάηξεζε» Γ) Ο έιεγρνο ηεο κφιπλζεο θαη ηεο δηαζπνξάο κηθξνβίσλ Γ) Ζ δηαηήξεζε πχιεο εηζφδνπ γηα ηελ είζνδν γαζηξνζθνπίσλ-εξγαιείσλ Δ) Ζ δηαηήξεζε ηνπ πλεπκνπεξηηνλαίνπ Σ) Ζ ζχγθιηζε ηεο δηάηξεζεο Γηα ηελ πξνζπέιαζε ηνπ βαζηθνχ θνίινπ ζπιάρλνπ, ηνπ ζηνκάρνπ, εθηφο απφ ην θχξην εξγαιείν πνπ είλαη ην γαζηξνζθφπην ρξεηάδεηαη λα ππάξρεη αγγεηαθφο θαζεηήξαο, έλα καθξχ νδεγφ ζχξκα, κπαιφλη δηαζηνιήο, ζθηγθηεξνηφκνο θαη ελδνζθνπηθέο ζειηέο. ηα ¾ ησλ δεκνζηεπκέλσλ κειεηψλ ε πξφζβαζε ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα γίλεηαη δηαγαζηξηθά. Ζ ηερληθή πνπ πξνηηκάηαη γηα ηελ δηάλνημε ηνπ γαζηξηθνχ ηνηρψκαηνο είλαη ε δηάλνημε νπήο κε ζθηγθηεξνηφκν (needle knife) θαη ελ ζπλερεία ε δηαζηνιή απηήο κε κπαιφλη έσο ηα 20mm (Εικόνα 14). Ζ ηερληθή απηή πξνζθέξεη ζρεηηθά εχθνιε πξφζβαζε αιιά παξέρεη πεξηνξηζκέλε νξαηφηεηα ζηα φξγαλα ηεο άλσ θνηιίαο. ηα κεηνλεθηήκαηα ηεο δηαγαζηξηθήο πξνζπέιαζεο αλαθέξνληαη ε αδπλακία ζηήξημεο ηνπ ελδνζθνπίνπ θαη νη πεξηνξηζκέλνη ρεηξηζκνί. Τπφ κειέηε είλαη επίζεο ε ηδαληθή, απφ πιεπξάο ηνπνγξαθίαο, ζέζε δηάλνημεο ηεο νπήο ζην ηνίρσκα ηνπ ζηνκάρνπ 16

17 αλάινγα κε ην εμσαπιηαθφ φξγαλν πνπ πξέπεη λα πξνζεγγηζζεί θαη ην είδνο ηεο επέκβαζεο. Έηζη ε ζέζε ηεο γαζηξνηνκήο είλαη δηαθνξεηηθή γηα ηε δηελέξγεηα ρνινθπζηεθηνκήο απφ φηη γηα ηε δηελέξγεηα γαζηξνξληεξναλαζηφκσζεο (Εικόνα 14). Δηθόλα 14. Γεκηνπξγία θαη Θέζεηο Γαζηξνηνκήο (13) Ζ εκπεηξία ησλ γπλαηθνιφγσλ απφ ηηο δηαθνιπηθέο επεκβάζεηο νδήγεζε ζηε δηελέξγεηα δηαθνιπηθήο πξνζπέιαζεο ζηε NOTES κε δπλαηφηεηα ζρεηηθά εχθνιεο ζχγθιηζεο ηεο θνιπεθηνκήο κε ηηο ζπλήζεηο ρεηξνπξγηθέο κεζφδνπο (14). Σα κεηνλεθηήκαηα ηεο είλαη φηη απεπζχλεηε κφλν ζην γπλαηθείν πιεζπζκφ θαη θέξεη θηλδχλνπο ηξαπκαηηζκνχ ηνπ νξζνχ θαη κεηεγρεηξεηηθήο δπζπαξεπλίαο (Εικόνα 15). Δηθόλα 15. Γηαθνιπηθή πξνζπέιαζε-δίζνδνο ηνπ ελδνζθνπίνπ όπηζζελ ηεο κήηξαο (14) 17

18 Άιιε κηα απφ ηηο πξνζπειάζεηο πνπ δνθηκάζηεθαλ ήηαλ απηή δηα κέζνπ ηνπ παρένο εληέξνπ ζην χςνο ηνπ νξζνχ, ηνπ ζηγκνεηδνχο ή αθφκα θαη ηεο επαηηθήο θακπήο (15). Ζ δηαθνινληθή πξνζπέιαζε δίλεη ηε δπλαηφηεηα θαιχηεξεο πξνζέγγηζεο νξηζκέλσλ νξγάλσλ ηεο αλψηεξεο θνηιηαθήο ρψξαο. Σν κεηνλέθηεκα φκσο απηήο ηεο πξνζπέιαζεο είλαη φηη απαηηείηαη άξηζηε πξνεηνηκαζία ηνπ εληέξνπ γηα ζρεδφλ άζεπηε ηερληθή ελψ ε αζθαιήο ζχγθιεζε ηνπ ζεκείνπ εηζφδνπ είλαη απνιχησο ζεκαληηθή γηα ηελ αζθάιεηα ηεο επέκβαζεο (Εικόνα 16). Δηθόλα 16. Γηαθνιηθή πξνζπέιαζε (15) Σέινο ε πξνζπέιαζε ζηε πεξηηνλατθή θνηιφηεηα δηα ηεο νπξνδφρνπ θχζηεσο έρεη δνθηκαζηεί κε επηηπρία. Ζ πξνζπέιαζε απηή παξέρεη ηθαλνπνηεηηθή πξφζβαζε ζηα φξγαλα ηεο άλσ θνηιίαο. Τπάξρεη ε δπλαηφηεηα ρξήζεο άθακπησλ νξγάλσλ θαη θπξίσο δελ απαηηείηαη αληηζεςία (16). Σν κεηνλέθηεκα απηήο ηεο πξνζπέιαζεο είλαη ην ζρεηηθά πεξηνξηζκέλν κέγεζνο ηεο θπζηθήο νπήο ηεο νπξήζξαο πνπ θηάλεη κέρξη ηα 6mm, γεγνλφο πνπ δπζθνιεχεη ηελ αλάζπξζε ησλ ηζηηθψλ παξαζθεπαζκάησλ. Δπηπιένλ ζηα κεηνλεθηήκαηα είλαη θαη ε ηνπνζέηεζε νπξνθαζεηήξα γηα ηνπιάρηζηνλ 72 ψξεο ζηηο πεξηπηψζεηο πνπ δελ γίλεηε ζχγθιηζε ηεο νπήο, θαζψο θαη ε αδπλακία ρξήζεο απηήο ηεο πξνζπέιαζεο ζε πεξηπηψζεηο πεξηηνλίηηδαο (Εικόνα 17). ηε παξνχζα θάζε ηεο ρξήζεο ηεο ρεηξνπξγηθήο NOTES νη παξαπάλσ πξνζπειάζεηο ρξεζηκνπνηνχληαη κφλεο ή ζε ζπλδπαζκφ κεηαμχ ηνπο ή κε ηνπνζέηεζε ελφο ή δχν ιαπαξνζθνπηθψλ trocars, ψζηε λα επηηπγράλεηαη ε 18

19 πξνζέγγηζε ηνπ νξγάλνπ πξνο επέκβαζε απφ ηξείο δηαθνξεηηθέο γσλίεο (ηξηγσληζκφο). Δηθόλα 17. Πξνζπέιαζε δηα ηεο νπξνδόρνπ θύζηεο (Gettman et al 2007) Απφ ηα παξαπάλσ γίλεηαη εχθνια θαηαλνεηφ φηη ε ζχγθιεζε ηνπ ζεκείνπ εηζφδνπ είλαη κείδνλνο ζεκαζίαο ζρεδφλ ζε φιεο ηηο πεξηπηψζεηο. Ζ επηπινθέο απφ ελδνπεξηηνλατθή δηαθπγή κπνξνχλ λα είλαη πάξα πνιχ ζνβαξέο, γη απηφ ην ιφγν ε ζρεδφλ ηέιεηα ζχγθιεζε είλαη αλαγθαία. ηε Λαπαξνζθνπηθή ρεηξνπξγηθή ζε πεξηπηψζεηο ρνινθπζηεθηνκήο κπνξεί λα πξνθιεζεί ηξαπκαηηζκφο ζε θνίιν ζπιάρλν ζε πεξίπνπ 1 ζηεο 1000 επεκβάζεηο (0,05-0,2%) (17) (18). Οη αζζελείο απνδέρνληαη ίζσο έλα κεγαιχηεξν πνζνζηφ επηπινθψλ κε αληάιιαγκα ηε κηθξφηεξε επεκβαηηθφηεηα. Γηα παξάδεηγκα ελψ ε πηζαλφηεηα γηα θάθσζε ζηνλ θνηλφ ρνιεδφρν πφξν ζηελ αλνηρηή ρνινθπζηεθηνκή είλαη πεξίπνπ 0.03%, ζηε ιαπαξνζθνπηθή ρνινθπζηεθηνκή κπνξεί λα θηάζεη έσο ην 0.1% (19), παξφια απηά ε ζπληξηπηηθή πιεηνςεθία ησλ αζζελψλ πξνηηκά ηε ιηγφηεξν επεκβαηηθή ηερληθή, δειαδή ηε ιαπαξνζθφπεζε. Ζ ρεηξνπξγηθή NOTES γηα λα είλαη απνδεθηή πξέπεη λα έρεη πνζνζηφ επηπινθψλ κηθξφηεξν απφ 0.1% ζηελ θχξηα επηπινθή ηεο, ηε δηαθπγή απφ ηε ζχγθιηζε ηεο ηνκήο. Ζ ηερληθή ηεο ζχγθιηζεο εμαξηάηαη απφ ην ζεκείν εηζφδνπ. Γηα παξάδεηγκα ζηε δηαγαζηξηθή πξνζπέιαζε είλαη πνιχ δχζθνιν λα γίλεη ζπξξαθή θαη ρξεηάδνληαη εηδηθά εξγαιεία, ελψ ζηε δηαθνιπηθή πξνζπέιαζε ε απιή θαη άκεζε ζπξξαθή ηνπ ζεκείνπ εηζφδνπ γίλεηαη ζρεηηθά εχθνια. Παξφιν πνπ έρνπλ αλαθεξζεί πνιιέο ηερληθέο γηα ηε ζχγθιηζε κφλν ιίγεο απφ απηέο κπνξνχλ λα εθαξκνζηνχλ κε ηθαλνπνηεηηθά απνηειέζκαηα ζηε θιηληθή πξάμε (20) (Εικόνα 18). 19

20 Ζ δηάζεζε κηαο αζθαινχο θαη απιήο ηερληθήο ζχγθιηζεο είλαη απαξαίηεηε γηα ηελ επξεία δηάδνζε θαη ρξήζε ηεο ρεηξνπξγηθήο NOTES. Μέρξη ζήκεξα ηξείο ηερληθέο ζχγθιηζεο ζεσξνχληαη ηθαλνπνηεηηθέο (21) : (A) Ζ ηερληθή T-tags,(B) Ζ Eagle Claw θαη (Γ) Ζ g-prox ηεο USGI. Δηθόλα 18. Σερληθέο ζύγθιηζεο ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES ( Ζ νκάδα ηνπ Paul Swain αλέπηπμε ηε ζπζθεπή ζπξξαθήο κε ην φλνκα T-tags ή new endoscopic suture device ή tissue approximation device. πσο απνδεηθλχεηαη κέρξη ηψξα, ε ζπζθεπή απηή θαίλεηαη λα είλαη εχθνιε ζηε ρξήζε θαη αμηφπηζηε. Ζ ηερληθή θάλεη ρξήζε ηεο ηερλνινγίαο T-fasteners κε εμάξηεκα θιεηδψκαηνο (locking cinch device) έηζη ψζηε λα επηηπγράλεηαη ε ηνπνζέηεζε θαη 20

21 ε αζθάιηζε δχν ξακκάησλ νιηθνχ πάρνπο (Εικόνα 19). Ζ ζπζθεπή έρεη πάρνο κφιηο 1.8mm, δειαδή αξθεηά κηθξή ψζηε λα ρσξάεη ζηα θαλάιηα ησλ θνηλψλ ελδνζθνπίσλ. Δηθόλα 19. T-tags ηερληθή ζύγθιηζεο (Guido S., Swain P. And Swanstrom L.) H Olympus Medical Systems Corporation ζε ζπλεξγαζία κε ην Apollo Group αλέπηπμαλ ηελ ελδνζθνπηθή ζπζθεπή ζπξξαθήο κε ην φλνκα Eagle Claw (Εικόνα 20). Ζ ηερληθή απηή ρξεζηκνπνηήζεθε κε επηηπρία γηα ηνλ ελδνζθνπηθφ έιεγρν κείδνλνο γαζηξνξξαγίαο (22). Ζ ηερληθή Eagle Claw ρξεζηκνπνηεί κεγάιεο θπξηέο βειφλεο θαη ε ζπξξαθή πνπ επηηπγράλεηαη είλαη νιηθνχ πάρνπο θαη γίλεηαη ππφ άκεζε φξαζε. Δηθόλα 20. Olympus Eagle Claw. Ζ ηξίηε ηερληθή αλαπηχρζεθε απφ ηελ USGI Medical θαη ιέγεηαη g-prox (Εικόνα 21). Ζ ζπζθεπή ρξεζηκνπνηεί βειφλα ζπξξαθήο θαη ξάκκα (23). Έρεη κηθξέο δηαζηάζεηο, θαηάιιειεο γηα ελδνζθνπηθή ρξήζε θαη επηηξέπεη ζην ρεηξνπξγφ λα αγθηζηξψζεη θαη λα αλαζεθψζεη ην θνκκάηη ηνπ ηζηνχ πνπ ζέιεη λα ζπξξάςεη δίλνληαο ηνπ έηζη πιήξε έιεγρν ρεηξηζκνχ ησλ ηζηψλ. Με ηελ ζπζθεπή απηή κπνξνχλ λα ηνπνζεηεζνχλ δηαθεθνκκέλεο ξαθέο ή αθφκα θαη δίθελ νρηψ (figure-of-eight). 21

22 Ζ ηερληθέο πξνζπέιαζεο θαη ζχγθιηζεο βξίζθνληαη ζε ζπλερή αλάπηπμε θαη πεηξακαηηζκφ αθνχ είλαη βαζηθέο γηα ηελ επξεία δηάδνζε ηε ρεηξνπξγηθήο NOTES. Πξνο ην παξφλ δελ θαίλεηαη λα ππεξηεξεί πεξηζζφηεξν κηα ηερληθή έλαληη ηεο άιιεο. Βαζηθφ φκσο δεηνχκελν είλαη ε αζθαιήο, απιή, γξήγνξε θαη νηθνλνκηθή πξνζπέιαζε θαη ζχγθιηζε. Ζ αξρηθή θαη ε ηειηθή θάζε ζηε NOTES απνηεινχλ ζηάδηα κείδνλνο ζεκαζίαο γηα ηελ εμέιημή ηεο. Δηθόλα 21. USGI Medical g-prox 22

23 1.4 Η τεχνολογία ςτη NOTES Ζ αλάπηπμε θαη εμέιημε ηεο ηερλνινγία ζηελ ειάρηζηα επεκβαηηθή ρεηξνπξγηθή θαη θπξίσο ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES απνηειεί βαζηθή πξνυπφζεζε γηα ηε ρξήζε ηεο. ηε Λεπθή Βίβιν ηεο Οκάδαο Δξγαζίαο ηεο NOTES (NOTES Working Group White Paper) πνπ εθδφζεθε απφ ηε NOSCAR πεξηγξάθνληαη νη ηερληθέο δπζθνιίεο γηα ηελ πεξαηηέξσ εμέιημε ηεο NOTES θαη δίλεηαη έκθαζε ζηελ αλάγθε γηα εμέιημε ε νπνία πξέπεη λα γίλεη απφ νκάδεο ρεηξνπξγψλ θαη γαζηξεληεξνιφγσλ. ηνλ Πίλαθα 2 ηεο βίβινπ θαζνξίδνληαη ηα δπλεηηθά εκπφδηα ηεο θιηληθήο εθαξκνγήο ηεο ρεηξνπξγηθήο NOTES (24) (Εικόνα 22). πσο θαίλεηαη πνιιά απφ απηά δελ έρνπλ βξεη ιχζε θαη βξίζθνληαη αθφκα ζε πεηξακαηηθφ ζηάδην. Σν βαζηθφ ζεκείν είλαη φηη ρεηξνπξγηθή NOTES ρξεηάδεηαη νπσζδήπνηε κηα θαηλνχξηα θαη βειηησκέλε εξγαιεηνζήθε γηα λα κπνξέζεη λα εθαξκνζηεί κε αζθάιεηα. Δηθόλα 22. NOSCAR-White Paper Οη πεξηνξηζκνί ζηηο ζχγρξνλεο ελδνζθνπηθέο πιαηθφξκεο εξγαζίαο κπνξνχλ λα ρσξηζηνχλ ζε 5 βαζηθέο θαηεγνξίεο (25) : 1. Πεξηνξηζκνί θίλεζεο ηνπ ελδνζθνπίνπ 2. Πεξηνξηζκνί ησλ θαλαιηψλ εξγαζίαο ηνπ ελδνζθνπίνπ 3. Πξνβιήκαηα εξγνλνκίαο ηνπ ελδνζθνπίνπ 4. Πεξηνξηζκνί απεηθφληζεο θαη 5. Πεξηνξηζκνί πνπ νθείινληαη ζηα ελδνζθνπηθά εξγαιεία 23

24 Σα θιαζηθά ελδνζθφπηα είλαη πνιχ εχθακπηα θαη κπνξνχλ λα θακθζνχλ κφλν ζε έλαλ πξελή άμνλα, ελψ δελ είλαη πνπζελά ζηαζεξνπνηεκέλα. Σα θαλάιηα εξγαζίαο ηνπο, εθηφο ηνπ φηη είλαη κφλν 2 ζε αξηζκφ, είλαη πνιχ ζηελά, παξάιιεια θαη ζε θνληηλή απφζηαζε κεηαμχ ηνπο. Σα ελδνζθφπηα δελ έρνπλ εξγνλνκία γηα ρξήζε ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES θαη ρξεηάδεηαη λα ππάξρνπλ αξθεηνί βνεζνί γηα ηε ιεηηνπξγία ηνπο. Ζ απεηθφληζε είλαη ζρεηηθά δπζρεξήο αθνχ ε πεγή θσηηζκνχ είλαη αλεπαξθήο, ην νπηηθφ πεδίν πεξηνξηζκέλν θαη ν νξίδνληαο δελ κεηαβάιεηε. Σέινο ηα εξγαιεία πνπ ππάξρνπλ γηα ελδνζθνπηθή ρξήζε είλαη κηθξά, έρνπλ πησρή δχλακε ζχιιεςεο, δπζθνιία ζηνλ έιεγρν θίλεζεο θαη θπζηθά ε πνηθηιία ηνπο είλαη πεξηνξηζκέλε. πλέπεηα ησλ παξαπάλσ πεξηνξηζκψλ είλαη ε αζηάζεηα ηεο ελδνζθνπηθήο πιαηθφξκαο εξγαζίαο κε πεξηνξηζκέλε απνθάιπςε, θηλεηνπνίεζε θαη έιμε ησλ ηζηψλ. Ζ δπλαηφηεηα αζθαιψλ ρεηξηζκψλ ζηα δηάθνξα φξγαλα είλαη πνιχ δχζθνιή. Δπηπιέσλ είλαη αλεπαξθήο θαη πεξίπινθε ε νκαδηθή αιιειεπίδξαζε. Ζ ηερλνινγία ζηε NOTES θαίλεηαη λα είλαη αξθεηά δηαθνξεηηθή απφ απηή ηεο ζπκβαηηθήο ελδνζθφπεζεο ή ηεο ιαπαξνζθφπεζεο. Πνιιέο εηαηξίεο έρνπλ ήδε αλαπηχμεη θάπνηα ηερλνινγία θαη εξγαιεία πνπ κπνξνχλ λα θαλνχλ ρξήζηκα γηα ηνπο ρεηξνπξγνχο πνπ ζα πξαγκαηνπνηνχλ επεκβάζεηο δηα κέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ (Εικόνα 23). Έρνπλ αλαπηπρζεί εξγαιεία γηα ηελ αζθαιή είζνδν ζηε πεξηηνλατθή θνηιφηεηα θαη θπξίσο γηα ηνλ έιεγρν ηνπ πλεπκνπεξηηνλαίνπ. Με ηα ζπκβαηηθά ελδνζθφπηα ε δηαηήξεζε ηνπ πλεπκνπεξηηνλαίνπ γίλεηαη ρεηξνθίλεηα, κε ζπλερή δειαδή έιεγρν απφ ηνλ ρεηξηζηή. Δπίζεο νη θηλήζεηο ηνπ ελδνζθνπίνπ επεξεάδνπλ ην πλεπκνπεξηηφλαην θαη ε αηπρεκαηηθή έμνδφο ηνπ απφ ηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα δεκηνπξγεί δπζθνιίεο ζην ρεηξνπξγφ. Καηαζθεπάδνληαη ινηπφλ trocars κε ηερλνινγία εηδηθή γηα ηελ ελδνζθνπηθή ηνπνζέηεζή ηνπο θαη ρξήζε ζηε NOTES. Οη ρεηξνπξγηθνί ρεηξηζκνί κέζα ηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα γίλνληαη πνιχ δχζθνια κε ηα ζπκβαηηθά εξγαιεία ησλ ελδνζθνπίσλ. Ζ ηερλνινγία πνπ αλαπηχζζεηαη απφ δηάθνξεο εηαηξίεο θαη πεηξακαηηθέο νκάδεο κειέηεο πξνζπαζεί λα ιχζεη ηνπο ζεκεξηλνχο πεξηνξηζκνχο θαη ηα πξνβιήκαηα θαη φπσο θαίλεηαη σο έλα βαζκφ ηα θαηαθέξλεη. Έηζη δεκηνπξγήζεθαλ εχθακπηα θαη 24

25 αξζξσηά ελδνζθνπηθά εξγαιεία κε πνιινχο βαζκνχο ειεπζεξίαο θαζψο θαη ελδνζθφπηα κε δπλαηφηεηα ηξηγσληζκνχ (25) (26) (Εικόνα 24). Δηθόλα 23. Δξγαιεία γηα NOTES από ηελ Ethicon ( Δηθόλα 24. Δύθακπηα Δλδνζθόπηα θαη Σξηγσληζκόο ( Ζ αλάπηπμε ηεο ηερλνινγίαο ζηα εξγαιεία ζπξξαθήο θαη ζχγθιηζεο είλαη ίζσο ε πην δχζθνιή θαη ζπλάκα ε πην βαζηθή γηα ηελ αζθαιή πξαγκαηνπνίεζε ρεηξνπξγηθψλ επεκβάζεσλ NOTES. Ζ πξφνδνο πνπ έρεη γίλεη θαη ε ηερλνινγία πνπ ππάξρεη ζήκεξα θαίλεηαη λα αλνίγνπλ ην δξφκν γηα ηελ αζθαιή ζχγθιεζε ησλ ζεκείσλ εηζφδνπ. ε απηέο ηηο ηερλνινγίεο αλαθεξζήθακε ζην θεθάιαην

26 Ξερσξηζηή ζέζε ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES θαηέρεη ε ρξήζε ησλ καγλεηψλ. Ζ ηερλνινγία πνπ βαζίδεηαη ζηνπο καγλήηεο γηα ηελ ζχιιεςε θαη ην ρεηξηζκφ ησλ ηζηψλ ζέηεη λέα δεδνκέλα ζηε ειάρηζηα επεκβαηηθή ρεηξνπξγηθή. Οη καγλήηεο ρξεζηκνπνηήζεθαλ ζε πεηξακαηηθά in-vivo κνληέια γηα ηνλ έιεγρν εξγαιείσλ πνπ βξίζθνληαλ ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα ζε δηάθνξεο επεκβάζεηο ειάρηζηα επεκβαηηθήο ρεηξνπξγηθήο θαη θπζηθά ζηε NOTES. Μαγλήηεο ηνπνζεηνχληαη εμσηεξηθά ζην θνηιηαθφ ηνίρσκα θαη ειέγρνπλ εξγαιεία πνπ ζπγθξαηνχληαη κε καγλεηηθέο δπλάκεηο ζην εζσηεξηθφ ηεο πεξηηνλατθήο θνηιφηεηαο. Οη πεξηνξηζκνί απφ ηε ρξήζε ησλ καγλεηψλ είλαη θπξίσο ε εθζεηηθή κείσζε ηεο δχλακεο ζπγθξάηεζεο κε ηελ απφζηαζε, ε αλάγθε ρξήζεο καγλεηψλ πνπ θαηαιακβάλνπλ κεγάιν φγθν, νη παξεκβνιέο ησλ καγλεηηθψλ πεδίσλ ζηα δηαθνξεηηθά εξγαιεία αιιά θαη ζηηο ειεθηξνληθέο ζπζθεπέο ηνπ ρεηξνπξγείνπ θαη ε ηδαληθή δηάηαμε ηνπο (27). Σν ζχζηεκα πνπ αλαπηχρζεθε γηα ηελ ρεηξνπξγηθή NOTES νλνκάζηεθε Magnetic Anchoring and Guidance System (MAGS) (Εικόνα 25). Με ην MAGS είλαη εθηθηνί νη ρεηξνπξγηθνί ρεηξηζκνί θαη ε απεηθφληζε ηεο πεξηηνλατθήο θνηιφηεηαο. To 2007 έγηλε ζε πεηξακαηηθφ in-vivo κνληέιν ε πξψηε επέκβαζε NOTES εμνινθιήξνπ κε ην ζχζηεκα MAGS (28). Δηθόλα 25. MAGS ( 26

27 Ζ ηερληθή NOTES είλαη ίζσο ε ηδαληθή γηα ηε ρξήζε ξνκπνηηθήο (29). Πνιιέο εηαηξίεο ζηνρεχνπλ ζηελ αλάπηπμε ξνκπφη γηα ρξήζε ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES. κσο ρξεηάδεηαη εμειηγκέλε ηερλνινγία θαη έρεη αξθεηφ θφζηνο. Με ηε ρεηξνπξγηθή NOTES ε επέκβαζε γίλεηαη δηακέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ ηνπ ζψκαηνο, έηζη έλα ξνκπφη πξέπεη απιά λα εηζέιζεη ζε έλαλ πξνθαζνξηζκέλν ρψξν θνηλφ γηα φινπο ηνπο αζζελείο. Απηφ θάλεη εθηθηή ηελ αξρηθή ηνπνζέηεζε ησλ ξνκπνηηθψλ εμαξηεκάησλ αθφκα θαη απφ κε ρεηξνπξγνχο θαη άξα πηζαλφηεξε ηε ρξήζε ηεο ηειε-ρεηξνπξγηθήο. Σα εχθακπηα ελδνζθφπηα πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζήκεξα γηα ηελ NOTES είλαη δχζρξεζηα, έλα ξνκπφη φκσο κε θαηάιιειν ινγηζκηθφ κπνξεί λα θάλεη απηή ηε δνπιεηά εχθνια. Οη πνιχπινθεο θηλήζεηο ησλ ελδνζθνπίσλ θαη ε αδπλακία γσλίσζεο ησλ εξγαιείσλ ζηελ NOTES απνηεινχλ ζήκεξα ην βαζηθφ κεηνλέθηεκα ηεο ηερληθήο, έλα ξνκπφη φκσο έρεη δπλαηφηεηεο θίλεζεο πνπ δελ κπνξνχλ λα επηηεπρζνχλ απφ ην αλζξψπηλν ρέξη. Ζ ρξήζε κηθξνκπνηηθήο είλαη ίζσο ε θαηαιιειφηεξε γηα ηελ NOTES αθνχ ζα έρνπκε ην ειάρηζην δπλαηφ ρεηξνπξγηθφ ηξαχκα κε ηε κεγαιχηεξε δπλαηή πνιππινθφηεηα θηλήζεσλ (Εικόνα 26). Ζ νκάδα ηνπ D. Oleynikov απφ ην παλεπηζηήκην ηεο Nebraska, θάλνληαο ρξήζε ηνπ ζπζηήκαηνο MAGS, αλέπηπμε κηθξνξνκπνη πνπ ηνπνζεηήζεθαλ ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα θαη έδσζαλ ηελ δπλαηφηεηα λα πξαγκαηνπνηεζνχλ ρεηξνπξγηθνί ρεηξηζκνί αιιά θαη λα ιεθζεί εηθφλα (30). Δηθόλα 26. Ρνκπνη θαη Μηθξν-Ρνκπνη ζηε NOTES ( ηελ ειάρηζηα επεκβαηηθή ρεηξνπξγηθή ν ρεηξνπξγφο έρεη έκκεζε νπηηθή επαθή κε ην ρεηξνπξγηθφ πεδίν κέζσ ζπζθεπψλ ηειεθάκεξαο-βίληεν-νζφλεο. Ζ 27

28 έκκεζε απεηθφληζε ηνλ νξγάλσλ ηεο πεξηηνλατθήο θνηιφηεηαο είλαη δεδνκέλε θαη ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES. κσο εμαηηίαο ηνπ δηαθνξεηηθνχ ηξφπνπ πξνζέγγηζεο είλαη αλαγθαία ε βειηίσζε ησλ ζπζηεκάησλ απεηθφληζεο αιιά θαη ε αλάπηπμε εμειηγκέλσλ ηξφπσλ εληζρπκέλεο απεηθφληζεο. Αλαπηχζνληαη έηζη θάκεξεο κε δπλαηφηεηα ηξηζδηάζηαηεο απεηθφληζεο θαη γίλεηαη ραξηνγξάθεζε ηνπ ζψκαηνο ηνπ αζζελνχο θαη ηξηζδηάζηαηε επαλαζχζηαζε ηνπ κε ηε βνήζεηα αμνληθνχ ηνκνγξάθνπ γηα εληζρπκέλε απεηθφλεζε θαη ζηνρεπκέλεο ρεηξνπξγηθέο επεκβάζεηο (31). 28

29 2. Ρομποτική και Μικρο-ρομποτική 2.1 Ιςτορία τησ Ρομποτικήσ Ζ ιέμε Ρνκπφη έγηλε γηα πξψηε θνξά γλσζηή ζην επξχ θνηλφ απφ ηνλ Σζέρν ζπγγξαθέα Karel Čapek ζην έξγν ηνπ R.U.R. (Rossum's Universal Robots), ην 1920 (32). Σν έξγν μεθηλά ζε έλα εξγνζηάζην πνπ θαηαζθεπάδεη ηερλεηνχο αλζξψπνπο πνπ νλνκάδνληαη Robot, ηα νπνία είλαη κάιινλ πην θνληά ζηε ζεκεξηλή ηδέα ηνλ αλζξσπνεηδψλ (Εικόνα 27). Ζ ιέμε Robota ζηα Σζέρηθα ζεκαίλεη εξγαζία ή θαιχηεξα βαξηά εξγαζία. Ο φξνο Ρνκπνηηθή ρξεζηκνπνηήζεθε γηα λα πεξηγξάςεη ηνλ επηζηεκνληθφ θιάδν πνπ αζρνιείηαη κε ηα ξνκπφη απφ ηνλ ζπγγξαθέα επηζηεκνληθήο θαληαζίαο Isaac Asimov. Δηθόλα 27. Μία ζθελή από ην έξγν ηνπ Karel Čapek's 1920 play R.U.R. Ο Γηεζλήο Οξγαληζκφο Πξνηππνπνίεζεο (International Organization for Standardization) έδσζε ηνλ νξηζκφ ηεο ιέμεο Ρνκπφη ζην ISO 8373: «έλα απηφκαηα ειεγρφκελν, επαλαπξνγξακκαηηδφκελν, πνιιαπινχ ζθνπνχ, κε πξνγξακκαηηζκέλα ρεηξηζηήξηα ζε 3 ή πεξηζζφηεξνπο άμνλεο, ην νπνίν κπνξεί λα είλαη είηε ζηαζεξφ είηε θηλεηφ.» (33). Απηφο ν νξηζκφο ρξεζηκνπνηείηαη απφ ηελ International Federation of Robotics θαη ηελ European Robotics Research Network (EURON) θαζψο θαη άιιεο εξεπλεηηθέο εηαηξίεο. Ο φξνο Ρνκπφη κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί θαη γηα ηα θπζηθά ξνκπφη αιιά θαη γηα ηα εηθνληθά ξνκπφη, πνπ δεκηνπξγνχληαη κέζσ ινγηζκηθνχ, ζηε δεχηεξε φκσο πεξίπησζε ζπλεζίδεηαη λα νλνκάδνληαη «bots» (34). ηελ Ηιηάδα εκθαλίδεηαη γηα πξψηε θνξά ε έλλνηα ηνπ ξνκπφη αθνχ ν ζεφο Ήθαηζηνο θαηαζθεχαδε απφ ρξπζφ νκηινχληεο δνχινπο (Ηιηάδα β.18 ζη ). 29

30 Σν 1206 ν Al-Jazari δεκηνχξγεζε έλα είδνο πξνγξακκαηηδφκελνπ αλζξσπνεηδνχο κε δπλαηφηεηα λα παίδεη κνπζηθή. Σν 1495 ν Leonardo Da Vinci ζρεδίαζε έλα αλζξσπνεηδέο κε παλνπιία ην νπνίν δηέζεηε δηάθνξνπο απηνκαηηζκνχο, δελ είλαη φκσο γλσζηφ αλ πνηέ ην θαηαζθεχαζε (35). Ο Jacques de Vaucanson ην 1737 θαηαζθεπάδεη ηελ "Canard Digérateur", κηα πάπηα ηθαλή λα κηκείηαη ηηο αιεζηλέο πάπηεο θηεξνπγίδνληαο, ηξψγνληαο ζηηάξη, θάλνληαο πέςε θαη αθνδεχνληαο. Σν Unimate ήηαλ ην πξψην βηνκεραληθφ ξνκπφη θαη θαηαζθεπάζηεθε απφ ηελ Unimation γηα ινγαξηαζκφ ηεο General Motors ην 1961 (Εικόνα 28), ελψ ην πξψην θηλνχκελν ξνκπφη ηθαλφ λα εθηηκά ην πεξηβάιινληα ρψξν ήηαλ ν Shakey πνπ θαηαζθεπάζηεθε ην 1970 απφ ην Stanford Research Institute. Σν 1986 ε Honda αξρίδεη ηελ έξεπλα ηεο ζηα αλζξσπνεηδή ξνκπφη ηθαλά λα αιιειεπηδξνχλ κε ηνπο αλζξψπνπο (Εικόνα 28). (Α) Δηθόλα 28. (Α) Σν Unimate ήηαλ ην πξώην βηνκεραληθό ξνκπόη (Β) Ζ Honda παξνπζηάδεη ηνλ ASIMO (Β) Σν 1985 εκθαλίδνληαη ηα πξψηα ξνκπφη ζηε Υεηξνπξγηθή, ην PUMA 560 ρξεζηκνπνηήζεθε γηα λα ηνπνζεηήζεη κηα βειφλα βηνςίαο ζην εγθέθαιν ελφο αζζελνχο κε θαζνδήγεζε απφ Αμνληθφ Σνκνγξάθν (36). Σν PROBOT, πνπ αλαπηχρζεθε απφ ην Imperial College of London ην 1988, ρξεζηκνπνηήζεθε ζηε ρεηξνπξγηθή ηνπ πξνζηάηε. Ζ Integrated Surgical Systems θαηαζθεχαζε ην 1992 ην ROBODOC γηα κεγαιχηεξε αθξίβεηα ζηελ αξζξνπιαζηηθή ηνπ γφλαηνο ελψ ν Dr. John Adler ην 1994 δεκηνπξγεί ην Cyberknife, έλα ζηεξενηαθηηθφ ξαδηνρεηξνπξγηθφ ξνκπφη (37) θαη ην AESOP, έλα ξνκπφη-θάκεξα, θαηαθηά ηηο θαξδηνρεηξνπξγηθέο αίζνπζεο (Εικόνα 29). Ζ πξαγκαηηθή επαλάζηαζε φκσο ζηε ξνκπνηηθή ρεηξνπξγηθή έγηλε ην 1999 κε ηελ εκθάληζε ηνπ da Vinci Surgical System θαη ηνπ ZEUS robotic surgical system απφ ηελ Intuitive Surgical (38) (39) (Εικόνα 30, Εικόνα 31). Με ηε ξνκπνηηθή δφζεθε επίζεο ε δπλαηφηεηα ηεο εμ 30

31 απνζηάζεσο επέκβαζεο (Σειερεηξνπξγηθή). Ζ πξψηε ηειερεηξνπξγηθή επέκβαζε έγηλε ζηηο 7 επηεκβξίνπ ηνπ 2001 φηαλ έλαο αζζελήο ζην ηξαζβνχξγν ππεβιήζεθε ζε ρνινθπζηεθηνκή απφ ρεηξνπξγνχο πνπ βξίζθνληαλ ζηε Νέα Τφξθε κε ηε βνήζεηα ηνπ ξνκπνηηθνχ ζπζηήκαηνο Zeus (Δπηρείξεζε Lindbergh). Δηθόλα 29. CyberKnife (Α) AESOP (B) (Α) (Β) Δηθόλα 30. da Vinci Surgical System Δηθόλα 31. ZEUS robotic surgical system 31

32 2.2 Μικρο-ρομποτ Ζ εμέιημε ηεο ξνκπνηηθήο θαη ησλ κηθξν-ειεθηξν-κεραληθψλ ζπζηεκάησλ (Micro Electro Mechanical Systems ή MEMS) ζηα ηέιε ηνπ 20 νπ αηψλα έδσζαλ ηε δπλαηφηεηα λα θαηαζθεπαζηνχλ ξνκπφη κε κέγεζνο κηθξφηεξν απφ 1 εθαηνζηφ, απηά ηα κηθξνζθνπηθά ξνκπφη νλνκάδνληαη Μηθξν-ξνκπνη (Εικόνα 32). Παξφιν πνπ ην πξφζεκα «Μηθξν-» έρεη επηθξαηήζεη γηα λα ζεκαίλεη φια ηα κηθξά ξνκπφη, ππάξρεη κηα ηππνπνηεκέλε νλνκαζία αλάινγα κε ην κέγεζνο ηνπο. Έηζη αλ έλα ξνκπφη έρεη κέγεζνο κηθξφηεξν απφ 1 κηθξφκεηξν νλνκάδεηαη Νάλν-ξνκπνη, αλ είλαη κηθξφηεξν απφ 1 εθαηνζηφ Μίιη-ξνκπνη θαη αλ είλαη κηθξφηεξν απφ 10 εθαηνζηά Μίλη-ξνκπνη (40). Ζ αλάπηπμε ηεο απηνκαηνπνίεζεο ζε κηθξή θιίκαθα δεκηνπξγεί λέα επηζηεκνληθά δεδνκέλα, πξνθιήζεηο θαη επαλαζηαηηθέο εμειίμεηο ζε ηνκείο φπσο ε βηνινγία, ε ηαηξηθή θαη ε βηνκεραλία. Σα θαηλφκελα ζηε θιίκαθα ησλ Μηθξνξνκπφη είλαη πνιιέο θνξέο δηαθνξεηηθά απφ απηά ησλ καθξνζθνπηθψλ ζπγγελψλ ηνπο θαη απηφ έρεη αληίθηππν ζηε ζηξαηεγηθή αλάπηπμήο ηνπο, ζηε ρξήζε λέσλ αιγνξίζκσλ, ινγηζκηθνχ θαη πιηθνχ γηα ηνλ ρεηξηζκφ ηνπο, ηελ θίλεζή ηνπο θαη ηνλ έιεγρν ηνπο (41). Οη ηερλεηέο ζπζθεπέο θαη ηα ζπζηήκαηα ζηε κηθξν θιίκαθα είλαη δπλαηφ λα αιιειεπηδξνχλ ζηελά κε ηα βηνινγηθά ζπζηήκαηα, ηζηνχο, θχηηαξα θαη καθξνκφξηα. Απηφ έρεη ζαλ απνηέιεζκα λα θαηαλννχκε θαιχηεξα ηνλ κηθξφθνζκν θαη λα αλαπηχζζνπκε λέα εξγαιεία θαη ζηξαηεγηθέο γηα ηελ αλαγλψξηζε θαη ζεξαπεία δηαθφξσλ λνζεκάησλ. Λφγσ ηνπ κεγέζνπο ηνπο ηα Μηθξν-ξνκπνη κπνξνχλ λα είλαη ζρεηηθά θηελά θαη λα ρξεζηκνπνηνχληαη ζε κεγάιν αξηζκφ (ξνκπνηηθά ζκήλε-swarm robotics), έηζη ηελ ππνινγηζηηθή δχλακε πνπ κπνξεί λα ηνπο ππνιείπεηαη κπνξνχλ λα ηελ αλαθηήζνπλ αλ ρξεζηκνπνηεζνχλ ζε κεγάιε πνζφηεηα (42) (Εικόνα 33). Έλα απφ ηα βαζηθά πξνβιήκαηα ζηελ αλάπηπμή ηνπο είλαη ε επίηεπμε θίλεζεο ρξεζηκνπνηψληαο φζν ην δπλαηφ ιηγφηεξε ελέξγεηα. Σα Μηθξνξνκπφη κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηήζνπλ κηθξέο θαη ειαθξηέο κπαηαξίεο ηχπνπ 32

33 λνκίζκαηφο ή αθφκα θαη λα απνθηήζνπλ ελέξγεηα απφ ην πεξηβάιινλ φπσο απφ ηε δφλεζε ή ην θψο. Σα Μηθξν ξνκπφη ρξεζηκνπνηνχλ ζηηο κέξεο καο θαη βηνινγηθνχο θηλεηήξεο φπσο ηα καζηίγηα ηεο Serratia marcescens ή ρεκηθή ελέξγεηα απφ πγξά ηνπ πεξηβάιινληα ρψξνπ. Απηά ηα Βηνξνκπφη κπνξνχλ λα ειεγρζνχλ απφ εξεζίζκαηα φπσο ε ρεκηφηαμε ή ε γαιβαλφηαμε (43) (Εικόνα 34). Δηθόλα 32. Μηθξν-ξνκπνη Δηθόλα 33. κήλε Μηθξν-ξνκπνη Δηθόλα 34. Υεκηνηαμε ζε κηθξν-ξνκπόη 33

34 2.3 Ρομποτική Χειρουργική Σα ηειεπηαία 20 ρξφληα ε ρεηξνπξγηθή γλψξηζε κηα επαλάζηαζε αθνχ θαζηεξσκέλεο θαη δνθηκαζκέλεο ηερληθέο πέξαζαλ νκαιά απφ ηελ αλνηρηή ρεηξνπξγηθή ζηελ ειάρηζηα επεκβαηηθή ρεηξνπξγηθή, ηελ Λαπαξνζθνπηθή. Παξφια απηά ε πξαγκαηηθή επαλάζηαζε έγηλε ζηηο αξρέο ηνπ 21 νπ αηψλα κε ηελ εηζαγσγή ηεο ξνκπνηηθήο (Πίνακας 1). Αλ θαη νη πξψηεο πξνζπάζεηεο γηα ρξήζε ησλ ξνκπφη ζηε ρεηξνπξγηθή άξρηζαλ ζηε δεθαεηία ηνπ 80 κε ηε ρξήζε βηνκεραληθψλ ξνκπφη φπσο ηνπ PUMA 560, ηειηθά πξαγκαηηθή ρξήζε ηεο ξνκπνηηθήο ζηε ρεηξνπξγηθή έγηλε ην 1999 κε ηελ επίζεκε είζνδν ζηε αγνξά ηνπ ξνκπνηηθνχ ζπζηήκαηνο da Vinci απφ ηελ Intuitive Surgical, ην πξψην πνπ εγθξίζεθε απφ ηνλ Ακεξηθαληθφ Οξγαληζκφ Φαξκάθσλ θαη Τιηθψλ (FDA) γηα πξαγκαηνπνίεζε επεκβάζεσλ (38) (Εικόνα 35). Δηθόλα 35. PUMA 560 PROBOT Robodoc da Vinci Ο ξφινο ησλ ξνκπφη ζηε ζχγρξνλε ρεηξνπξγηθή δελ είλαη λα αληηθαηαζηήζνπλ ην ρεηξνπξγφ αιιά λα ιεηηνπξγνχλ ζαλ βνεζνί ηνπ, παξέρνληάο ηνπ έλα ζχλνιν ηειεηνπνηεκέλσλ εξγαιείσλ πνπ βειηηψλνπλ ην ηαιέλην ηνπ θαη ηελ αθξίβεηα ησλ θηλήζεψλ ηνπ. Ζ επέκβαζε γίλεηαη απνθιεηζηηθά απφ ην ρεηξνπξγφ αθνχ νη θηλήζεηο ησλ ξνκπφη ειέγρνληαη απφ ηνλ ίδην, ηα ξνκπφη δελ κπνξνχλ λα έρνπλ νπδεκία απηελέξγεηα. Ο ρεηξνπξγφο γηα λα κπνξέζεη λα πξαγκαηνπνηήζεη ξνκπνηηθή ρεηξνπξγηθή ζηνπο αζζελείο ηνπ πξέπεη λα είλαη πνιχ έκπεηξνο ζηε πξνρσξεκέλε ιαπαξνζθνπηθή ρεηξνπξγηθή θαη λα έρεη εθπαηδεπηεί ζηε ρξήζε ησλ ξνκπνηηθψλ ζπζηεκάησλ. 34

35 Σα ρεηξνπξγηθά ξνκπφη κπνξνχλ λα ρσξηζηνχλ ζε παζεηηθά (passive) θαη ελεξγεηηθά (active) (36). Έλα παζεηηθφ ξνκπφη ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ηνπνζεηήζεη έλα ηαηξηθφ εξγαιείν ζε πξνθαζνξηζκέλε ζέζε θαη κεηά ηίζεηαη εθηφο ιεηηνπξγίαο έηζη ψζηε ν ρεηξνπξγφο λα ζπλερίζεη ηελ επέκβαζε, ηέηνηα είλαη γηα παξάδεηγκα ηα ξνκπφη πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηε λεπξνρεηξνπξγηθή γηα ηελ ηνπνζέηεζε βειφλσλ βηνςίαο. Έλα ελεξγεηηθφ ξνκπφη ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ θίλεζε εξγαιείσλ, φπσο απηά πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηε ιαπαξνζθνπηθή (da Vinci) ή γηα λα πξαγκαηνπνηεί ζεξαπεπηηθέο αιινηψζεηο ζηνπο ηζηνχο φπσο ηα ξαδηνρεηξνπξγηθά ξνκπφη (Cyberknife). Σα ηειεπηαία απηά ξνκπφη έρνπλ ηε δπλαηφηαηα λα ιεηηνπξγνχλ κε πξνθαζνξηζκέλν ηξφπν κέζσ ζπζηεκάησλ Ζιεθηξνληθά Τπνβνεζνχκελεο Υεηξνπξγηθήο (Computer Aided Surgery (CAS)). Ρομπότ που χρηςιμοποιοφνται ςτη χειρουργική (όχι όλα εγκεκριμένα από τον FDA) Ρομπότ Κατηγορία Χρήςη Da Vinci Master-slave telemanipulator General, cardiothoracic, and gynaecological surgery Zeus Master-slave telemanipulator General, cardiothoracic, and gynaecological surgery Probot Active surgical Resection of benign prostatic hyperplasia Robodoc Active surgical Prosthetic hip implantation CASPAR Active surgical Prosthetic knee implantation Acrobot Semi-active surgical (synergistic) Prosthetic knee implantation Minerva Active surgical Stereotactic neurosurgery AESOP Active camera Minimal access surgery camera manipulation (voice controlled) Fips endoarm Active camera Minimal access surgery camera manipulation (finger ring joystick controlled) Endoassist Active camera MAS camera manipulation (synchronised to surgeon's head movements) Πηγή : Robotics in surgery, studentbmj 2002;10: July ISSN Πίλαθαο 1. Ρνκπόη πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη ζηε ρεηξνπξγηθή Ζ ειάρηζηα επεκβαηηθή ρεηξνπξγηθή φπσο ε ιαπαξνζθφπεζε έρεη απνδεηρζεί φηη παξέρεη ζεκαληηθά πιενλεθηήκαηα ζηνλ αζζελή. Ο ρεηξνπξγφο φκσο θαιείηε λα εξγαζζεί ζε έλα ρεηξνπξγηθφ πεδίν δχν δηαζηάζεσλ κε απψιεηα ηεο αίζζεζεο ηνπ βάζνπο. Δπίζεο ρξεζηκνπνηεί άθακπηα εξγαιεία πνπ κεηψλνπλ ηνπο βαζκνχο ειεπζεξίαο ησλ θηλήζεψλ ηνπ. Αθφκα, ε κε ηδαληθή ηνπνζέηεζε ησλ ιαπαξνζθνπηθψλ εξγαιείσλ θαη ε έκκεζε θαζνδήγεζε ηεο θάκεξαο ειαηηψλνπλ ην ζπγρξνληζκφ ζηνλ άμνλα ρέξη-ζηφρνο. Σα ξνκπνηηθά ζπζηήκαηα, φπσο ην da Vinci, έξρνληαη λα βειηηψζνπλ ηηο παξαπάλσ δπζθνιίεο. Ζ ξνκπνηηθή θάκεξα είλαη ππφ ηνλ άκεζν έιεγρν ηνπ ρεηξνχξγνπ. Σν ρεηξνπξγηθφ πεδίν είλαη ηξηζδηάζηαην, αθνχ ην ξνκπφη δηαζέηεη δχν κηθξνθάκεξεο πνπ πξνζθέξνπλ έγρξσκε, ηξηζδηάζηαηε, κεγεζπκέλε εηθφλα 35

36 πςειήο αλάιπζεο (38). Ο ρεηξνπξγφο έρεη έηζη ηελ αίζζεζε φηη ηα κάηηα ηνπ βξίζθνληαη κέζα ην ζψκα ηνπ αζζελνχο. Σα εξγαιεία είλαη ζρεδηαζκέλα λα πξνζθέξνπλ πεξηζζφηεξνπο βαζκνχο ειεπζεξίαο απφ φηη ην ρέξη ηνπ ρεηξνπξγνχ, κε κεγάιε αθξίβεηα θηλήζεσλ ζε επίπεδν ρηιηνζηνχ, ελψ εμαιείθεηαη ν θπζηθφο ηξφκνο ηνπ ρεξηνχ κέζν εηδηθνχ θίιηξνπ (44) (Εικόνα 36). ε θαξδηνρεηξνπξγηθέο επεκβάζεηο νη ξνκπνηηθνί βξαρίνλεο θαη ην ελδνζθφπην κπνξνχλ λα θηλνχληαη ζχγρξνλα κε ην ξπζκφ ηεο θαξδηάο έηζη ψζηε ζην ρεηξνπξγφ λα θαίλεηαη έλα ζηαζεξφ, αθίλεην πεδίν. Σέινο ειαρηζηνπνηείηαη ε θπζηθή θφπσζε ηνπ ρεηξνπξγνχ αθνχ εξγάδεηαη θαζηζηφο, ρσξίο κάζθα θαη θαπέιν, αθφκα θαη κε ηα θαζεκεξηλά ηνπ ξνχρα, κηαο θαη κπνξεί λα βξίζθεηαη ζε απφζηαζε απφ ηνλ αζζελή (Εικόνα 37). Γηα ηνλ αζζελή ηα πιενλέθηεκα είλαη νπζηαζηηθά ηα ίδηα κε απηά ηεο ειάρηζηα επεκβαηηθήο ρεηξνπξγηθήο, κε ηε δηαθνξά φηη ιφγν ηνπ βειηησκέλνπ ηξφπνπ κε ηνλ νπνίν πξαγκαηνπνηείηε ε ρεηξνπξγηθή επέκβαζε κεηψλνληαη θαη νη πηζαλφηεηεο γηα επηπινθέο (45). Ζ ξνκπνηηθή ρεηξνπξγηθή βξίζθεη ζήκεξα εθαξκνγή ζε επεκβάζεηο ηεο γεληθήο ρεηξνπξγηθήο πνπ κπνξνχλ λα πξαγκαηνπνηεζνχλ ιαπαξνζθνπηθά, αιιά θαη ζε πνιιέο αθφκε ρεηξνπξγηθέο εηδηθφηεηεο πνπ θάλνπλ ρξήζε ηεο ειάρηζηα επεκβαηηθήο ρεηξνπξγηθή ή ρξεηάδνληαη ηδηαίηεξε αθξίβεηα ζηηο ηερληθέο ηνπο, φπσο ηελ θαξδηνρεηξνπξγηθή θαη ηελ ζσξαθνρεηξνπξγηθή, ηελ νπξνινγία, ηε λεπξνρεηξνπξγηθή, ηε γπλαηθνινγία, ηελ νξζνπεδηθή, ηελ αγγεηνρεηξνπξγηθή θαη ηελ παηδνρεηξνπξγηθή. Πξνο ην παξφλ απηφ πνπ θάλεη δχζθνιε ηελ επξεία ρξήζε ηεο ξνκπνηηθήο ρεηξνπξγηθήο είλαη θπξίσο ην θφζηνο ηεο. Σα ξνκπνηηθά κεραλήκαηα ζπλερίδνπλ λα θαηαιακβάλνπλ αξθεηφ ρψξν ζηελ ρεηξνπξγηθή αίζνπζα θαη ε εθπαίδεπζε ησλ ρεηξνπξγψλ γίλεηαη ζε ιίγα κφλν εθπαηδεπηηθά θέληξα. Ίζσο ζην κέιινλ ηα επηπιένλ πιενλεθηήκαηα πνπ ζα δεκηνπξγεζνχλ κε ηελ ελζσκάησζε αηζζεηήξσλ αθήο θαη ηεο εληζρπκέλεο απεηθφληζεο λα βνεζήζνπλ ζηε δηάδνζε ηεο (Εικόνα 38). 36

37 Δηθόλα 36. da Vinci - νη ξνκπνηηθνί βξαρίνλεο ιεηηνπξγνύλ όπσο ην ρέξη ηνπ ρεηξνπξγνύ. (A) (B) Δηθόλα 37. da Vinci,Υεηξνπξγηθή θνλζόια, ελδνζθνπηθόο πύξγνο θαη ρεηξνπξγηθνί βξαρίνλεο (A) Zeus (B) Δηθόλα 38. Δληζρπκέλε πξαγκαηηθόηεηα (Augmented Reality) 37

38 2.4 Ρομποτική ςτη χειρουργική NOTES Ζ ηερληθή NOTES είλαη ίζσο ε ηδαληθή γηα ρξήζε ξνκπνηηθήο (29). Πνιιέο εηαηξίεο ζηνρεχνπλ ζηελ αλάπηπμε ξνκπφη γηα ρξήζε ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES. Με ηε ρεηξνπξγηθή NOTES ε επέκβαζε γίλεηαη δηακέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ ηνπ ζψκαηνο, έηζη έλα ξνκπφη πξέπεη απιά λα εηζέιζεη ζε έλαλ πξνθαζνξηζκέλν ρψξν θνηλφ γηα φινπο ηνπο αζζελείο. Απηφ θάλεη εθηθηή ηελ αξρηθή ηνπνζέηεζε ησλ ξνκπνηηθψλ εμαξηεκάησλ αθφκα θαη απφ κε ρεηξνπξγνχο θαη άξα πηζαλφηεξε ηε ρξήζε ηεο ηειερεηξνπξγηθήο. Ζ ρεηξνπξγηθή δηα κέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ απνηειεί απφ ηερληθήο πιεπξάο κηα πξφθιεζε γηα ην ρεηξνπξγφ. Σα εχθακπηα ελδνζθφπηα είλαη πνιχ δχζθνιν λα θαζνδεγεζνχλ κε αθξίβεηα θαη ν πξνζαλαηνιηζκφο ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα δελ επηηπγράλεηαη πάληα εχθνια, αθνχ ην ελδνζθφπην πξέπεη λα ιεηηνπξγεί θαη ζαλ ζπζθεπή θάκεξαο θαη ζαλ ρεηξνπξγηθφ εξγαιείν. Δπίζεο γηα λα επηηεπρζεί ζσζηφο ηξηγσληζκφο ησλ ελδνζθνπηθψλ εξγαιείσλ πξέπεη λα δνπιεχεη ζπγρξνληζκέλα κηα νκάδα ρεηξνπξγψλ γχξσ απφ έλα κφλν κεράλεκα κε πεξηνξηζκέλε επρέξεηα θηλήζεσλ. Γηα λα κπνξέζνπλ λα εμαιεηθζνχλ απηέο νη δπζθνιίεο ζεκαληηθφ ξφιν ίζσο λα έρεη ε ρξήζε ηεο ξνκπνηηθήο. Τπάξρνπλ δχν βαζηθνί άμνλεο ζηε ξνκπνηηθή NOTES, ε ρξήζε εμσηεξηθψλ απφ ηνλ αζζελή ξνκπφη, κε εξγαιεία πνπ δξνπλ ζην εζσηεξηθφ, θαη ε ρξήζε εζσηεξηθψλ ξνκπφη πνπ βξίζθνληαη θαη ιεηηνπξγνχλ κέζα ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα. Σα εμσηεξηθά ξνκπφη ζηε NOTES κπνξνχλ λα δηαζέηνπλ κεραληζκνχο θαη ινγηζκηθφ γηα ηνλ έιεγρν είηε ηνπ ελδνζθνπίνπ είηε ησλ ρεηξνπξγηθψλ εξγαιείσλ. Ζ ρξήζε ησλ θνηλψλ εχθακπησλ ελδνζθνπίσλ γηα ηελ αλάπηπμε ηέηνηνπ είδνπο ξνκπφη απνηειεί βαζηθφ πιενλέθηεκα γηαηί κεηψλεη ζεκαληηθά ην θφζηνο θαηαζθεπήο ηνπο. Δπίζεο γηα ηε ιεηηνπξγία ηνπο αξθνχλ δχν κφλν θηλεηήξεο (46). Ο ρεηξηζκφο ηνπ ελδνζθνπίνπ γίλεηαη έηζη κε κεγαιχηεξε επθνιία θαη αθξίβεηα, ελψ κπνξεί λα επηηεπρηεί απηνκαηνπνηεκέλε θίλεζε. Σν βαζηθφ πξφβιεκα ησλ εμσηεξηθψλ ξνκπφη ζηε NOTES είλαη φηη πεξηνξίδεηαη ην εχξνο ηεο θηλεηηθφηεηαο ηνπο ιφγν ηεο θπζηθήο δηαζχλδεζεο ηεο εμσηεξηθήο κε ηελ εζσηεξηθή κνλάδα. Σα 38

39 ξνκπφη πνπ έρνπλ αλαπηπρζεί ζήκεξα γηα ρξήζε ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES θαίλεηαη λα ρξεζηκνπνηνχλ ζαλ πξφηππν γηα ηελ θίλεζή ηνπο απηή ησλ εξπεηψλ (snake like robots). Σα Παλεπηζηήκηα ηνπ Carnegie Mellon θαη ηνπ John Hopkins θαζψο θαη ε εηαηξία Hansen Medical έρνπλ αλαπηχμεη ηέηνηνπ είδνπο ξνκπφη (Εικόνα 39). Σα ξνκπφη απηά κπνξνχλ λα δηαηεξήζνπλ ηε ζέζε ηνπο θαη λα απηνκαηνπνηήζνπλ ηελ θίλεζή ηνπο, είλαη φκσο αθξηβά αθνχ γηα ηελ θαηαζθεπή ηνπο ρξεηάδνληαη εηδηθά ελδνζθφπηα, ελψ ε δχλακε ζχιιεςεο ησλ εξγαιείσλ ηνπο είλαη κηθξή (47) (48). ζνλ αθνξά ηα ήδε ππάξρνληα ξνκπνηηθά ζπζηήκαηα ρεηξνπξγηθήο, φπσο ην da Vinci, θαίλεηαη πσο ζα κπνξνχζαλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζε εκβάζεηο NOTES αιιά ρξεηάδνληαη νπσζδήπνηε θάπνηεο ηξνπνπνηήζεηο. Ζ νκάδα ηνπ Geoffrey Box απφ ην Παλεπηζηήκην ηεο Καιηθφξληα ρξεζηκνπνίεζε ην ξνκπνηηθφ ζχζηεκα da Vinci θαη πξαγκαηνπνίεζε κε επηηπρία κηα δηαθνιπηθή NOTES λεθξεθηνκή ζε πεηξακαηηθφ κνληέιν (49). (48) (47) (50) Δηθόλα 39. Snake-like Robots (Carnegie Un. - J.Hopkins Un. Hansen Medical) Σα εζσηεξηθά ξνκπφη ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES κπνξνχλ λα είλαη κφλν κηθξν-ξνκπφη. Σέηνηνπ είδνπο ξνκπφη έρνπλ αλαπηπρζεί απφ εξεπλεηηθέο νκάδεο ζε πεηξακαηηθφ ζηάδην. Σν βαζηθφ πιενλέθηεκα ηνπο είλαη φηη κπνξνχλ λα ηνπνζεηεζνχλ θαη λα θηλεζνχλ νπνπδήπνηε κέζα ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα. Λφγσ ηνπ κεγέζνπο ηνπο φκσο έρνπλ κηθξή δχλακε ζχιιεςεο θαη πεξηνξηζκέλε πνηθηιία εξγαιείσλ. 39

40 2.5 Μικρο-ρομπότ ςτη χειρουργική NOTES Ζ πξψηε εκπεηξία ζηε ρξήζε Μηθξν-ξνκπφη ζηελ ηαηξηθή ήηαλ απφ ηελ αλάπηπμε ζπζηεκάησλ γηα ηε βειηίσζε ησλ ελδνζθνπήζεσλ ηνπ γαζηξεληεξηθνχ ζσιήλα. Ζ ηδέα ήηαλ ε δεκηνπξγία κηθξν-ξνκπφη εμνπιηζκέλα κε θάκεξα θαη κεραληζκφ θίλεζεο πνπ ζα εηζέξρνληαλ ζην γαζηξεληεξηθφ ζσιήλα ελψ ην ζχζηεκα ειέγρνπ θαη ελέξγεηαο ηνπο ζα παξέκελε έμσ απφ απηφλ. Έηζη δεκηνπξγήζεθαλ απφ δηάθνξεο εηαηξίεο θαη εξεπλεηηθέο νκάδεο κηθξν-ξνκπνη θπξίσο εκπλεπζκέλα απφ ηε βηνινγία κε θίλεζε φπσο ηνπ ζθψιεθα, κε πνιιαπιά πφδηα ή αεξνζαιάκνπο (Εικόνα 40). Απηά ηα ξνκπφη βνεζνχλ θπξίσο ζηε κείσζε ηνπ πφλνπ θαη ζε πεηξακαηηθφ επίπεδν θαίλεηαη λα επηηπγράλνπλ ηθαλνπνηεηηθή εμέηαζε (51). Έλα άιινπ είδνπο ζχζηεκα πνπ ζα κπνξνχζε λα ραξαθηεξηζηεί ξνκπφη ήηαλ ε αλάπηπμε ηεο κηθξνθάςνπιαο κε θάκεξα (ε PillCam απφ ηελ Given Imaging) ε νπνία κεηά ηελ θαηάπνζή ηεο απφ ηνλ αζζελή κεηαθέξεηαη παζεηηθά θαηά κήθνο ηνπ γαζηξεληεξηθνχ ζσιήλα θαη κεηαδίδεη θσηνγξαθίεο γηα 8 ψξεο (52) (Εικόνα 41). Δηθόλα 40. Μηθξν-ξνκπόη ζηε γαζηξεληεξνινγία (a)σύπνπ ζθώιεθα (b)πνιιαπιά πόδηα(c)aer-o-scope system. Δηθόλα 41. Μηθξνθάςνπια κε ελζσκαηνκέλε θάκεξα (PillCam) Ζ ρξήζε κηθξνζθνπηθψλ ξνκπφη πνπ ζα κπνξνχλ λα εηζέιζνπλ ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα γηα ηελ πξαγκαηνπνίεζε ρεηξνπξγηθψλ επεκβάζεσλ αλνίγεη έλα λέν δξφκν γηα ηε ξνκπνηηθή ρεηξνπξγηθή. Πξσηνπφξνο ζηελ αλάπηπμε ηέηνηνλ κηθξν-ξνκπνη είλαη ε νκάδα ηνπ Καζεγεηή Dimitry Oleynikow 40

41 απφ ην παλεπηζηήκην ηεο Nebraska. Μεραληθνί απφ ηελ νκάδα ηνπ ζε ζπλεξγαζία κε ρεηξνπξγνχο αλέπηπμαλ πξψηνη έλα κηθξν-ξνκπφη εμνπιηζκέλν κε κηθξνθάκεξα θαη δπλαηφηεηα θίλεζήο ηεο ζε δχν άμνλεο, ην νπνίν κε ηε βνήζεηα καγλεηψλ κπνξεί λα αθηλεηνπνηεζεί ζην θνηιηαθφ ηνίρσκα θαη λα κεηαδψζεη εηθφλα ζην ρεηξνπξγφ (51) (Εικόνα 42). Δπίζεο αλέπηπμαλ έλα κηθξν-ξνκπφη δηακέηξνπ 20mm θαη κήθνπο 100mm κε ηξνρνχο ηθαλφ λα θηλεζεί κε επθνιία κέζα ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα ρσξίο λα πξνθαιεί θαηαζηξνθή ζηα ελδνθνηιηαθά φξγαλα. Σν κηθξν-ξνκπνη απηφ θέξεη κηα κηθξνθάκεξα θαη έρεη ηε δπλαηφηεηα λα πξαγκαηνπνηεί κηθξνχο ρεηξηζκνχο φπσο ε ιήςε βηνςηψλ (Εικόνα 43). Σν παξαπάλσ ζχζηεκα ρξεζηκνπνηήζεθε κε επηηπρία σο ε κνλαδηθή πεγή ιήςεο εηθφλαο ζε πεηξακαηηθέο ιαπαξνζθνπηθέο θαη δηαγαζηξηθέο NOTES επεκβάζεηο (53). ηελ ηειεπηαία έθδνζή ηνπ θαηαζθεπάζηεθε εμνινθιήξνπ αζχξκαην κε ηα ίδηα ηθαλνπνηεηηθά απνηειέζκαηα, αλνίγνληαο έηζη ην δξφκν γηα ηελ δεκηνπξγία απηφλνκσλ κηθξν-ξνκπνη γηα ηε ρεηξνπξγηθή NOTES. Δηθόλα 42. Μηθξν-ξνκπόη εμνπιηζκέλν κε κηθξνθάκεξα θαη δπλαηόηεηα θίλεζήο ηεο ζε δύν άμνλεο Δηθόλα 43. Μηθξν-ξνκπόη δηακέηξνπ 20mm θαη κήθνπο 100mm κε ηξνρνύο ηθαλό λα θηλεζεί κε επθνιία ζηελ πεξηηνλατθή θνηιόηεηα Σα κηθξν-ξνκπφη δίλνπλ ηε δπλαηφηεηα ζην ρεηξνπξγφ λα ηνπνζεηήζεη πνιιά απφ απηά ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα δηακέζνπ κφλν κίαο νπήο, δεκηνπξγείηαη έηζη κηα εληειψο δηαθνξεηηθή αληίιεςε γηα ηελ θαηαζθεπή ρεηξνπξγηθψλ εξγαιείσλ. Σν θαζέλα απφ απηά ηα εξγαιεία-ξνκπφη κπνξεί λα είλαη εμεηδηθεπκέλν γηα κηα κφλν εξγαζία αιιά φια καδί λα εξγάδνληαη γηα ην ίδην 41

42 επηζπκεηφ απνηέιεζκα. ε αληίζεζε κε ηα παξαπάλσ ε πιαηθφξκεο εξγαζίαο πνπ αλαπηχζζνληαη γηα ηε ρεηξνπξγηθή NOTES δίλνπλ ηε δπλαηφηεηα ζε κία κφλν ζπζθεπή λα έρεη πνιιαπιέο ρξήζεηο. Έηζη ν Lehman θαη νη ζπλεξγάηεο ηνπ θαηάθεξαλ λα δεκηνπξγήζνπλ κηα νκάδα απφ ζπλεξγαδφκελα κηθξν-ξνκπφη ηα νπνία κπνξνχλ λα εηζέιζνπλ ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα είηε κέζν κηα νπήο ζην θνηιηαθφ ηνίρσκα είηε δηακέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ (Εικόνα 44). Απηά ηα κηθξνξνκπφη κπνξνχλ λα πξνζθέξνπλ βνήζεηα ζην ρεηξνπξγφ θαηά ηε δηάξθεηα ειάρηζηα επεκβαηηθψλ ρεηξνπξγείσλ. Γνθηκάζηεθαλ πάλσ ζε απηφ ην ηνκέα ζε πεηξακαηηθά κνληέια in-vivo κε επηηπρία. Ζ ηδέα ζηελ θαηαζθεπή ηνπο είλαη ε ρξήζε κηαο θνηλήο κνλάδαο πνπ ζα κπνξεί λα ελαιιάζζεη ηα δηαθνξεηηθά εξγαιεία, ελψ ε θάζε ζπζθεπή ζα ειέγρεηαη αλεμάξηεηα κε απφ ην εμσηεξηθφ κε καγλήηεο (ζχζηεκα MAGS) (30). Δηθόλα 44. πλεξγαδόκελα κηθξν-ξνκπόη κε πνιιαπιά εξγαιεία Ηάπσλεο εξεπλεηέο απφ ην Παλεπηζηήκην Ritsumeikan έρνπλ αλαπηχμεη έλα πξσηφηππν κνληέιν κηθξν-ξνκπφη (Εικόνα 45). Σν ξνκπφη κε ζρήκα ζθαζαξηνχ δπγίδεη πέληε γξακκάξηα θαη έρεη δχν εθαηνζηά κήθνο θαη έλα δηάκεηξν. Απηφ ην κηθξν-ξνκπφη κπνξεί λα ζπιιάβεη εηθφλεο αιιά θαη λα εθηειέζεη απινχο ρεηξνπξγηθνχο ρεηξηζκνχο κέζα ζην ζψκα (54). Οη εξεπλεηέο έρνπλ αλαπηχμεη πέληε δηαθνξεηηθά πξσηφηππα κε δηάθνξεο ηαηξηθέο ζπζθεπέο, φπσο κηα κηθξή θάκεξα, αηζζεηήξεο, κηθξνζθνπηθέο ιαβίδεο γηα ηε ιήςε δεηγκάησλ ηζηψλ θαη έλα έγρπζεο γηα ρνξήγεζε θαξκάθσλ, ην νπνίν ζα κπνξνχζε λα κεηψζεη ηελ αλάγθε γηα ρεηξνπξγηθή επέκβαζε. Δηθφλεο ηνπ αζζελνχο ιακβάλνληαη εθ ησλ πξνηέξσλ απφ Μαγλεηηθφ Σνκνγξάθν θαη ρξεζηκνπνηνχληαη απφ ην ξνκπφη σο έλαο ράξηεο γηα ηελ πινήγεζε ηνπ ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα ε νπνία γίλεηαη κε ηε βνήζεηα εμσηεξηθνχ καγλεηηθνχ 42

43 πεδίνπ θαη έρεη πξαγκαηνπνηεζεί πεξίθεκα ζε δνθηκέο in-vivo. Ο αηζζεηήξαο εηθφλαο θαη δεδνκέλσλ ζπλδέεηαη κε έλαλ ππνινγηζηή κέζσ ελφο θαισδίνπ δηακέηξνπ 2-ρηιηνζηψλ, ην νπνίν κπνξεί επίζεο λα ρξεζηκεχζεη σο κηα γξακκή αζθαιείαο ζε πεξίπησζε πνπ ην κηθξν-ξνκπνη ραζεί αλάκεζα ζηα ελδνθνηιηαθά φξγαλα. Δηθόλα 45. Μηθξν-ξνκπόη κε ζρήκα ζθαζαξηνύ από ην Παλεπηζηήκην Ritsumeikan ( Ηαπσλία) Ζ θαηαζθεπή κηθξν-ξνκπνη κε κεγαιχηεξε ιεηηνπξγηθφηεηα ηα νπνία ζα κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζηελ ρεηξνπξγηθή δηα κέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ έρεη ζαλ απνηέιεζκα ηελ αχμεζε ηνπ κεγέζνπο ηνπο. Σα κηθξν-ξνκπφη φκσο ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES θαη γεληθά ζηελ ειάρηζηα επεκβαηηθή ρεηξνπξγηθή ζα πξέπεη λα είλαη ηφζν κηθξά ψζηε λα κπνξνχλ λα εηζέξρνληαη ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα απφ ηνκέο κε δηάκεηξν κηθξφηεξε απφ 2 εθαηνζηά ή αθφκα λα κπνξνχλ λα θαηαπνζνχλ. Ζ ηδέα ινηπφλ πνπ είρε κηα νκάδα επηζηεκφλσλ απφ ηελ Ηηαιία, ηελ Διβεηία, ηελ Απζηξαιία θαη ηελ Ακεξηθή, ήηαλ ε θαηαζθεπή κηθξν-ξνκπνηηθψλ ππνκνλάδσλ ηέηνηνπ κεγέζνπο ψζηε λα κπνξνχλ λα θαηαπνζνχλ θαη ηα νπνία ηειηθά ζα ζπλδπάδνληαλ κεηαμχ ηνπο ψζηε λα ζπλαξκνινγήζνπλ κέζα ζην γαζηξεληεξηθφ ζσιήλα έλα κεγαιχηεξν αξζξσηφ κηθξν-ξνκπφη κε φιεο ηηο επηζπκεηέο ιεηηνπξγίεο (Modular Robots). Σν εγρείξεκα απηφ νλνκάζηεθε Assembling Reconfigurable Endoluminal Surgical system (ARES) θαη ππνζηεξίδεηαη απφ ηελ Δπξσπατθή Έλσζε ζηα πιαίζηα ηνπ πξνγξάκκαηφο NEST (55). Οη εξεπλεηέο ηνπ ARES θαηάθεξαλ λα θαηαζθεπάζνπλ έλα πεηξακαηηθφ κνληέιν καγλεηηθά απηφ-ζπλαξκνινγνχκελνπ αξζξσηνχ κηθξνξνκπφη πνπ ζα κπνξνχζε λα ρξεζηκνπνηεζεί ζε ρεηξνπξγηθέο επεκβάζεηο NOTES (56) (57) (Εικόνα 46). Οη ππνκνλάδεο κπνξνχλ λα θαηαπνζνχλ κε αξθεηφ λεξφ, έηζη ην ζηνκάρη κε ηε βνήζεηα ηνπ λεξνχ ζα δηαζηαιεί θαη ζα ππάξμεη ρψξνο 43

44 γηα ηελ απηφ-ζπλαξκνιφγεζε ηνπ ξνκπφη, κεηά ην λεξφ ζα θχγεη απφ ην ζηνκάρη αθινπζψληαο ην θπζηθφ ηνπ δξφκν (57). Δηθόλα 46. ARES project - Magnetic Self-Assembly Swallowable Modular Robots Οη πξψηεο κειέηεο θαίλεηαη λα δείρλνπλ φηη ηα in-vivo κηθξν-ξνκπφη κπνξνχλ λα μεπεξάζνπλ νξηζκέλνπο απφ ηνπο πεξηνξηζκνχο ηεο ιαπαξνθνπηθήο ρεηξνπξγηθήο. Με ηα ξνκπφη ν ρεηξνπξγφο κπνξεί λα θεξδίζεη ηνπο βαζκνχο ειεπζεξίαο ζηελ θίλεζε πνπ είρε ράζεη ζε πνιιψλ εηδψλ ιαπαξνζθνπηθέο επεκβάζεηο (53). Δπίζεο κπνξεί λα ηνπνζεηήζεη ηελ θάκεξα κε επθνιία νπνπδήπνηε επηζπκεί ψζηε λα έρεη πάληα άξηζην νπηηθφ πεδίν. Παξφια απηά ηα κηθξν-ξνκπνη πνπ ζα θαηαζθεπάδνληαη πξέπεη λα ππαθνχνπλ ζε θάπνηνπο θαλφλεο (58). Σα ξνκπφη πξέπεη λα είλαη αξθεηά κηθξά ψζηε λα κπνξνχλ λα εηζέξρνληαη απφ ηηο θπζηθέο νπέο ηνπ αλζξσπίλνπ ζψκαηνο. Δπίζεο πξέπεη λα είλαη βηνζπκβαηά γηα λα κελ πξνθαινχλ αιιεξγηθέο αληηδξάζεηο θαη άιιεο παζνινγίεο ζηνλ αζζελή. Πξέπεη λα ππάξρεη ε δπλαηφηεηα ρεηξηζκνχ θαη θίλεζεο. Σέινο ζεκαληηθφ είλαη λα κπνξνχλ λα αθαηξνχληαη απφ ηνλ αζζελή κεηά ην πέξαο ηεο επέκβαζεο ή λα είλαη βηνδηαζπψκελα. Σν θφζηνο είλαη αθφκα πςειφ θαη θπζηθά ε ηερλνινγία πνπ ππάξρεη ζήκεξα ζέιεη βειηίσζε, φκσο ζε ζπλδπαζκφ κε ηελ επηζπκία ησλ αζζελψλ γηα φζν ην δπλαηφ ιηγφηεξε επεκβαηηθφηεηα θαη κεγαιχηεξε αζθάιεηα, ε ρξήζε ηνπο 44

45 κπνξεί λα θαζηεξσζεί. Ζ πξφνδνο ζηηο ειάρηζηα επεκβαηηθέο ρεηξνπξγηθέο ηερληθέο απνηειεί πξφθιεζε γηα ηηο θαζηεξσκέλεο ρεηξνπξγηθέο ηερληθέο θαη πξντφληα. 45

46 3. Ιατρική πληροφορική 3.1 Ιατρική πληροφορική και η ιςτορία τησ Ζ εμέιημε ζηε ηερλνινγία θαη ηηο ζεηηθέο επηζηήκεο δελ κπνξνχζε λα κε επεξεάζεη ηηο επηζηήκεο πγείαο. Ζ Ηαηξηθή πιεξνθνξηθή, ν ζπλδπαζκφο δειαδή ηεο ηαηξηθήο, θαη γεληθά ησλ επηζηεκψλ πγείαο, κε ηελ επηζηήκε ησλ ππνινγηζηψλ, αζρνιείηαη κε ηελ θαηαλφεζε θαη πξνψζεζε ηεο απνηειεζκαηηθήο θαη ιεηηνπξγηθήο νξγάλσζεο, αλάιπζεο, δηνίθεζεο θαη ρξήζεο ηεο πιεξνθνξίαο ζηηο ππεξεζίεο πγείαο (59) (Εικόνα 47). Οξηζκέλνη θιάδνη ησλ ππεξεζηψλ πγείαο παξφια απηά έρνπλ αλαπηχμεη δηθά ηνπο πεδία έκθαζεο θαη πξνζεγγίζεηο αλάινγα κε ηηο αλάγθεο ηνπο. Ζ ηαηξηθή πιεξνθνξηθή άξρηζε λα αλαπηχζζεηαη ζηηο ΖΠΑ θαη ζηελ Δπξψπε απφ 1950 καδί κε ηελ εμέιημε ησλ microchip θαη ησλ ππνινγηζηψλ. ηηο αξρέο ηνπ 1960 ηδξχζεθαλ ζηε Γαιιία, ηε Γεξκαλία, ην Βέιγην θαη ηελ Οιιαλδία εμεηδηθεπκέλα Παλεπηζηεκηαθά ηκήκαηα θαη εθπαηδεπηηθά πξνγξάκκαηα αθηεξσκέλα ζηελ ηαηξηθή πιεξνθνξηθή. Σν 1967 ηδξχζεθε ε Γηεζλήο Έλσζε Ηαηξηθήο Πιεξνθνξηθήο - International Medical Informatics Association (IMIA) (60) θαη ην 1968 ν Hormer R. Warner δεκηνχξγεζε ην ηκήκα Ηαηξηθήο Πιεξνθνξηθήο ζην Παλεπηζηήκηνπ ηεο Utah. Σελ ίδηα επνρή ηδξχζεθε θαη ε Ακεξηθαληθή Έλσζε Ηαηξηθήο Πιεξνθνξηθήο-American Medical Informatics Association (AMIA) (61). ηελ εηθνζαεηία άξρηζαλ λα εκθαλίδνληαη ηα πξψηα ειεθηξνληθά πξνγξάκκαηα πνπ βνεζνχζαλ ζηε δηάγλσζε θαη αλαπηχρζεθαλ βάζεηο ηαηξηθψλ δεδνκέλσλ φπσο ε PROMIS θαη γιψζζεο πξνγξακκαηηζκνχ θαηάιιειεο γηα αλάπηπμε εθαξκνγψλ ζηε ηαηξηθή, φπσο ε MUMPS. Σελ ίδηα πεξίνδν δεκηνπξγήζεθε απφ ηελ National Library of Medicine's (NLM) ε MEDLINE, ε κεγαιχηεξε ειεθηξνληθή βάζε δεδνκέλσλ βηβιηνγξαθηθήο αλαδήηεζεο. Απηή ηελ πεξίνδν αλαπηχρζεθαλ θαη ηα πξψηα Ννζνθνκεηαθά Ζιεθηξνληθά πζηήκαηα (Hospital Information Systems) φπσο ην HELP. Ζ αλάπηπμε θαη ρξήζε ηεο ηερλεηήο λνεκνζχλεο ζηελ ηαηξηθή αξρίδεη λα γίλεηαη πξαγκαηηθφηεηα, θαη ην πξφγξακκα INTERNIST-I βνεζά ζηε δηάγλσζε πνιιψλ πεξηζηαηηθψλ εζσηεξηθήο παζνινγίαο (62). 46

47 ηα επφκελα ρξφληα ε πξφνδνο ζηελ ηαηξηθή πιεξνθνξηθή είλαη ξαγδαία. Ζ AMIA γίλεηαη ε επίζεκε έλσζε επαγγεικαηηψλ ηνπ ηνκέα ηεο Ηαηξηθήο Πιεξνθνξηθήο πνπ έρνπλ απνθνηηήζεη απφ ην Ακεξηθαληθφ Κνιιέγην Ηαηξηθήο Πιεξνθνξηθήο (61). Σα ειεθηξνληθά ζπζηήκαηα ιήςεο απνθάζεσλ (Decision- Making) δηαδίδνληαη ζε φινπο ηνπο ηνκήο ησλ ππεξεζηψλ πγείαο θαη ιχλνπλ δχζθνια ηαηξηθά πξνβιήκαηα. Γεκηνπξγνχληαη δηάθνξα πξφηππα αληαιιαγήο δεδνκέλσλ θαη δηάδνζεο ηεο πιεξνθνξίαο φπσο ην Healthlevel 7 (HL7) (63) θαη ην Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) (64). ήκεξα έρνπλ αλαπηπρζεί εθηελείο δηθηπαθέο εθαξκνγέο θιηληθψλ πιεξνθνξηαθψλ ζπζηεκάησλ ηχπνπ client-server θαη πνιιέο εθαξκνγέο βαζηζκέλεο ζην World-Wide-Web. Φπζηθά ε επξεία δηάδνζε ησλ ππνινγηζηψλ θαη θπξίσο ησλ θνξεηψλ κηθξνππνινγηζηψλ βνήζεζε ζηελ πηνζέηεζε ησλ εθαξκνγψλ ηαηξηθήο πιεξνθνξηθήο απφ ηελ πιεζψξα ησλ ιεηηνπξγψλ, θαη ηειεπηαία θαη ησλ ρξεζηψλ, ησλ ππεξεζηψλ πγείαο. Σέινο ε αλάπηπμε ηεο ξνκπνηηθήο ηελ ηειεπηαία εηθνζαεηία είρε ζαλ απνηέιεζκα ηελ είζνδφ ηεο ζηελ ηαηξηθή θαη θπξίσο ηελ ρεηξνπξγηθή. Ζ Ηαηξηθή Πιεξνθνξηθή απνηειεί ηειηθά έλα απηφλνκν θιάδν επηζηεκψλ κε ζπγθεθξηκέλνπο ζηφρνπο θαη αλάπηπμε πξνγξακκάησλ έξεπλαο θαη εθπαίδεπζεο πςειήο πνηφηεηαο κε επίζεκε θαη καθξφρξνλε ρξεκαηνδφηεζε ζηηο ΖΠΑ απφ ην NLM θαη ζηελ Δπξψπε απφ πνηθίια πξνγξάκκαηα ηεο Δπξσπατθήο Έλσζεο. Ζ Ηαηξηθή Πιεξνθνξηθή έθεξε επαλάζηαζε ζηελ ηαηξηθή θαη βειηίσζε ζεκαληηθά ηελ ηαηξηθή δηάγλσζε θαη επέκβαζε, ηελ δπλαηφηεηα απνηειεζκαηηθήο δηαρείξηζεο ησλ ηαηξηθψλ πεξηζηαηηθψλ, φπσο επίζεο θαη ηελ ηαηξηθή έξεπλα θαη εθπαίδεπζε. Σηο ηειεπηαίεο δχν δεθαεηίεο λα αλαπηχζζνληαη θαη ζηελ Διιάδα θαη λα ζέηνληαη κε επηηπρία πνηθίιεο εθαξκνγέο πιεξνθνξηθήο γηα ηελ νξγάλσζε θαη δηαρείξηζε ηαηξηθψλ δεδνκέλσλ θαη δηαδηθαζηψλ ζε ηκήκαηα λνζνθνκείσλ θαη άιισλ θνξέσλ πγείαο (65). Δπίζεο, αλαπηχζζνληαη εθαξκνγέο πνπ βαζίδνληαη ζηελ κεηαθνξά ηαηξηθψλ δεδνκέλσλ κέζσ ηειεπηθνηλσληαθψλ δηθηχσλ γηα λα ππνζηεξίμνπλ ηελ απφ απφζηαζε ελεκέξσζε θαη ζπλεξγαζία ηαηξηθνχ πξνζσπηθνχ κε ζθνπφ ηελ θαιχηεξε έθβαζε ηεο ηαηξηθήο πξαθηηθήο. 47

48 Δηθόλα 47. Δθαξκνγέο θαη Δξεπλεηηθά πεδία ηεο Πιεξνθνξηθήο ζηηο Δπηζηήκεο Τγείαο 48

49 3.2 Σεχνολογίεσ Πληροφορικήσ ςτην Χειρουργική Ζ ρεηξνπξγηθή αλαδείρζεθε σο έλαο απφ ηνπο πην θαηάιιεινπο θαη πξφζθνξνπο ηνκείο γηα λα ππνζηεξίμεη ηηο λέεο ηερλνινγίεο, θαη απηφ επηβεβαηψλεηαη απφ ηελ πνηθηιία θαη πιεζψξα ζπζηεκάησλ θαη εθαξκνγψλ πνπ έρνπλ ήδε αλαπηπρζεί θαη εθαξκφδνληαη ζε θαζεκεξηλή βάζε. Σν απνηέιεζκα είλαη λα αιιάδνπλ ξηδηθά ηνλ ηξφπν πνπ ρεηξνπξγηθή δηδάζθεηαη, αζθείηαη θαη πξνάγεηαη (66). Γηα παξάδεηγκα, ζήκεξα εθαξκνγέο ξνκπνηηθήο ηειε-ρεηξνπξγηθήο επηηξέπνπλ ζηνλ ρεηξνπξγφ λα νινθιεξψζεη κηα επέκβαζε ελψ βξίζθεηαη καθξηά απφ ην ρεηξνπξγηθφ ηξαπέδη, θαη κάιηζηα ρσξίο λα έρεη άκεζε φξαζε θαη ζσκαηηθή επαθή κε ηνλ αζζελή. Δπηπιένλ, ε ρεηξνπξγηθή εθπαίδεπζε θαη θαζνδήγεζε έρνπλ απνθηήζεη λέεο θαη επξχηεξεο πεξηνρέο εθαξκνγψλ κε ηελ αλάπηπμε εθαξκνγψλ ηειε-ζπκβνχιεπζεο, ηειε-θαζνδήγεζεο θαη ηειεεπφπηεπζεο. ην κέιινλ εθαξκνγέο ρεηξνπξγηθήο κε ηειε-παξνπζία ζα επηηξέπνπλ ζηνλ ρεηξνπξγφ λα επεθηείλεη πιήξσο θαη νινθιεξσκέλα ηελ πξαθηηθή δεμηνηερλία θαη ηηο αλάινγεο ςπρνζσκαηηθέο ηθαλφηεηεο ζε απνκαθξπζκέλα ζεκεία (67). Ζ ππνζηήξημε ηεο ρεηξνπξγηθήο κε λέεο ηερλνινγίεο πξνάγεη ηελ θαηά ην δπλαηφ ίζε θαηαλνκή ηεο ηαηξηθήο γλψζεο θαη δεμηφηεηαο θαη ζπκβάιεη ζηελ αλαβάζκηζε ηεο θξνληίδαο πγείαο αθφκε θαη ζην πην κεπξνλνκηνχρν πεξηβάιινλ. Καηά ηηο πξψηεο δεθαεηίεο αλάπηπμεο ππνινγηζηηθψλ ζπζηεκάησλ, ε άκεζε ζχλδεζή ηνπο κε ηνλ ηαηξηθφ ρψξν έδεημε έλα κεγάιν αξηζκφ πιενλεθηεκάησλ. Έγηλε δπλαηφ λα αλαπηπρζνχλ ειεθηξνληθέο ζπζθεπέο παξαθνινχζεζεο θαη ειέγρνπ κε αθξίβεηα θαη απφθξηζε ζαθψο θαιχηεξε ηεο αλζξψπηλεο, θαη λα γίλνπλ δηαζέζηκα εξγαιεία βαζκνλφκεζεο θαη κέηξεζεο κε κεγάιε αλάιπζε θαη αθξίβεηα. ήκεξα έρνπλ αλαπηπρζεί κηα ζεηξά απφ νινθιεξσκέλεο ππνινγηζηηθέο θαη ηειεκαηηθέο ππεξεζίεο γηα ηελ ππνζηήξημε ηεο έξεπλαο θαη ηεο θιηληθήο εθαξκνγήο ζηελ ρεηξνπξγηθή, νη νπνίεο βαζίδνληαη ζε δηάθνξεο ηερλνινγίεο, ζπζηήκαηα θαη ππνινγηζηηθέο εθαξκνγέο, πνπ κε ηε ζεηξά ηνπο βαζίδνληαη θαη ππνζηεξίδνληαη απφ ηελ αληίζηνηρε ηερλνινγηθή ππνδνκή πνπ πεξηιακβάλεη ηφζν ππνδνκή ππνινγηζηηθψλ ζπζηεκάησλ θαη ηειεπηθνηλσληψλ αιιά θαη εμεηδηθεπκέλα ζπζηήκαηα ξνκπνηηθήο θαη ρεηξνπξγηθήο (Πίνακας 2). 49

50 Σα ηξία επίπεδα ζηνλ ρψξν εθαξκνγήο ησλ λέσλ ηερλνινγηψλ ζηελ ρεηξνπξγηθή Οινθιεξσκέλεο ππεξεζίεο Δθαξκνγέο & ζπζηήκαηα Σερλνινγηθή ππνδνκή πειπαμαηιζμόρ & βεληίυζη ηεσνικών ζσεδιαζμόρ επέμβαζηρ ςποζηήπιξη επέμβαζηρ ζςμβοςλεςηική καηά ηην επέμβαζη ππακηική άζκηζη ςπολογιζηικά μονηέλα καθοδήγηζη με βάζη απεικόνιζη εικονοδιάζκετη (ηηλε)ζςνεπγαζία με ςπολογιζηή (ηηλε)πομποηικά ζςζηήμαηα εικονική & ενιζσςμένη ππαγμαηικόηηηα ηηλεπαποςζία & εμβύθιζη ηεσνολογίερ πληποθοπικήρ ηηλεπικοινυνίερ μαθημαηικά επγαλεία μησανικά ζςζηήμαηα σειποςπγικά επγαλεία Πίλαθαο 2. Σα ηξία επίπεδα ζηνλ ρώξν εθαξκνγήο ησλ λέσλ ηερλνινγηώλ ζηελ ρεηξνπξγηθή (Καιδνύδε 2007) 50

51 3.3 Τπολογιςτικά Μοντέλα Πξηλ απφ ηνλ 20 ν αηψλα ε άζθεζε πεηξακαηηθήο ρεηξνπξγηθήο γηλφηαλ ζε αζζελείο, φκσο πξαθηηθνί θαη εζηθνί πεξηνξηζκνί νδήγεζαλ ζηελ ρξήζε πεηξακαηφδσσλ. Αληίζηνηρνη πεξηνξηζκνί ζηε ρξήζε πεηξακαηφδσσλ ζε ζπλδπαζκφ κε ηηο ηερλνινγηθέο εμειίμεηο ζηνλ ρψξν ηεο πιεξνθνξηθήο ηηο ηειεπηαίεο δεθαεηίεο είραλ σο απνηέιεζκα ηελ αλάπηπμε ππνινγηζηηθψλ κνληέισλ γηα ρξήζε ζηελ πεηξακαηηθή ρεηξνπξγηθή, ζηελ ρεηξνπξγηθή έξεπλα αιιά θαη εθπαίδεπζε. Σα πξψηα ππνινγηζηηθά κνληέια πνπ αλαπηχρζεθαλ γηα εθαξκνγέο ζηελ ρεηξνπξγηθή ήηαλ ηα αλαηνκηθά κνληέια. Απηά ηα ςεθηαθά κνληέια ππνζηεξίδνπλ ηελ ηξηζδηάζηαηε αλαπαξάζηαζε ηεο αλαηνκίαο ηνπ αλζξψπηλνπ ζψκαηνο ζε δηάθνξα επίπεδα θαη δίλνληαη νη δπλαηφηεηεο γηα δηαθνξεηηθφ ςεπδνθσηηζκφ, πεξηζηξνθή ζε φπνηα γσλία θαη θαηά φινπο ηνπο άμνλεο, κεγέζπλζε θαη θπζηθά παξνπζίαζε ή απάιεηςε δηάθνξσλ αλαηνκηθψλ δνκψλ αλάινγα κε ηελ επηζπκία ηνπ ρξήζηε (Εικόνα 48). Σα αλαηνκηθά ππνινγηζηηθά κνληέια δεκηνπξγνχληαη ζπλήζσο κε βάζε γεληθά δεδνκέλα αλζξψπηλεο αλαηνκηθήο θαη ρξεζηκνπνηνχληαη θπξίσο γηα εθπαηδεπηηθνχο ζθνπνχο. Δηθόλα 48. The Interactive Complete Human Anatomy ( Σελ ηειεπηαία δεθαεηία, ηα πεξηζζφηεξα αλαηνκηθά κνληέια βαζίδνληαη ζε αλαηνκηθά δεδνκέλα απφ ηαηξηθή απεηθφληζε, πξνζθέξνληαο έηζη κεγάιε αλαηνκηθή αθξίβεηα. Κχξηα πεγή είλαη ηα απεηθνληζηηθά δεδνκέλα ηνπ πξνγξάκκαηνο Visible Human Project ηεο Δζληθήο Βηβιηνζήθεο Ηαηξηθήο ησλ ΖΠΑ (National Library of Medicine) (Εικόνα 49). Σν ζπγθεθξηκέλν πξφγξακκα, πνπ 51

52 νινθιεξψζεθε ην 1994, παξέρεη κηα πιήξε βάζε ςεθηαθψλ δεδνκέλσλ απφ καγλεηηθή ηνκνγξαθία, αμνληθή ηνκνγξαθία θαη θσηνγξαθίεο θξπνηνκψλ νιφθιεξνπ ηνπ ζψκαηνο ελφο ηππηθνχ άλζξσπνπ (68). Ωζηφζν, ππάξρεη ε δπλαηφηεηα γηα ηε δεκηνπξγία ππνινγηζηηθψλ κνληέισλ κε βάζε αλαηνκηθά δεδνκέλα απφ ηαηξηθή απεηθφληζε ή θαη ελδνζθφπεζε ελφο ζπγθεθξηκέλνπ αζζελνχο (69) (Εικόνα 50). Απηά ηα κνληέια ραξαθηεξίδνληαη σο εμαηνκηθεπκέλα, δειαδή αληηθαηνπηξίδνπλ αθξηβψο ηελ αλαηνκία ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ αζζελή θαη ζπλεπψο είλαη θαηαιιειφηεξα γηα ζρεδηαζκφ επέκβαζεο, πξφβιεςε ηνπ απνηειέζκαηνο επέκβαζεο ή θαη άζθεζε ζε ζπγθεθξηκέλε επεκβαηηθή ηερληθή γηα ηελ αληηκεηψπηζε δεδνκέλνπ πξνβιήκαηνο. Δηθόλα 49. The Visible Human Project ( Δηθόλα 50. CT angiogram with 3D reconstruction Δθηφο απφ θαζαξά αλαηνκηθά κνληέια, έρνπλ αλαπηπρζεί θαη κνληέια πνπ απεηθνλίδνπλ ηελ θπζηνινγία θαη ηε ιεηηνπξγία ζπζηεκάησλ (70) (Εικόνα 51). 52

53 ήκεξα νη εθαξκνγέο κνληέισλ πνπ ζπλδπάδνπλ εμαηνκηθεπκέλε αλαηνκηθή πιεξνθνξία, κε δεδνκέλα απφ ηε δηαγλσζηηθή απεηθφληζε ηνπ θάζε αζζελνχο, θαη γλψζε απφ κνληέια θπζηνινγίαο είλαη πνιιαπιέο θαη θαιχπηνπλ επξχ θάζκα εθαξκνγψλ φπσο ρεηξνπξγηθή, νξζνπεδηθή, γλαζνρεηξνπξγηθή, θαξδηνρεηξνπξγηθή θ.α. Σα ππνινγηζηηθά κνληέια απνηεινχλ ζπλήζσο ηε βάζε γηα πην πνιχπινθεο θαη πξνεγκέλεο εθαξκνγέο πνπ ππνζηεξίδνπλ ηελ ρεηξνπξγηθή έξεπλα θαη εθπαίδεπζε, φπσο πεξηβάιινληα εηθνληθήο θαη εληζρπκέλεο πξαγκαηηθφηεηαο θαη ζπζηήκαηα θαζνδήγεζεο επέκβαζεο. Δηθόλα 51. Λεηηνπξγηθό ππνινγηζηηθό κνληέιν 53

54 3.4 Εικονική Πραγματικότητα Ζ εηθνληθή πξαγκαηηθφηεηα αλαθέξεηαη ζε ζχλνιν ππνινγηζηηθψλ ηερληθψλ θαη αλάινγσλ ζπζθεπψλ πνπ επηηξέπεη ε πιεξνθνξία λα πξνβιεζεί ζε έλα πξνζνκνησκέλν πεξηβάιινλ πνπ δίλεη φκσο ηελ αίζζεζε ηνπ πξαγκαηηθνχ (65). ε απηφλ ηνλ «πξνζνκνησκέλν» θφζκν, ν ρξήζηεο κπνξεί λα θηλεζεί θαη λα αιιειεπηδξάζεη ζα λα είλαη πξαγκαηηθά κέξνο ηνπ. Ζ βάζε γηα ηελ δεκηνπξγία ελφο πεξηβάιινληνο εηθνληθήο πξαγκαηηθφηεηαο είλαη ην ππνινγηζηηθφ κνληέιν ηνπ αζζελνχο (γεληθφ ή θαη εμαηνκηθεπκέλν) πνπ ζπλδπάδεηαη κε ππνινγηζηηθφ κνληέιν ηνπ ρεηξνπξγηθνχ πεδίνπ θαη γεληθά πεξηιακβάλεη ρεηξνπξγηθά εξγαιεία θαη άιιεο ζρεηηθέο ζπζθεπέο. Ζ αιιειεπίδξαζε κε ηνλ εηθνληθφ θφζκν βαζίδεηαη θπξίσο ζηηο αηζζήζεηο ηεο αθνήο θαη φξαζεο, ελψ έρεη αλαπηπρζεί θαη ε απηηθή αιιειεπίδξαζε, πνπ δίλεη ζηνλ ρεηξνπξγφ ηελ ζεκαληηθή εκπεηξία ηεο ςειάθεζεο ηνπ εηθνληθνχ ηζηνχ (71) (Εικόνα 52). Δηθόλα 52. Cyberglove & Phantom haptic devices- ζπζθεπέο εηθνληθήο αθήο ηελ πην απιή ηεο κνξθή, ζε κηα εθαξκνγή εηθνληθήο πξαγκαηηθφηεηαο ν ρεηξνπξγφο βιέπεη κηα ηξηζδηάζηαηε αλαπαξάζηαζε ηνπ εηθνληθνχ πεξηβάιινληνο ζηελ νζφλε ελφο ππνινγηζηή, θαη αιιειεπηδξά κε απηφ κέζα απφ ζπκβαηηθά κέζα φπσο ην πιεθηξνιφγην, ή θαη κε πην πξνεγκέλεο απηηθέο ζπζθεπέο αλάδξαζεο, πνπ δίλνπλ ηε δπλαηφηεηα γηα ζπλερή θίλεζε ηνπ ρεηξνπξγνχ αιιά θαη ηελ εκπεηξία ηεο αληίζηαζεο απφ ην εηθνληθφ πεξηβάιινλ (Εικόνα 53). Ωζηφζν ε πιήξεο εκπεηξία ηνπ εηθνληθνχ πεξηβάιινληνο επηηπγράλεηαη κε ηερληθέο εκβχζηζεο. ε απηή ηελ πεξίπησζε, ν ρεηξνπξγφο ρξεζηκνπνηεί εηδηθή ζπζθεπήθξάλνο πνπ δεκηνπξγεί ηελ ηξηζδηάζηαηε εκπεηξία ηνπ εηθνληθνχ πεξηβάιινληνο κε ηνλ ίδην λα βξίζθεηαη «εηθνληθά» κέζα ζ απηφ, ελψ ζπρλά επηζηξαηεχνληαη θαη εηδηθά δηακνξθσκέλνη ρψξνη κε νζφλεο πνπ πεξηθπθιψλνπλ ηνλ ρξήζηε. ε θάζε 54

55 πεξίπησζε είλαη δπλαηή ε αιιειεπίδξαζε κε ην εηθνληθφ πεξηβάιινλ κε ηερληθέο ζπλερνχο αιιειεπίδξαζεο, δειαδή κε εηδηθέο ζπζθεπέο πνπ αλαγλσξίδνπλ ηελ ζέζε θαη ηελ θίλεζε ηνπ ρξήζηε ζηνλ ρψξν (π.ρ. εηδηθά γάληηα θαη άιια ππνινγηζηηθά ζπζηήκαηα πνπ θέξεη ν ρξήζηεο). Δπίζεο ππάξρνπλ ζπζθεπέο πνπ εθηφο απφ ηελ νπηηθή ή θαη αθνπζηηθή εκβχζηζε, δεκηνπξγνχλ παξφκνηα εκπεηξία γηα ηηο ππφινηπεο αηζζήζεηο. Δηθόλα 53. Virtual Environment for Surgical Planning and Analysis ( Ζ ρξήζε ηεο εηθνληθήο πξαγκαηηθφηεηαο ζηελ ρεηξνπξγηθή είλαη ηδηαίηεξα εθηεηακέλε θαη θαιχπηεη έλα επξχ θάζκα επεκβάζεσλ θαη εθαξκνγψλ. Ζ πξψηε εθαξκνγή εηθνληθήο πξαγκαηηθφηεηαο ζηελ ρεηξνπξγηθή ην 1993 αθνξνχζε ηελ αλαπαξάζηαζε ησλ νξγάλσλ ηεο άλσ θνηιηαθήο ρψξαο θαη πεξηιάκβαλε κνληεινπνίεζε ρεηξνπξγηθψλ νξγάλσλ γηα ηελ εθηέιεζε ηδεαηήο ρνινθπζηεθηνκήο (72). ήκεξα ππάξρνπλ πεξηβάιινληα εηθνληθήο πξαγκαηηθφηεηαο γηα ηελ πξνζνκνίσζε δηαθφξσλ επεκβάζεσλ. Ο θχξηνο ζηφρνο είλαη ε εθπαίδεπζε θαη ε άζθεζε ηνπ ρεηξνπξγνχ, θαη ηα πεξηβάιινληα εηθνληθήο πξαγκαηηθφηεηαο γηα ρεηξνπξγηθή εθπαίδεπζε αλαπηχζζνληαη, εμειίζζνληαη θαη ρξεζηκνπνηνχληαη ηα ηειεπηαία ρξφληα κε ηέηνηνπο ξπζκνχο πνπ πηζηεχεηαη φηη ζχληνκα ε εηθνληθή πξαγκαηηθφηεηα ζα γίλεη ε κέζνδνο επηινγήο ζηε ρεηξνπξγηθή εθπαίδεπζε (73). Δθηφο απφ εθπαίδεπζε φκσο, πεξηβάιινληα εηθνληθήο πξαγκαηηθφηεηαο ρξεζηκνπνηνχληαη εθηελψο γηα αμηνιφγεζε ησλ ρεηξνπξγψλ, γηα ζρεδηαζκφ ρεηξνπξγηθήο επέκβαζεο, γηα ιεηηνπξγηθφ έιεγρν θαη πξφβιεςε ηνπ απνηειέζκαηνο ρεηξνπξγηθήο επέκβαζεο, θαζψο θαη γηα ηελ έξεπλα θαη βειηίσζε ρεηξνπξγηθψλ ηερληθψλ θαη εξγαιείσλ (74). 55

56 Δηθόλα 54. Πξνζνκνίσζε Λαπαξνζθνπηθώλ επεκβάζεσλ Σέινο έρνπλ δεκηνπξγεζεί νξηζκέλεο εθαξκνγέο πβξηδηθήο πξνζνκνίσζεο, κε ζηφρν θπξίσο ηελ εθπαίδεπζε θαη αμηνιφγεζε, ζηηο νπνίεο ε πξνζνκνίσζε απνηειείηαη απφ πξαγκαηηθά ηκήκαηα (ρεηξνπξγηθά φξγαλα ή/θαη θπζηθά νκνηψκαηα αλζξψπηλσλ νξγάλσλ) ζε ζπλδπαζκφ κε ππνινγηζηηθά κνληέια γηα ηελ δεκηνπξγία ελφο νινθιεξσκέλνπ πεξηβάιινληνο γηα άζθεζε θαη αμηνιφγεζε (Εικόνα 54). Σν νινθιεξσκέλν ζχζηεκα επηηξέπεη ηελ πξνζνκνίσζε δηαθνξεηηθψλ παζνινγηθψλ θαηαζηάζεσλ θαη ηελ κέηξεζε θαη θαηαγξαθή δηαθφξσλ θηλήζεσλ ηνπ ρξήζηε θαηά ηελ ρεηξνπξγηθή ηνπο αληηκεηψπηζε. 56

57 3.5 Ενιςχυμένη Πραγματικότητα Ζ εληζρπκέλε ή επαπμεκέλε πξαγκαηηθφηεηα (Augmented Reality) είλαη κηα ηερληθή πνπ ζπλδπάδεη ην πξαγκαηηθφ πεξηβάιινλ κε επηπιένλ πιεξνθνξία (65). ηελ ηππηθή πεξίπησζε, ν ρεηξνπξγφο βξίζθεηαη κπξνζηά ζηνλ αζζελή θαη ρξεζηκνπνηεί εηδηθφ θξάλνο κε εκηδηάθαλε νζφλε (Helmet Mounted Display - HMD). Έηζη, έρεη ηε δπλαηφηεηα λα βιέπεη ηνλ πξαγκαηηθφ θφζκν, ελψ ηαπηφρξνλα πάλσ ζηελ πξαγκαηηθή εηθφλα πξνβάιιεηαη θαηάιιειε ηξηζδηάζηαηε εηθφλα πνπ δεκηνπξγείηαη απφ ην ππνινγηζηηθφ ζχζηεκα (Εικόνα 55). Αλάινγα κε ηελ θαηεχζπλζε ηνπ βιέκκαηνο ή ηεο θεθαιήο ηνπ, πξνβάιιεηαη ε θαηάιιειε εηθφλα απφ ηνλ ππνινγηζηή, π.ρ. ππνινγηζηηθφ κνληέιν απφ ηνκνγξαθηθή εμέηαζε ηνπ αζζελνχο ζην θαηάιιειν ζεκείν ηεο εμσηεξηθήο αλαηνκίαο, ή κηα βνεζεηηθή εηθφλα κε άιια θιηληθά δεδνκέλα φηαλ ην βιέκκα ζηξαθεί ζε θαηάιιειε θαηεχζπλζε καθξηά απφ ηνλ αζζελή (75). Δηδηθά ειεθηξνληθά γάληηα πνπ ζπλδένληαη κε ην ππνινγηζηηθφ ζχζηεκα ή/θαη θαηάιιειεο ζπζθεπέο, βνεζνχλ ηελ αιιειεπίδξαζε ηνπ ρεηξνπξγνχ ηφζν κε ηνλ πξαγκαηηθφ αιιά θαη κε ηνλ εηθνληθφ θφζκν. Δηθόλα 55. Δμαξηήκαηα ζπζηήκαηνο Δληζρπκέλεο Πξαγκαηηθόηεηαο: (1) Παξαθνινπζνύκελνο ζηόρνο ζην HMD, (2) ηεξενζθνπηθό HMD γηα 3D απεηθόληζε ησλ εηθνληθώλ αληηθεηκέλσλ, (3) Τπέξπζξε θάκεξα παξαθνινύζεζεο γηα ηνλ θαζνξηζκό ηεο ζέζεο θαη ηνπ πξνζαλαηνιηζκνύ ηνπ ρξήζηε θαη ησλ ππνινίπσλ ζπζθεπώλ. Σα πεξηβάιινληα εληζρπκέλεο πξαγκαηηθφηεηαο ρξεζηκνπνηνχληαη φιν θαη πεξηζζφηεξν ζηελ ρεηξνπξγηθή γηα άζθεζε θαη εθπαίδεπζε, πξν-εγρεηξεηηθφ ζρεδηαζκφ επέκβαζεο, θαζψο θαη σο ελαιιαθηηθφο ηξφπνο παξνπζίαζεο δεδνκέλσλ (ρσξίο παξεκπφδηζε άιισλ δξαζηεξηνηήησλ) πξνεγρεηξεηηθά αιιά θπξίσο δηεγρεηξεηηθά (76). Ωζηφζν ε βαζηθφηεξε εθαξκνγή ηνπο είλαη γηα απεηθνληζηηθή θαζνδήγεζε θαηά ηε δηάξθεηα επέκβαζεο. 57

58 Οη εθαξκνγέο εληζρπκέλεο πξαγκαηηθφηεηαο απνηεινχλ ζεκαληηθή ηερλνινγηθή πξφθιεζε, θαζψο πξέπεη λα επηιπζεί ην πξφβιεκα ηεο αληηζηνίρηζεο ηνπ πξαγκαηηθνχ θφζκνπ κε ηελ επηπξφζζεηε πιεξνθνξία, θαη ηεο αλαγλψξηζεο ηεο ζέζεο ηνπ ρεηξνπξγνχ ή ησλ εξγαιείσλ ηνπ. Έλα αθφκα ζεκαληηθφ πξφβιεκα είλαη απηφ ηεο εξγνλνκίαο θαη ηεο παξείζθξεζεο επηπιένλ ζπζθεπψλ, φπσο ην θξάλνο νζφλε, θαηά ηε δηάξθεηα ηεο αιιειεπίδξαζεο ηνπ ρεηξνπξγνχ κε ηνλ αζζελή. Απηά ηα πξνβιήκαηα είλαη αληηθείκελν ζχγρξνλεο ηερλνινγηθήο έξεπλαο. Έλα ραξαθηεξηζηηθφ παξάδεηγκα είλαη ε αλάπηπμε εηδηθψλ ηερληθψλ γηα ηελ θαηεπζείαλ πξνβνιή δεδνκέλσλ ζηνλ ακθηβιεζηξνεηδή ηνπ ρεηξνπξγνχ κε θαηάιιειε δέζκε laser, ψζηε λα κελ απαηηείηαη ην θξάλνο-νζφλε πνπ ζε νξηζκέλεο πεξηπηψζεηο κπνξεί λα πεξηνξίζεη κεραληθά ηνλ ρεηξνπξγφ (77). Μία άιιε ιχζε ζηα παξαπάλσ πξνβιήκαηα είλαη ε ρξήζε κηαο νζφλεο εληζρπκέλεο πξαγκαηηθφηεηαο κε ιεηηνπξγεί παξφκνηα κε ην HMD ε νπνία είλαη εκηδηαθαλήο έηζη ψζηε ν ρεηξνπξγφο λα κπνξεί λα έρεη νπηηθή επαθή κε ην πξαγκαηηθφ ρεηξνπξγηθφ πεδίν (78) (Εικόνα 56). Σειεπηαία ρξεζηκνπνηνχληαη ζπζθεπέο πνπ επηηξέπνπλ κε ηελ βνήζεηα αθηηλψλ laser ηελ απεπζείαο πξνβνιή ηνπ εηθνληθνχ πεξηβάιινληνο πάλσ ζην πξαγκαηηθφ κε κεγάιε αθξίβεηα θαη ελζαξξπληηθά απνηειέζκαηα ζηε θιηληθή πξάμε (79) (Εικόνα 57 Κεθ 3.6). Σέινο ζε φιεο ηηο ελδνζθνπηθέο επέκβαζεο ε ρξήζε ηεο εληζρπκέλεο πξαγκαηηθφηεηαο κπνξεί λα γίλεη πνιχ πην εχθνια αθνχ ν ρεηξνπξγφο έρεη έηζη θη αιιηψο ην πεδίν ηνπ ζε νζφλε ζηελ νπνία κπνξνχλ λα πξνβιεζνχλ φιεο νη επηπξφζζεηεο πιεξνθνξίεο θαη εηθφλεο (79) ( Εικόνα 58 Κεθ 3.6). 58

59 Δηθόλα 56. AR-Display ηνπ ζπζηήκαηνο Medarpa 59

60 3.6 Χειρουργική με Απεικονιςτική Καθοδήγηςη Ζ απεηθνληζηηθή θαζνδήγεζε ζηελ ρεηξνπξγηθή κπνξεί λα νξηζηεί σο ε ρξήζε πξνεγκέλσλ ηερλνινγηψλ πνπ επηηξέπνπλ ζηνλ ρεηξνπξγφ λα «βιέπεη», κε πςειή επθξίλεηα θαη αληίζεζε, κέζα θαη πίζσ απφ «ζπκπαγή» φξγαλα θαη ηζηνχο θαηά ηε δηάξθεηα ηεο επέκβαζεο. ηελ γεληθή πεξίπησζε θαη ζηελ πην πξνεγκέλε κνξθή, πξφθεηηαη γηα έλα ηξηζδηάζηαην ππνινγηζηηθφ κνληέιν ηνπ αζζελνχο θαη ηνπ ρεηξνπξγηθνχ πεδίνπ, πνπ δεκηνπξγείηαη κε βάζε εμαηνκηθεπκέλα απεηθνληζηηθά δεδνκέλα θαη αληηζηνηρίδεηαη κε ηελ πξαγκαηηθφηεηα ηνπ ρεηξνπξγείνπ κέζα απφ ηερληθέο εληζρπκέλεο πξαγκαηηθφηεηαο (80). Σνλ Ηαλνπάξην ηνπ 1896, δχν κφλν κήλεο κεηά ηελ αλαθάιπςε ησλ αθηίλσλ Υ απφ ηνλ Roentgen, έγηλε ε πξψηε δηαγλσζηηθή αθηηλνγξαθία γηα ηνλ εληνπηζκφ κηαο βειφλαο ζην ρέξη κηαο γπλαίθαο, ε αθηηλνγξαθία απηή ρξεζηκνπνηήζεθε απφ ρεηξνπξγνχο ζην Λνλδίλν γηα λα θαζνδεγήζεη ηελ ρεηξνπξγηθή επέκβαζε ηεο αθαίξεζεο, ήηαλ ε πξψηε εθαξκνγή απεηθνληζηηθήο θαζνδήγεζεο. Οη αθηηλνγξαθίεο ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα πνιιέο δεθαεηίεο γηα ηελ θαζνδήγεζε ησλ ρεηξνπξγψλ θαηά ηελ επέκβαζε. ήκεξα εηθφλεο πςειήο αλάιπζεο απφ αμνληθφ ή καγλεηηθφ ηνκνγξάθν δίλνπλ πςειήο πνηφηεηαο πιεξνθνξία γηα ηελ αλαηνκία θαη ηε παζνινγία. ηηο πξνεγκέλεο εθαξκνγέο θαζνδήγεζεο ρεηξνπξγηθήο επέκβαζεο κε απεηθφληζε επηζηξαηεχνληαη εηδηθέο ηερληθέο γηα ηελ αληηζηνίρεζε ηνπ ππνινγηζηηθνχ κνληέινπ ηνπ αζζελνχο κε ηνλ πξαγκαηηθφ αζζελή θαη θαη επέθηαζε ηελ πξνβνιή ηνπ κνληέινπ πάλσ ζηνλ αζζελή θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο επέκβαζεο (Εικόνα 57). Αληίζηνηρα, ζε ιαπαξνζθνπηθέο επεκβάζεηο, ην ηξηζδηάζηαην κνληέιν αληηζηνηρίδεηαη θαη πξνβάιιεηαη πάλσ ζηελ εηθφλα πνπ παξέρεη ην ιαπαξνζθφπην (79) ( 60

61 Εικόνα 58). Δπηπιένλ, ζεκαληηθφ ζηνηρείν ζηηο ζεκεξηλέο εθαξκνγέο ρεηξνπξγηθήο θαζνδήγεζεο κε απεηθφληζε είλαη ε δπλαηφηεηα λα παξαθνινπζείηαη απφ ην ππνινγηζηηθφ ζχζηεκα ε ζέζε θαη ε ηξνρηά ρεηξνπξγηθψλ εξγαιείσλ θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο επέκβαζεο έηζη ψζηε ηα ρεηξνπξγηθά εξγαιεία θαη ε θίλεζή ηνπο λα αλαπαξηζηψληαη ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν σο κέξνο ηνπ κνληέινπ ηνπ αζζελνχο. Δηθόλα 57. Άκεζε πξνβνιή ησλ εηθνληθώλ αληηθεηκέλσλ ζην ρεηξνπξγηθό πεδίν Δηθόλα 58. Δληζρπκέλε πξαγκαηηθόηεηα ζηε ιαπαξνζθνπηθή ρεηξνπξγηθή - AR-Surg ( Ζ επηηπρία ηεο απεηθνληζηηθήο θαζνδήγεζεο βαζίδεηαη σζηφζν ζηελ ππφζεζε φηη νη πξνεγρεηξεηηθέο δηαγλσζηηθέο εηθφλεο αλαπαξηζηνχλ επαθξηβψο ηελ πξαγκαηηθή αλαηνκία ηνπ αζζελνχο θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο επέκβαζεο. Ωζηφζν ζε πνιιέο πεξηπηψζεηο απηή ε ππφζεζε δελ είλαη αιεζήο, θπξίσο εμαηηίαο ηνπηθήο παξακφξθσζεο ηεο αλαηνκίαο σο απνηέιεζκα ηεο ίδηαο ηεο επέκβαζεο. Γηα πην νπζηαζηηθή ππνζηήξημε ηεο θαζνδήγεζεο ζπρλά ην ππνινγηζηηθφ κνληέιν δεκηνπξγείηαη απφ απεηθνληζηηθά δεδνκέλα πνπ ιακβάλνληαη ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν θαηά ηε δηάξθεηα ηεο επέκβαζεο (81). 61

62 Κιαζηθά έρεη εθηελψο ρξεζηκνπνηεζεί αθηηλνζθφπεζε θαηά ηε δηάξθεηα ηεο επέκβαζεο, κε ζεκαληηθή βέβαηα παξελέξγεηα ηελ απμεκέλε δφζε αθηηλνβνιίαο ηφζν ζηνλ αζζελή φζν θαη ζηελ ρεηξνπξγηθή νκάδα. Δλαιιαθηηθά, ρξεζηκνπνηείηαη απεηθφληζε κε ππέξερνπο, ε νπνία φκσο δελ δίλεη κεγάιε αλάιπζε θαη πςειήο πνηφηεηαο εηθφλα, θη επνκέλσο δελ είλαη θαηάιιειε γηα θαζνδήγεζε επεκβάζεσλ πνπ απαηηνχλ κεγάιε αθξίβεηα. Ζ απεηθνληζηηθή θαζνδήγεζε ρξεζηκνπνηείηαη ζήκεξα ζε δηάθνξεο επεκβάζεηο, φπσο λεπξνρεηξνπξγηθή, γλαζνρεηξνπξγηθή, ιαπαξνζθνπηθέο επεκβάζεηο, αξζξνπιαζηηθέο, θ.α. Ωζηφζν ε επξεία δηάδνζε παξφκνησλ εθαξκνγψλ αλακέλεηαη κε ηελ αλάπηπμε ηερληθψλ γηα πην θηιηθή, ζπλερή αιιειεπίδξαζε κεηαμχ ρεηξνπξγνχ θαη ππνινγηζηηθνχ ζπζηήκαηνο, ηελ κείσζε ηνπ γεληθφηεξνπ θφζηνπο ηνπ απαξαίηεηνπ εμνπιηζκνχ, θαη ηελ ζηελή νινθιήξσζε απεηθνληζηηθψλ ζπζθεπψλ, ππνινγηζηηθψλ ζπζηεκάησλ θαη ρεηξνπξγείνπ (82). 62

63 3.7 Ιατρική πληροφορική και Ρομποτικά ςυςτήματα Σα ξνκπνηηθά ζπζηήκαηα απνηεινχλ έλα ζεκαληηθφ ζηαζκφ ζηελ ρεηξνπξγηθή έξεπλα. Οπζηαζηηθά πξφθεηηαη γηα κεραληθά ζπζηήκαηα κε δπλαηφηεηεο θηλήζεσλ αθξηβείαο, πνπ θαζνδεγνχληαη απφ ην ρεηξνπξγφ. Ο θχξηνο ζθνπφο ηνπο είλαη ε εμνκάιπλζε ηεο θίλεζεο ηνπ αλζξψπηλνπ ρεξηνχ θαη ε παξνρή ζηαζεξφηεηαο θαη αθξίβεηαο. Σα ζχγρξνλα νινθιεξσκέλα ξνκπνηηθά ζπζηήκαηα επηηξέπνπλ ηελ δηεμαγσγή ελδνζθνπηθήο επέκβαζεο απφ πεξηζζφηεξνπο απφ έλα ρεηξνπξγνχο, ζηνπο νπνίνπο πξνζθέξνπλ βέιηηζηε εξγνλνκηθά ζέζε γηα ηελ δηεμαγσγή ηεο επέκβαζεο θαη έρνπλ ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ ππνζηήξημε πνηθίισλ ελδνζθνπηθψλ επεκβάζεσλ. Ρνκπνηηθά ζπζηήκαηα ζε ζπλδπαζκφ κε πεξηβάιινληα εηθνληθήο πξαγκαηηθφηεηαο θαη ηερλνινγίεο ηειεπηθνηλσληψλ δίλνπλ ηε δπλαηφηεηα γηα ηελ απφ απφζηαζε δηεμαγσγή ηεο ρεηξνπξγηθήο επέκβαζεο. ε απηή ηελ πεξίπησζε, ν πξαγκαηηθφο αζζελήο ρεηξνπξγείηαη απφ ξνκπνηηθφ ζχζηεκα, ην νπνίν θαζνδεγείηαη απφ ρεηξνπξγφ πνπ βξίζθεηαη ζε απνκαθξπζκέλν ζεκείν. Γηα ηελ βέιηηζηε αληίιεςε θαη απφδνζε, ν ρεηξνπξγφο ρξεζηκνπνηεί πεξηβάιινλ εηθνληθήο πξαγκαηηθφηεηαο ην νπνίν αλαπαξηζηά πιήξσο θαη ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν ηελ αηζζεηηθή εκπεηξία ηνπ απνκαθξπζκέλνπ ρεηξνπξγηθνχ πεδίνπ. Ζ ρξήζε ηερληθψλ ηειε-παξνπζίαο θαη ηειε-ξνκπνηηθήο ζηελ ρεηξνπξγηθή έρεη πξνηαζεί θπξίσο γηα ζηξαηησηηθέο εθαξκνγέο (83). Σo 2002 έγηλε ε πξψηε δη-επεηξσηηθή ρνινθπζηεθηνκή, ην εγρείξεκα πήξε ην φλνκα «Lindbergh Operation» (84). Σα ξνκπφη πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζήκεξα ζηε ρεηξνπξγηθή είλαη θπξίσο ζπζηήκαηα βνεζνί (shared-control system). Ο ρεηξνπξγφο εθηειεί ν ίδηνο ηελ επέκβαζε ελψ ν ξφινο ηνπ ξνκπφη πεξηνξίδεηαη ζηελ παξνρή βνήζεηαο φπσο ε εμάιεηςε ηνπ θπζηθνχ ηξφκνπ ηνπ ρεξηνχ ηνπ ρεηξνπξγνχ. Σα ξνκπνηηθά ζχζηεκα ρεηξνπξγνί (supervisory-controlled system) ρξεζηκνπνηνχληαη ζήκεξα κφλν ζηε ξαδηνρεηξνπξγηθή θαη ζε νξηζκέλεο λεπξνρεηξνπξγηθέο επεκβάζεηο (37). ε απηά ηα ζπζηήκαηα ην ξνκπφη εθηειεί απηφκαηα ηελ επέκβαζε αθνινπζψληαο ην πξφγξακκα κε ην νπνίν έρεη ηξνθνδνηεζεί απφ πξηλ ην απφ ηνλ ππνινγηζηή (85). ηελ πεξίπησζε απηή ν ξφινο ηνπ ρεηξνπξγνχ πεξηνξίδεηαη κφλν ζηνλ πξνγξακκαηηζκφ θαη ηελ επίβιεςε ηεο επέκβαζεο. Γηα λα πξαγκαηνπνηεζνχλ 63

64 ηέηνηνπ είδνπο ξνκπνηηθέο επεκβάζεηο είλαη απαξαίηεηε ε ηξνθνδφηεζε ηνπ ζπζηήκαηνο κε ηα απαξαίηεηα δεδνκέλα ηνπ αζζελή φπσο δηαγλσζηηθέο εηθφλεο ηνπ αζζελνχο απφ δηάθνξεο ςεθηαθέο απεηθνληζηηθέο κεζφδνπο. Γηα ην ζσζηφ πξνγξακκαηηζκφ ηνλ ρεηξνπξγηθψλ ξνκπφη ρξεηάδεηαη αθφκα λα γίλνπλ βειηηψζεηο θαη λα δεκηνπξγεζνχλ θαηάιιεινη αιγφξηζκνη θαη αθξηβείο αηζζεηήξεο θαζψο θαη βειηησκέλα πεξηβάιινληα εξγαζίαο. Ζ ηερλνινγία ησλ ππνινγηζηψλ πξνζθέξεη ηε δπλαηφηεηα ζρεδηαζκνχ θαη αλάπηπμεο κνληέισλ ξνκπφη πνπ ζα κπνξνχζαλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζηε ρεηξνπξγηθή θαζψο θαη ηελ εμνκνίσζε ηνπο ζε ζπλζήθεο παξφκνηεο κε ηνπ ρεηξνπξγηθνχ πεδίνπ (Robot Simulators) (86). Μέζα απφ απηά ηα πξνγξάκκαηα κπνξνχλ λα παξαηεξεζνχλ ηπρψλ πξνβιήκαηα πνπ κπνξεί λα πξνθχςνπλ θαηά ηε ιεηηνπξγία θαη ηνλ ρεηξηζκφ ηνπ ξνκπνηηθνχ ζπζηήκαηνο πξηλ αθφκα απηφ θαηαζθεπαζηεί θαη δνθηκαζηεί in-vivo (Εικόνα 59, Εικόνα 60). Αθφκα κε ην ζπλδπαζκφ δεδνκέλσλ απφ ηνλ αζζελή, φπσο ην ππνινγηζηηθφ αλαηνκηθφ κνληέιν ηνπ, κπνξνχλ λα δνθηκαζηνχλ δηαθνξεηηθά εηθνληθά ξνκπφη ή ηερληθέο ρξήζεο ηνπο, ψζηε λα βξεζεί ν πην θαηάιιεινο ζρεδηαζκφο ηεο ξνκπνηηθήο επέκβαζεο γηα ηνλ ζπγθεθξηκέλν αζζελή ή ηελ αλαηνκηθή ζέζε. Δηθόλα 59. Katana robot arm (Simon Blanchoud, EPFL) ζε πξνζνκνησκέλν πεξηβάιινλ θαη ζε πξαγκαηηθή ιεηηνπξγία Δηθόλα 60. Microsoft Robotics Developer Studio 64

65 3.8 Χειρουργική υποβοηθούμενη από υπολογιςτέσ Ζ Τπνβνεζνχκελε απφ ππνινγηζηέο ρεηξνπξγηθή (Computer Assisted Surgery - CAS) έρεη ζαλ ζηφρν ηελ πνηνηηθή αλαβάζκηζε ησλ αηζζήζεψλ ηνπ ρεηξνπξγνχ ψζηε λα απμεζεί ε ηθαλφηεηα θαη ε απφδνζή ηνπ ζην ρεηξνπξγείν (85). Ο ρεηξνπξγφο εληζρχεηαη κέζσ ειεθηξνληθψλ ζπζηεκάησλ κε ηερλεηέο αηζζήζεηο, φπσο ε ηξηζδηάζηαηε φξαζε, ε αθή θαη δηαγλσζηηθά βνεζήκαηα ηεο απεηθνληζηηθήο ηερλνινγίαο. ηελ θηινζνθία απηήο ηεο ηερλνινγίαο ν ρεηξνπξγφο είλαη απηφο πνπ θαηέρεη πάληα ηελ θεληξηθή ζέζε. Δθηφο απφ ην ρεηξνπξγείν, ε ηερλνινγία CAS κπνξεί λα βξεη εθαξκνγέο ζηελ εθπαίδεπζε θαη ην ζρεδηαζκφ (planning) ησλ ρεηξνπξγηθψλ επεκβάζεσλ. Γηα ηελ επηηπρή έθβαζε κηαο ρεηξνπξγηθήο επέκβαζεο ηδηαίηεξε ζεκαζία έρεη ν αθξηβήο ζρεδηαζκφο ηεο. ήκεξα ρξεζηκνπνηνχληαη ηξηζδηάζηαηα ππνινγηζηηθά κνληέια-αλαπαξαζηάζεηο ηνπ αζζελνχο (πνπ πξνέξρνληαη απφ πνηθίιεο κεζφδνπο ηαηξηθήο απεηθφληζεο, φπσο Αμνληθή θαη Μαγλεηηθή Σνκνγξαθία) θαη επηηξέπνπλ ηελ δηαδξαζηηθή αιιειεπίδξαζε ηνπ ρεηξνπξγνχ ψζηε λα ζρεδηάζεη ζηνλ ππνινγηζηή ηελ ρεηξνπξγηθή επέκβαζε κε βάζε ηηο αλαηνκηθέο θαη ιεηηνπξγηθέο ηδηαηηεξφηεηεο ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ αζζελή θαη λα εμεηάζεη πηζαλά απνηειέζκαηα ηεο επέκβαζεο. Ζ ζπγθεθξηκέλε δηαδηθαζία ππνζηεξίδεηαη ηφζν απφ απιά ππνινγηζηηθά κνληέια, φζν θαη απφ πξνεγκέλα πεξηβάιινληα εηθνληθήο πξαγκαηηθφηεηαο πνπ δίλνπλ ηελ δπλαηφηεηα γηα θαιχηεξε πξνζνκνίσζε ηεο πξαγκαηηθφηεηαο θαη κεγαιχηεξε θαη πην πνιχπινθε αιιειεπίδξαζε κε ηνλ ρεηξνπξγφ. Ο ζρεδηαζκφο θαη ε νξζή πξφβιεςε ηνπ απνηειέζκαηνο ηεο ρεηξνπξγηθήο επέκβαζεο ρξεζηκνπνηείηαη ζε πιεζψξα ρεηξνπξγηθψλ επεκβάζεσλ, κε ραξαθηεξηζηηθά παξαδείγκαηα απφ ηνλ ρψξν ηεο λεπξνρεηξνπξγηθήο, θξαληνπξνζσπηθήο, νξζνπεδηθήο, πιαζηηθήο ρεηξνπξγηθήο, κεηακφζρεπζεο νξγάλσλ θαη άιια (Εικόνα 61, Εικόνα 62). Ο αθξηβήο ζρεδηαζκφο ηεο επέκβαζεο θαη ε νξζή πξφβιεςε ηνπ απνηειέζκαηνο έρνπλ σο βαζηθή ζπλέπεηα ηελ κείσζε ηνπ θφζηνπο θαη ηνπ θηλδχλνπ ηεο επέκβαζεο, θαζψο θαη ηελ βειηίσζε ηνπ ζεξαπεπηηθνχ απνηειέζκαηνο. 65

66 Δηθόλα 61. Liver Surgery Planning System (LSPS) - Institute for Computer Graphics and Vision Δηθόλα 62. iplan BOLD MRI Mapping Software ( Ζ θαζνδήγεζε ηνπ ρεηξνπξγνχ θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο επέκβαζεο, σο πξνο ηελ αλαηνκία ηνπ αζζελνχο θαη ηνλ πξνεγρεηξεηηθφ ζρεδηαζκφ ηεο επέκβαζεο, κπνξεί λα επηηεπρζεί κε πξνεγκέλεο ππνινγηζηηθέο εθαξκνγέο πνπ βαζίδνληαη ζε δηαγλσζηηθή ηαηξηθή απεηθφληζε ηνπ αζζελνχο. Γηαγλσζηηθέο εηθφλεο ηνπ αζζελνχο απφ δηάθνξεο απεηθνληζηηθέο κεζφδνπο, ζπλδπάδνληαη κεηαμχ ηνπο γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ηξηζδηάζηαηα αλαηνκηθά αιιά θαη ιεηηνπξγηθά κνληέια ηνπ αζζελνχο, πνπ πξνβάιινληαη πάλσ ζην ρεηξνπξγηθφ πεδίν θαηά ηε δηάξθεηα ηεο επέκβαζεο (Εικόνα 63). Ζ ζπγθεθξηκέλε ππεξεζία ζπλδπάδεη πξνεγκέλεο ηερλνινγίεο απφ ηνλ ρψξν ηεο ηαηξηθήο απεηθφληζεο κε ηερληθέο γηα ππνζηήξημε ηζρπξψλ ππνινγηζηηθψλ δηεξγαζηψλ θαη πξνεγκέλεο εθαξκνγέο παξνπζίαζεο δεδνκέλσλ, φπσο ζπγθεξαζκφ πνιχκνξθσλ δεδνκέλσλ θαη εηθνληθή θαη εληζρπκέλε πξαγκαηηθφηεηα. 66

67 Δηθόλα 63. Πξόγξακκα εληζρπκέλεο πξαγκαηηθόηεηαο AR-Radio από ην IRCAD ( Ζ ζχγρξνλε ρεηξνπξγηθή ραξαθηεξίδεηαη απφ κηα πιεζψξα επεκβάζεσλ θαη ηερληθψλ κε απμεκέλε ζπρλά πνιππινθφηεηα, γεγνλφο πνπ δεκηνπξγεί ηελ αλάγθε γηα εμεηδίθεπζε, θη επνκέλσο απαηηεί ζπρλά ζπλεξγαζία κεηαμχ δηαθφξσλ εηδηθψλ ρεηξνπξγψλ (Εικόνα 64). Μηα θχξηα ιεηηνπξγία ηεο ηειε-ζπκβνχιεπζεο θαηά ηε δηάξθεηα επέκβαζεο είλαη λα παξέρεη έλα θνηλφ πεξηβάιινλ εξγαζίαο γηα ρεηξνπξγνχο πνπ βξίζθνληαη γεσγξαθηθά απνκαθξπζκέλνη κεηαμχ ηνπο (87). Απηή ε ππεξεζία θαηά θαλφλα ππνζηεξίδεη ηελ επηζθφπεζε ρεηξνπξγείνπ θαη ζρεηηθψλ ηαηξηθψλ δεδνκέλσλ φπσο δηαγλσζηηθέο εηθφλεο, απνηειέζκαηα ζρεδηαζκνχ επέκβαζεο θαη άιισλ, θαζψο θαη ηε δπλαηφηεηα γηα ρεηξηζκφ ρεηξνπξγηθψλ εξγαιείσλ ηαπηφρξνλα απφ ρεηξνπξγνχο γεσγξαθηθά απνκαθξπζκέλνπο κεηαμχ ηνπο, ελψ παξέρεηαη ε δπλαηφηεηα γηα αληαιιαγή ζρνιίσλ (Εικόνα 65). Γηα ηελ επίηεπμε ηνπ απαξαίηεηνπ ζπγρξνληζκνχ θαη γηα ηελ κεηάδνζε ηνπ φγθνπ δεδνκέλσλ απαηηνχληαη πξνεγκέλεο ηερλνινγίεο δηαρείξηζεο θαη αληαιιαγήο δεδνκέλσλ ζε δίθηπα θαη γεληθά κηα ζεκαληηθή ηερλνινγηθή ππνδνκή. Δηθόλα 64. Σειε-ζπκβνύιεπζε 67

68 Δηθόλα 65. Trauma Pod Control Room and Surgical Cell ( Οη ηερλνινγίεο πιεξνθνξηθήο θαη επηθνηλσληψλ έρνπλ αλακνξθψζεη ζεκαληηθά ηελ ρεηξνπξγηθή εθπαίδεπζε θαη πξαθηηθή άζθεζε. εκαληηθή ζπκβνιή ζηε ρεηξνπξγηθή εθπαίδεπζε έρνπλ ηα εηθνληθά πεξηβάιινληα πνπ αλαπαξηζηνχλ πιήξσο ην ρεηξνπξγηθφ πεδίν θαη ρξεζηκνπνηνχληαη εθηελψο γηα ηελ πξαθηηθή άζθεζε ρεηξνπξγψλ ζε έλα επξχ θάζκα επεκβάζεσλ (Εικόνα 66). Ζ ρξήζε εηθνληθήο πξαγκαηηθφηεηαο γηα ηελ άζθεζε ηνπ ρεηξνπξγνχ γίλεηαη ηδηαίηεξα ζεκαληηθή θαζψο απμάλεη ν αξηζκφο ησλ επεκβάζεσλ πνπ γίλνληαη ελδνζθνπηθά θαη δηαδίδεηαη ε ρξήζε ππνινγηζηηθψλ κνληέισλ ζηνλ ζρεδηαζκφ επέκβαζεο θαζψο θαη ηα ξνκπνηηθά ζπζηήκαηα γηα ζηελ δηεμαγσγή ηεο επέκβαζεο. Γηα παξάδεηγκα, πξφζθαηεο ζπζηεκαηηθέο κειέηεο αλαθέξνπλ φηη ε εθπαίδεπζε ρεηξνπξγψλ ζε ιαπαξνζθνπηθέο επεκβάζεηο κε ρξήζε εηθνληθήο πξαγκαηηθφηεηαο απνδίδεη ζεκαληηθά θαιχηεξα απφ θιαζηθή εθπαίδεπζε (66). Ζ ρξήζε ηερλνινγηψλ πιεξνθνξηθήο ζηελ ρεηξνπξγηθή εθπαίδεπζε παξνπζηάδεη νξηζκέλα ραξαθηεξηζηηθά πιενλεθηήκαηα, ηα ζεκαληηθφηεξα απφ ηα νπνία είλαη ηα εμήο: ε πξαθηηθή άζθεζε δηεμάγεηαη ζε ειεγρφκελν πεξηβάιινλ, ρσξίο ζεκαληηθφ θίλδπλν γηα εηδηθεπφκελνπο ή αζζελείο νπνηαδήπνηε δηαδηθαζία κπνξεί λα επαλαιεθζεί φζεο θνξέο είλαη απαξαίηεην ε άζθεζε κπνξεί λα δηαθνπεί ζε νπνηνδήπνηε ζεκείν θαη λα ζπλερηζηεί ζε θαηάιιειν ρξφλν ν βαζκφο δπζθνιίαο κπνξεί λα επηιεγεί ψζηε λα ζπκθσλεί κε ηηο ηδηαίηεξεο αλάγθεο ηνπ θάζε εηδηθεπφκελνπ ε δπλαηφηεηα γηα εθπαίδεπζε είλαη πάληα θαη παληνχ δηαζέζηκε, ρσξίο ηελ αλάγθε αλακνλήο γηα ην θαηάιιειν πεξηζηαηηθφ 68

69 δελ ππάξρνπλ ηα εζηθά δηιήκκαηα ηεο άζθεζεο ρξεζηκνπνηψληαο πεηξακαηφδσα ππάξρεη αμηφπηζηε αλάδξαζε γηα αμηνιφγεζε θαη απηναμηνιφγεζε Δηθόλα 66. LapVR virtual reality surgical simulator Ζ αμηνιφγεζε θαη ε απηναμηνιφγεζε είλαη αλαπφζπαζην κέξνο ηεο εθπαηδεπηηθήο δηαδηθαζίαο. Κιαζηθά, ε αμηνιφγεζε ηνπ ρεηξνπξγνχ πεξηνξίδεηαη ζηελ πιεξφηεηα ησλ γλψζεσλ θαη ηελ ηθαλφηεηα ιήςεο απνθάζεσλ. Ωζηφζν, πεξηβάιινληα πξνζνκνίσζεο θαη εηθνληθήο πξαγκαηηθφηεηαο δίλνπλ ηελ δπλαηφηεηα γηα ηελ πνζνηηθή θαηαγξαθή θαη αμηνιφγεζε ησλ πξαθηηθψλ δεμηνηήησλ θαη ςπρνθηλεηηθψλ ηθαλνηήησλ ηνπ ρεηξνπξγνχ, αλαδεηθλχνληαο ηα αδχλακα ζεκεία ηνπ αιιά θαη ηηο ηδηαίηεξεο δεμηφηεηέο ηνπ. Τπνινγηζηηθά πεξηβάιινληα πξνζνκνίσζεο γηα ηελ αμηνιφγεζε δεμηνηήησλ αλαπηχζζνληαη θαη ρξεζηκνπνηνχληαη φιν θαη πεξηζζφηεξν, θαη ζρεηηθέο έξεπλεο δείρλνπλ φηη ε αμηνιφγεζε ηνπ ρεηξνπξγνχ ρξεζηκνπνηψληαο ππνινγηζηηθά πεξηβάιινληα είλαη επηηπρήο (88). Νέεο ηερλνινγίεο θαη πξνζνκνίσζε έρνπλ αθφκα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηνλ έιεγρν ησλ ηθαλνηήησλ ηνπ ρεηξνχξγνπ θάησ απφ κε θπζηνινγηθέο θαηαζηάζεηο, φπσο ζε θνχξαζε ή έιιεηςε χπλνπ (89). 69

70 3.9 Χειρουργική πληροφορική ςτη NOTES Ζ ρεηξνπξγηθή δηα κέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ απνηειεί πξφθιεζε γηα ην ρεηξνπξγφ αθνχ είλαη ηερληθά κηα πνιχ δχζθνιε επεκβαηηθή κέζνδνο. ιε ε επέκβαζε δηεμάγεηαη κέζα ζε κηα θιεηζηή θνηιφηεηα ζηελ νπνία ν ρεηξνπξγφο δελ κπνξεί λα θάλεη πξνεπηζθφπεζε πξηλ εηζάγεη ηα εξγαιεία ηνπ. Ο ρεηξνπξγφο δελ έρεη πνηέ άκεζε νπηηθή επαθή κε ην ρεηξνπξγηθφ πεδίν θαη θπξίσο δε γλσξίδεη πνηέ κε αθξίβεηα ηη βξίζθεηαη πίζσ απφ ην αξρηθφ φξγαλν πνπ ζα πξνζπαζήζεη λα δηαηξήζεη έηζη ψζηε λα εηζέιζεη ην ελδνζθφπηφ ηνπ ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα. Αθφκα θαη ην αθξηβέο ζεκείν εηζφδνπ ησλ ελδνζθνπηθψλ εξγαιείσλ ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα είλαη ζεσξεηηθά άγλσζην πξηλ λα νινθιεξσζεί ε είζνδνο ηνπ ελδνζθνπίνπ ζηηο θπζηθέο νπέο. Σα ελδνζθφπηα πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζήκεξα γηα ηελ δηεμαγσγή ρεηξνπξγηθψλ επεκβάζεσλ NOTES δελ δηεπθνιχλνπλ ζηνπο ρεηξνπξγηθνχο ρεηξηζκνχο γηαηί είλαη πνιχ δχζθνιν λα θαζνδεγεζνχλ κε αθξίβεηα θαη ν πξνζαλαηνιηζκφο ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα δελ επηηπγράλεηαη πάληα εχθνια, αθνχ ην ελδνζθφπην πξέπεη λα ιεηηνπξγεί θαη ζαλ ζπζθεπή θάκεξαο θαη ζαλ ρεηξνπξγηθφ εξγαιείν. Δπίζεο γηα λα επηηεπρζεί ζσζηφο ηξηγσληζκφο ησλ ελδνζθνπηθψλ εξγαιείσλ πξέπεη λα δνπιεχεη ζπγρξνληζκέλα κηα νκάδα ηαηξψλ γχξσ απφ έλα κφλν ελδνζθφπην κε πεξηνξηζκέλε επρέξεηα θηλήζεσλ. Ζ αλάπηπμε θαη εμέιημε ηεο ηερλνινγία ζηελ ειάρηζηα επεκβαηηθή ρεηξνπξγηθή θαη θπξίσο ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES απνηειεί βαζηθή πξνυπφζεζε γηα ηε ρξήζε ηεο. Ζ ηερλνινγία ησλ ππνινγηζηψλ θαη ηεο ξνκπνηηθήο κπνξεί λα βνεζήζεη ζηελ εμέιημε ηεο ρεηξνπξγηθήο NOTES έηζη ψζηε λα μεπεξαζηνχλ θάπνηνη απφ ηνπο βαζηθνχο πεξηνξηζκνχο πνπ ππάξρνπλ κέρξη ζήκεξα ζηελ πξαθηηθή εθαξκνγή ηεο. Ζ ρξήζε ηεο ππνβνεζνχκελεο απφ ππνινγηζηέο ρεηξνπξγηθήο (CAS) ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES παίδεη θαζνξηζηηθφ ξφιν ζηελ πνηνηηθή αλαβάζκηζε ησλ αηζζήζεψλ ηνπ ρεηξνπξγνχ έηζη ψζηε λα απμεζεί ε ηθαλφηεηα θαη ε απφδνζή ηνπ. Ζ εηθνληθή πξαγκαηηθφηεηα ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES δίλεη ηε δπλαηφηεηα ζην ρεηξνπξγφ λα κειεηήζεη πξηλ απφ ηελ επέκβαζε δηάθνξα ςεθηαθά αλαηνκηθά ή θαη ιεηηνπξγηθά κνληέια ηνπ αζζελνχο ηνπ έηζη ψζηε λα ζρεδηάζεη κε αθξίβεηα 70

71 ηνλ ηξφπν πνπ ζα θαζνδεγεζεί ζην ζεκείν φπνπ πξέπεη λα επέκβεη, επηιέγνληαο ηελ θαηαιιειφηεξε θπζηθή νπή θαη ην φξγαλν δηα κέζνπ ηνπ νπνίνπ ζα εηζέιζεη ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα (Εικόνα 67). Αθφκα, κπνξεί λα εμνκνίσζε ηελ επέκβαζε ψζηε λα αλαθαιχςεη ηπρφλ δπζθνιίεο θαη ιάζε πνπ κπνξεί λα ζπκβνχλ θαηά ηελ πξαγκαηηθή δηεμαγσγή ηεο. Σν ηλζηηηνχην έξεπλαο ελάληηα ζην θαξθίλν ηνπ πεπηηθνχ ζπζηήκαηνο ζην ηξαζβνχξγν ηεο Γαιιίαο (Institut de Recherche contre les Cancers de l'appareil Digestif IRCAD) είλαη πξσηνπφξν ζηελ θιηληθή κειέηε ηεο ρεηξνπξγηθήο NOTES θαη έρεη αλαπηχμεη εθαξκνγέο εηθνληθήο πξαγκαηηθφηεηαο πνπ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ελδνζθνπηθέο επεκβάζεηο θαη ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES κε πνιχ ελζαξξπληηθά απνηειέζκαηα (90). Σειεπηαία αλαπηχζζνληαη θαη εηδηθνί εμνκνησηέο γηα εθπαίδεπζε αιιά θαη πξνεπηζθφπεζε ησλ επεκβάζεσλ NOTES (91). Δηθόλα 67. 3D Δηθνληθή Κνιπνζθόπεζε Δληόπηζε ηνπ θαηάιιεινπ ζεκείνπ γηα δηαθνινληθή εηζόδν Ζ εληζρπκέλε πξαγκαηηθφηεηα είλαη έλα αθφκε εξγαιείν γηα ηε βειηίσζε θαη ηελ εμέιημε ηεο ρεηξνπξγηθήο δηα κέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ. Ζ πιεξνθνξίεο πνπ παξέρνληαη απφ ηα εηθνληθά κνληέια κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν ζε ζπλδπαζκφ κε ην αιεζηλφ ρεηξνπξγηθφ πεδίν έηζη ψζηε ν ρεηξνπξγφο λα κπνξεί λα πξνζαλαηνιηζηεί ζην πεδίν ηνπ θαη λα γλσξίζεη ηελ αθξηβή ζέζε ησλ εξγαιείσλ ηνπ. ηε ρεηξνπξγηθή NOTES ν ρεηξνπξγφο δελ έρεη πνηέ άκεζε φξαζε ηνπ πεδίνπ ηνπ θαη δελ κπνξεί λα γλσξίδεη πνηέ ηελ αθξηβή ζέζε θαη δηακφξθσζε ηνπ ελδνζθνπίνπ ηνπ αθνχ είλαη αλαγθαζκέλνο λα βιέπεη απφ ηα ζπζηήκαηα βίληεν έλα πεξηνξηζκέλν ηκήκα ηεο πεξηηνλατθήο θνηιφηεηαο. Νέεο ηερλνινγίεο εληζρπκέλεο πξαγκαηηθφηεηαο δίλνπλ ηε δπλαηφηεηα απηφκαηεο πξφβιεςεο ηεο ζέζεο ηνπ θάζε ελδνθνηιηαθνχ νξγάλνπ αλάινγα κε ηηο 71

72 αλαπλεπζηηθέο θηλήζεηο (Predictive Simulation) (46). Απηφ είλαη πνιχ ζεκαληηθφ γηα ηνλ αζθαιή ρεηξηζκφ θαη θίλεζε ησλ ελδνζθνπηθψλ εξγαιείσλ πνπ βξίζθνληαη κέζα ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα. Αθφκα εηδηθά ινγηζκηθά έρνπλ αλαπηπρζεί ψζηε λα απεηθνλίδνπλ ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν ηε δηάηαμε ησλ ελδνζθνπίσλ (92) (Εικόνα 68). Δηθόλα 68. 3D απεηθόλεζε ηνπ ελδνζθνπίνπ ζε πξαγκαηηθό ρξόλν (eats.fr) Σέινο ε πην ζεκαληηθή βνήζεηα ζην ρεηξνπξγφ πνπ πξαγκαηνπνηεί NOTES θαίλεηαη λα πξνέξρεηαη απφ ηε ξνκπνηηθή. Σα ξνκπφη κπνξνχλ λα πξνζθέξνπλ ζην ρεηξνπξγφ κεγάιε εξγνλνκία θαη επρέξεηα ζηνπο ρεηξηζκνχο θαζψο θαη κεγαιχηεξε αθξίβεηα ζηηο θηλήζεηο ηνπ. ηε ρεηξνπξγηθή NOTES κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ είηε εμσηεξηθά ξνκπφη ηχπνπ ελδνζθνπηνπ είηε εζσηεξηθά ξνκπφη, δειαδή κηθξν-ξνκπνη. Σν πιενλέθηεκα θαίλεηαη λα ην έρνπλ ηα κηθξνξνκπνη αθνχ δελ ππάξρεη φξην ζηελ ηνπνζέηεζε θαη θίλεζή ηνπο κέζα ζηε πεξηηνλατθή θνηιφηεηα ελψ κπνξνχλ εχθνια λα εηζέιζνπλ δηα κέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ, αθφκα δίλνπλ ηε δπλαηφηεηα γηα εθηέιεζε ρεηξνπξγηθψλ ρεηξηζκψλ κε εμαηξεηηθή αθξίβεηα. Σα κηθξν-ξνκπφη ζα κπνξνχλ λα επεμεξγαζηνχλ απεηθνληζηηθά θαη ηαηξηθά δεδνκέλα ηνπ αζζελνχο έηζη ψζηε λα ζρεδηαζηεί θαη λα πξνγξακκαηηζηεί ε ηδαληθή δηακφξθσζε ηνπο αλάινγα κε ηελ αλαηνκία ηνπ αζζελνχο θαη λα θαηαζηξσζεί ην ζεξαπεπηηθφ ζρέδην δξάζεο ηνπο ζην ζεκείν ηεο επέκβαζεο (58). Ζ εμνκνίσζε ηεο επέκβαζεο ζε εηθνληθφ πεξηβάιινλ γίλεηαη πην εχθνιε αθνχ γηα θάζε ξνκπφη ππάξρεη πιήξσο αλαπηπγκέλν ην ςεθηαθφ ηνπ κνληέιν. Γίλεηαη εχθνια θαηαλνεηφ φηη γηα ηελ εθαξκνγή ηεο ππνβνεζνχκελεο απφ ππνινγηζηέο ρεηξνπξγηθήο ζηε NOTES ρξεηάδεηαη θαηά αξρήλ ε εδξαίσζε θαη ε εθαξκνγή απηήο ηεο ρεηξνπξγηθήο ηερληθήο ζηε θιηληθή πξάμε, έηζη ψζηε λα 72

73 κπνξνχλ λα εμαρζνχλ αζθαιή ζπκπεξάζκαηα γηα ηε ρξήζε ηεο θαη λα αλαπηπρζνχλ ηα θαηάιιεια ηερλνινγηθά ζπζηήκαηα. Μέρξη ζήκεξα νη πεξηζζφηεξεο ειεθηξνληθέο εθαξκνγέο βξίζθνληαη ζε πεηξακαηηθφ ζηάδην αθφκα θαη γηα ηηο εδξαησκέλεο θιαζζηθέο ρεηξνπξγηθέο ηερληθέο. Δίλαη ινηπφλ δχζθνιν λα αλαπηπρζνχλ πιήξσο εθαξκνγέο γηα κηα πεηξακαηηθή πξνο ην παξφλ ρεηξνπξγηθή ηερληθή. πσο θαίλεηαη φκσο ε ρεηξνπξγηθή δηα κέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ έρεη φιεο ηεο πξνυπνζέζεηο γηα εθαξκνγή ησλ λέσλ ηερλνινγηψλ θαη ίζσο κφλν κε ηε βνήζεηά ηνπο λα κπνξέζεη λα εθαξκνζηεί ηειηθά ζηελ θαζεκεξηλή θιηληθή πξάμε απφ ηνπο ζχγρξνλνπο ρεηξνπξγνχο. 73

74 4. Πειραματική Εφαρμογή - χεδιαςμόσ και εξομοίωςη πρότυπου μοντέλου μικρο-ρομπότ για χρήςη ςτη NOTES 4.1 κοπόσ Ο ζρεδηαζκφο θαη ε αλάπηπμε ελφο ξνκπνηηθνχ ζπζηήκαηνο απαηηεί γλψζεηο θαη ζπλεξγαζία πνιιψλ εηδηθψλ θαζψο θαη πνιιά ζηάδηα θαηαζθεπήο θαη δνθηκαζίαο. ηαλ κάιηζηα πξφθεηηαη γηα ξνκπνηηθφ ζχζηεκα κε ρξήζε ζηελ ρεηξνπξγηθή ηα πξάγκαηα γίλνληαη αθφκα πην πνιχπινθα ελψ νη γλψζεηο θαη ε εκπεηξία ησλ ρεηξνπξγψλ είλαη απαξαίηεηεο γηα ηνλ νξζφ ζρεδηαζκφ ηνπ. Σα ινγηζκηθά αλάπηπμεο ξνκπφη επηηξέπνπλ ηνλ ζρεηηθά εχθνιν ζρεδηαζκφ ξνκπφη θαη ηελ εμνκνίσζε ηνπο πνιχ πξηλ απφ ηελ ηειηθή θαηαζθεπή ηνπο. Έηζη κπνξνχλ λα εληνπηζηνχλ έγθαηξα ηπρφλ πξνβιήκαηα πνπ ζα πξνέθππηαλ θαηά ηε ρξήζε ηνπο. ήκεξα ππάξρνπλ πνιιέο πιαηθφξκεο εμνκνίσζεο ξνκπφη κε ηελ θάζε κηα λα πξνζθέξεη δηαθνξεηηθέο εθαξκνγέο. θνπφο ηεο εξγαζίαο καο είλαη λα αλαπηχμνπκε κε ηε βνήζεηα ινγηζκηθνχ ζρεδηαζκνχ θαη εμνκνίσζεο ξνκπφη, έλα αξζξσηφ κηθξν-ξνκπφη απνηεινχκελν απφ ππνκνλάδεο (modular robot) γηα ρξήζε ηνπ ζηε ρεηξνπξγηθή δηα κέζνπ ησλ θπζηθψλ νπψλ. Ζ αλάπηπμε ηνπ πξφηππνπ απηνχ κνληέινπ ζπληζηάηε ζηνλ κνξθνινγηθφ ζρεδηαζκφ ηνπ θαη ζηελ εμνκνίσζε θπξίσο ηεο θίλεζήο ηνπ θαη ησλ δπλαηνηήησλ ρξήζεο αηζζεηήξσλ, εθπνκπήο/ιήςεο κελπκάησλ θαη ρεηξηζκνχ ηνπ. 74

75 4.2 Γενικά χαρακτηρίςτηκα Σν πξφηππν κνληέιν πνπ αλαπηχμακε ην νλνκάζακε Natural Orifice Modular Micro-Robot Assistant (NOMMRA) (Εικόνα 69). Σν NOMMRA απνηειείηε απφ ππνκνλάδεο αξθεηά κηθξέο ψζηε λα κπνξνχλ λα εηζέιζνπλ ζηνλ αζζελή απφ ηηο θπζηθέο νπέο ηνπ ζψκαηφο ηνπ ή λα θαηαπνζνχλ αθνχ πξψηα ηνπνζεηεζνχλ ζε γαζηξηθά βηνδηαζπψκελεο θάςνπιεο γηα ηελ εμνκάιπλζε ηνπ ζρήκαηφο ηνπο (Εικόνα 70). Οη ππνκνλάδεο απηέο ζπλδπάδνληαη κεηαμχ ηνπο ζε ζεηξά εληφο ηνπ ζηνκάρνπ αλ θαηαπνζνχλ ή πξηλ απφ ηελ είζνδφ ηνπο ζηνλ αζζελή, αλ πξφθεηηαη λα ρξεζηκνπνηεζεί δηαθνξεηηθή θπζηθή νπή, θαη ζπλαξκνινγείηε έηζη έλα αξζξσηφ κηθξν-ξνκπφη. Δηθόλα 69. Σν NOMMRA ζηελ πεξηηνλατθή θνηιόηεηα (θαιιηηερληθή αλαπαξάζηαζε) Τπάξρνπλ 3 βαζηθνί ηχπνη ππνκνλάδσλ : Α) ππνκνλάδα πνπ θέξεη ην ζχζηεκα θαηαγξαθήο ηεο εηθφλαο (κε δηπιή θάκεξα γηα παξαγσγή 3D εηθφλαο) Β) ππνκνλάδεο πνπ θέξνπλ ρεηξνπξγηθά εξγαιεία θαη έρνπλ πεξηζζφηεξνπο βαζκνχο ειεπζεξίαο θαη Γ) ππνκνλαδεο ζχλδεζεο πνπ ζπλδπάδνληαη ψζηε λα δψζνπλ ζην φιν ζχζηεκα δπλαηφηεηα θίλεζεο. Δηθόλα 70. Γαζηξηθά βηνδηαζπώκελεο θάςνπιεο Ο ζρεδηαζκφο ηνπ κηθξν-ξνκπφη NOMMRA βαζίζηεθε ζην πξφηππν modular robot YaMoR (Moeckel et al.) (93) (Εικόνα 71). Ο ζρεδηαζκφο είλαη κνξθνινγηθφο θαη δελ ιακβάλεη ππφςε ηνλ ζρεδηαζκφ ησλ κεραλνινγηθψλ 75

76 ειεθηξνληθψλ ζπζηεκάησλ πνπ ρξεηάδνληαη γηα ηελ θαηαζθεπή ηνπ. Παξφια απηά δηαζέηεη κεραληθά κέξε ηα νπνία ζηεξίδνληαη ζε κεραληζκνχο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηε ξνκπνηηθή. Ζ εμνκνίσζε ηνπ είλαη θαηά βάζε θηλεηηθή ελψ έρνπλ ιεθζεί ππφςε φιεο νη βαζηθέο θπζηθέο ηδηφηεηεο ηνπ κνληέινπ θαη ρξεζηκνπνηνχληαη αιγφξηζκνη θπζηθήο θαηά ηελ εμνκνίσζή ηνπ. Γηα ηνλ ρεηξηζκφ θαη έιεγρν ηνπ ξνκπνηηθνχ ζπζηήκαηνο πξνηείλεηαη κηα πξσηφηππε ηερληθή θαηά ηελ νπνία ν ρεηξνπξγφο ζα δηαζέηεη έλα νκνίσκα ηνπ κηθξν-ξνκπφη αιιά ζε κεγαιχηεξε θιίκαθα έηζη ψζηε ηε δνκή πνπ ζα δίλεη ζην νκνίσκα ηελ ίδηα ζα ιακβάλεη θαη ην κηθξν-ξνκπφη πνπ ζα βξίζθεηαη ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα ηνπ αζζελνχο. Δηθόλα 71. Σν ξνκπνη YaMoR 76

77 4.3 Ιδιότητεσ μοντέλου Σν NOMMRA δεκηνπξγείηαη απφ ηελ ζπλέλσζε ζε ζεηξά δηαθνξεηηθψλ ππνκνλάδσλ κηθξν-ξνκπφη έηζη ψζηε λα ζπλαξκνινγεζεί έλα αξζξσηφ κηθξνξνκπφη (Εικόνα 72). Μπνξνχλ λα ππάξρνπλ πεξηζζφηεξν απφ έλα κηθξνξνκπφη ηαπηφρξνλα κέζα ζηνλ αζζελή. Κάζε ζπλαξκνινγεκέλν NOMMRA απνηειείηε απφ ηελ θχξηα πξφζζηα ππνκνλάδα πνπ ηνπ πξνζδίδεη ηε βαζηθή ηνπ ηδηφηεηα, φπσο γηα παξάδεηγκα ελδνζθνπηθή, θαη πνιιέο ζπλδεηηθέο ππνκνλάδεο πνπ ηνπ πξνζδίδνπλ θηλεηηθή ηθαλφηεηα. ια ηα είδε ππνκνλάδσλ έρνπλ ηηο ίδηεο δηαζηάζεηο θαη ην ίδην ζεσξεηηθφ βάξνο. Οη βαζηθέο ππνκνλάδεο ηεο ζχλδεζεο θαη απηέο πνπ θέξνπλ ηηο θάκεξεο έρνπλ δηαζηάζεηο 24mmx10mmx10mm, θαηάιιειεο γηα λα δψζνπλ ζεσξεηηθά ζην κηθξν-ξνκπνη ηε δπλαηφηεηα λα θαηαπνζεί απφ ηνλ αζζελή. Σν βάξνο θάζε ππνκνλάδαο είλαη 4 gr (39,3N). Ζ ππνκνλάδα πνπ θέξεη ηα εξγαιεία έρεη δηαζηάζεηο 32mmx10mmx10mm θαη βάξνο 5,5gr (54N). Σν ζπλαξκνινγεκέλν κηθξν-ξνκπφη ζα έρεη πάληα δηάκεηξν πεξίπνπ 10mm ελψ ην κήθνο ηνπ ζα εμαξηάηε απφ ηνλ αξηζκφ ησλ ππνκνλάδσλ θαη ζα απμάλεη θαηά 24mm ηε θνξά. Σν ρξψκα ησλ ππνκνλάδσλ είλαη δηαθνξεηηθφ αλάινγα κε ην είδνο ηνπο θαη επηιέρζεθε έηζη ψζηε λα είλαη εχθνια δηαθξηηφ κέζα ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα. Οη ππνκνλάδεο ζχλδεζεο έρνπλ ρξψκα κπιε, απηέο κε ηελ ηδηφηεηα ελδνζθνπηνπ ρξψκα πξάζηλν θαη απηέο κε ηε ιεηηνπξγία ρεηξνπξγηθνχ εξγαιείνπ πνξηνθαιί (Εικόνα 73). Δηθόλα 72. Ζ ππνκνλάδα ζύλδεζεο ηνπ NOMMRA 77

78 Δηθόλα 73. Μνξθνινγηθά ραξαθηεξηζηηθά ππνκνλάδσλ ζύλδεζεο θαη ρεηξνπξγηθώλ εξγαιείσλ Κάζε ππνκνλάδα ζχλδεζεο είλαη ζπκκεηξηθή σο πξνο ηνλ άμνλα Ε θαη θέξεη ζηελ πξφζζηα θαη ηελ νπίζζηα πιεπξά ηεο 2 πεξηζηξνθηθά ζεξβνκνηέξ (rotational servo). Σν πξψην δίλεη ηε δπλαηφηεηα θίλεζεο ζε ηφμν 180 ν ζηνλ άμνλα Τ, έηζη επηηπγράλεηαη θίλεζε ηνπ ζπζηήκαηνο θαηά 90 ν δεμηά θαη 90 ν αξηζηεξά. Ο δεχηεξνο ζεξβνθηλεηήξαο δίλεη θίλεζε 360 ν ζηνλ άμνλα Ε επηηξέπνληαο έηζη κηα πιήξε πεξηζηξνθή ηνπ πιαηζίνπ ηνπ. Ζ ζεσξεηηθή ηαρχηεηα πεξηζηξνθήο ηνπ θάζε θηλεηήξα είλαη 4 rad/sec ελψ ε ζεσξεηηθή ξνπή πέδεζεο είλαη 1.1Ν/m. Ζ ππνκνλάδα ησλ εξγαιείσλ θέξεη ζηε κία πιεπξά ηεο έλα επηπιένλ ζεξβνκνηέξ γξακκηθνχ ηχπνπ (linear servo) πνπ επηηξέπεη ηελ θίλεζε ζηνλ άμνλα Ε θαηά 8mm ζε κία θαηεχζπλζε θαη έρεη κέγηζηε ζεσξεηηθή δχλακε 120Ν. Δπίζεο ζηε πεξίπησζε ηνπ πξφηππνπ κνληέινπ καο πνπ θέξεη ζαλ εξγαιείν κηα ελδνζθνπηθή ιαβίδα ζχιιεςεο ππάξρνπλ δχν αθφκα ζεξβνθηλεηήξεο γηα ηελ θίλεζε ησλ ζηαγψλσλ ηεο ιαβίδαο. Καζέλαο ηνπο έρεη εχξνο θίλεζεο 30 ν ζηνλ άμνλα Υ. Γελ έρεη ιεθζεί ππφςε θαηά ηελ εμνκνίσζε ε ξνπή θαη ε ηαρχηεηα ησλ ηειεπηαίσλ δχν ζεξβνθηλεηήξσλ. ην άθξν θάζε ηειηθνχ ζεξβνκνηέξ βξίζθεηαη έλα ζχζηεκα ζχλδεζεο (connector). Σν ζχζηεκα απηφ ζπκπεξηθέξεηαη ζαλ ζπκκεηξηθφο ειεθηξνκαγλήηεο ειεγρφκελεο ζχλδεζεο/απνζχλδεζεο κε 4 ζεκεία επαθήο. Ζ απφζηαζε αλνρήο είλαη 12mm θαη ν άμνλαο αλνρήο 90 ν. Οη πεξηζηξνθηθνί άμνλεο αλνρήο ησλ ζπλδέζκσλ είλαη ζηηο 30 ν. Ζ κέγηζηε ηάζε ζπγθξάηεζεο είλαη 120Ν θαη ε κέγηζηε ηάζε δηαρσξηζκνχ απφ νιίζζεζε είλαη ηα 80Ν. Ζ ππνκνλάδα 78

79 εξγαιείσλ έρεη κφλν έλα ζχζηεκα ζχλδεζεο ην νπνίν βξίζθεηαη ζηε νπίζζηα πιεπξά ηεο κνλάδαο. Κάζε ζχζηεκα ζχλδεζεο κπνξεί λα ζπλδεζεί κφλν κε ην αληίζηνηρφ ηνπ πρ. ην πξφζζην ηνπ ελφο κε ην νπίζζην ηνπ άιινπ. Απηφ κπνξεί λα γίλεη κε δηαθνξεηηθή δηάηαμε ησλ ζεκείσλ επαθήο θαη ησλ πφισλ έιμεο. Δηθόλα 74. Kinematic representation ησλ ππνκνλάδσλ ζύλδεζεο θαη θάκεξαο Δηθόλα 75. Kinematic representation ησλ ππνκνλάδσλ ρεηξνπξγηθώλ εξγαιείσλ Δηθόλα 76. Γπλαηόηεηεο θίλεζεο ησλ ππνκνλάδσλ Ζ ππνκνλάδα ελδνζθφπεζεο είλαη εμνπιηζκέλε κε 2 θάκεξεο, 2 πεγέο θσηηζκνχ ηχπνπ LED θαη έλαλ αηζζεηήξα απφζηαζεο ηχπνπ laser (Εικόνα 78). Έηζη επηηπγράλεηαη ζηεξενζθνπηθή ιήςε εηθφλαο πνπ ζε ζπλδπαζκφ κε 79

80 θαηάιιειν εμνπιηζκφ πξνβνιήο φπσο γηα παξάδεηγκα εηδηθά γπαιηά κπνξεί λα δψζεη ζηνλ ρεηξνπξγφ ηελ αίζζεζε ηνπ βάζνπο γηα θαιχηεξν πξνζαλαηνιηζκφ. Σα ηερληθά ραξαθηεξηζηηθά ηεο θάκεξαο δελ έρνπλ εμνκνησζεί εθηφο απφ απηφ ηεο έγρξσκήο θαηαγξαθήο εηθφλαο. Ο αηζζεηήξαο απφζηαζεο είλαη laser κε κία αθηίλα θφθθηλνπ ρξψκαηνο πνπ βξίζθεηαη ζην θέληξν ηνπ πξφζζηνπ ζπζηήκαηνο ηεο ππνκνλάδαο. Ζ θακπχιε απφθξηζεο είλαη κέρξη ηα 20 εθαηνζηά θαη κεηαβάιιεηαη αλά 10 κνλάδεο γηα θάζε εθαηνζηφ (Εικόνα 77). Δηθόλα 77. Response Curve ηνπ αηζζεηήξα απόζηαζεο ην ππνζχζηεκα πνπ έρεη εμνπιηζηεί κε ην ρεηξνπξγηθφ εξγαιείν ηχπνπ ιαβίδα ζχιιεςεο έρεη πξνζηεζεί ζηε ζηαγφλα ηεο κηαο ιαβίδαο έλαο αηζζεηήξαο αθήο. Σν ζχζηεκα έηζη κπνξεί λα κεηξά ηελ δχλακε πνπ αζθείηαη αλάκεζα ζηηο ζηαγφλεο ηεο ιαβίδαο θαη λα κεηαδίδεη ην απνηέιεζκα ψζηε λα πξνζνκνηψλεηαη κε θαηάιιειν ζχζηεκα ζηα ρέξηα ηνπ ρεηξνπξγνχ (Εικόνα 78). Σέινο θάζε ππνκνλάδα είλαη εμνπιηζκέλε κε έλα δέθηε θαη έλα πνκπφ. Κάζε δέθηεο ιακβάλεη ζήκα απφ ην ζχζηεκα ρεηξηζκνχ ηνπ κηθξν-ξνκπφη ψζηε λα εθηειεί ηελ αλάινγε εληνιή. Οη εληνιέο αθνξνχλ θπξίσο ηε ζέζε πνπ πξέπεη λα ιάβεη ν θάζε ζεξβνθηλεηήξαο. Άιιεο εληνιέο πνπ ιακβάλνληαη είλαη γηα ηελ θαηάζηαζε ζχλδεζεο, ην ρεηξηζκφ ηεο θάκεξαο θαη ησλ άιισλ εξγαιείσλ. Ο πνκπφο ζηέιλεη δηάθνξα δεδνκέλα ζην ζχζηεκα ειέγρνπ φπσο ηελ θαηάζηαζε θαη ζέζε ησλ ζεξβνθηλεηήξσλ, ηελ θαηάζηαζε ζχλδεζεο κε ηηο άιιεο ππνκνλάδεο, δεδνκέλα απφ ηνλ αηζζεηήξα αθήο ή δεδνκέλα απφ άιινπο πηζαλνχο αηζζεηήξεο. 80

81 Ζ κνλάδα ρεηξηζκνχ ηνπ κνληέινπ καο είλαη έλα ζχζηεκα πνπ ζα απνηειείηε απφ ηηο ίδηεο ππνκνλάδεο ζηελ ίδηα αθξηβψο ζέζε κε απηέο ηνπ κηθξνξνκπφη πνπ ζα ππάξρεη κέζα ζηνλ αζζελή. Σν ζχζηεκα ρεηξηζκνχ ζα έρεη πξνθαλψο θαηάιιειεο δηαζηάζεηο, ζαθψο κεγαιχηεξεο απφ ην κηθξν-ξνκπφη πνπ ζα ειέγρεη, έηζη ψζηε λα κπνξεί λα ην ρεηξηζηεί κε επθνιία ν ρεηξνπξγφο. Απηφο ν ηξφπνο ρεηξηζκνχ ζα δίλεη ηε δπλαηφηεηα ζην ρεηξνπξγφ λα γλσξίδεη αλά πάζα ζηηγκή ηε δηακφξθσζε ηνπ κηθξν-ξνκπνη. Δηθόλα 78. Σα ραξαθηεξηζηηθά ησλ ηξηώλ εηδώλ ππνκνλάδσλ ηνπ κηθξν-ξνκπόη 81

82 4.4 Πλατφόρμα εξομοίωςησ Γηα ηνλ ζρεδηαζκφ ηνπ κηθξν-ξνκπφη επηιέρζεθε αλάκεζα απφ δηάθνξεο ειεθηξνληθέο εθαξκνγέο πνπ έρνπλ αλαπηπρζεί γηα ηελ εμνκνίσζε ξνκπφη ην πξφγξακκα Webots PRO έθδνζε 6.0 απφ ηελ εηαηξία Cyberbotics Ltd (Εικόνα 79). Σν Webots είλαη έλαο 3D εμνκνησηήο ξνκπφη ν νπνίνο επηηξέπεη ζην ρξήζηε λα εμνκνηψζεη δηαθνξεηηθνχο ηχπνπο θηλνχκελσλ ξνκπφη, φπσο ξνκπφη πνπ θηλνχληαη ζε ξφδεο, ξνκπφη κε πφδηα ή αθφκα θαη ηπηάκελα ξνκπφη. Ο ρξήζηεο κπνξεί λα δεκηνπξγήζεη πνιχπινθνπο εηθνληθνχο θφζκνπο θαη λα εμνκνηψζεη ηα ξνκπφη κέζα ζε απηνχο. Ζ εθαξκνγή απηή παξέρεη ζην ρξήζηε κηα πιήξε βηβιηνζήθε πξνγξακκαηηζκνχ γηα λα πξνγξακκαηίζεη ηα ξνκπφη ηνπ (C, C++, JAVA, Python). Απφ ηα πξνγξάκκαηα ειεγθηψλ κπνξνχλ λα δηαβαζηνχλ ηηκέο απφ αηζζεηήξεο ή λα ζηαινχλ εληνιέο γηα παξάδεηγκα ζε θηλεηήξεο ηνπ ξνκπφη. Οη ειεγθηέο πνπ πξνγξακκαηίδεη ν ρξήζηεο κπνξνχλ λα κεηαβηβαζηνχλ ζε πξαγκαηηθά ξνκπφη φπσο ην Khepera, ην Hemisson ή ην LEGO Mindstorms. Σν πεξηβάιινλ εξγαζίαο ηνπ Webots απνηειείηε απφ 4 βαζηθά ηκήκαηα Α) Σν παξάζπξν εμνκνίσζεο πνπ βξίζθεηαη ζην θέληξν θαη ζην νπνίν πξνβάιινληαη φια ηα γξαθηθά ηνπ εηθνληθνχ πεξηβάιινληνο θαη ηνπ ξνκπφη. Δδψ ππάξρεη δπλαηφηεηα rendering κε απιά γξαθηθά θαη θσηηζκφ κε ζθηάζεηο ή πξνβνιή ησλ αληηθεηκέλσλ ζαλ Bounding Objects. Δπίζεο ζην επάλσ κέξνο βξίζθνληαη ηα πιήθηξα ειέγρνπ ηεο εμνκνίσζεο (Run, Stop, Step, Revert θιπ.) Β) Σν δέληξν ηδηνηήησλ ηνπ εηθνληθνχ πεξηβάιινληνο θαη ησλ ξνκπφη. Ο ζρεδηαζκφο ηνπ εηθνληθνχ θφζκνπ θαη ηνπ ξνκπφη γίλεηαη κέζα απφ εδψ κε VRML. Κάζε αξρηθφο θιάδνο αληηπξνζσπεχεη έλα αληηθείκελν ελψ ζηνπο θιάδνπο ηνπ θάζε αληηθεηκέλνπ ππάξρνπλ νη αληίζηνηρεο ηδηφηεηέο ηνπ. Σν Webots έρεη κηα έηνηκε βηβιηνζήθε απφ εμαξηήκαηα ξνκπνηηθήο κε ηηο αληίζηνηρεο ηδηφηεηέο ηνπο φπσο ζεξβνθηλεηήξεο, ζπζηήκαηα ζχλδεζεο, θάκεξεο, LED, πνκπνχο θιπ. Ο ρξήζηεο κπνξεί κέζα απφ έλα γξαθηθφ πεξηβάιινλ ηχπνπ δέλδξνπ λα κεηαβάιεη ηεο ηδηφηεηεο ηνπ θάζε εμαξηήκαηνο θαη λα ζρεδηάζεη δηθά ηνπ αληηθείκελα. Γ) Σνλ Editor πξνγξακκαηηζκνχ φπνπ ν ρξήζηεο πξνγξακκαηίδεη ηνπο ειεγθηέο ησλ ξνκπφη ζε κηα απφ ηηο γιψζζεο πξνγξακκαηηζκνχ πνπ ππνζηεξίδεη 82

83 ε εθαξκνγή. Πξφθεηηαη γηα έλαλ απιφ editor πνπ πξνζαξκφδεηαη αλάινγα κε ηε γιψζζα πνπ ρξεζηκνπνηεί ν ρξήζηεο ψζηε λα δηεπθνιχλεη ηνλ πξνγξακκαηηζκφ. Γ) Σελ θνλζφια πξνβνιήο κελπκάησλ φπνπ πξνβάιινληαη ηα κελχκαηα ειέγρνπ ηνπ πξνγξάκκαηνο θαη ηεο εμνκνίσζεο. Δδψ πξνβάιινληαη ηπρφλ κελχκαηα ιάζνπο ηνπ editor θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ compliling θαη building θαζψο θαη κελχκαηα πνπ εθηππψλνληαη ζην ζχζηεκα νζφλεο ηνπ ππνινγηζηή. Δηθόλα 79. Σν πεξηβάιινλ εξγαζίαο ηνπ Webots PRO 6.0 ( 83

84 4.5 χεδιαςμόσ Γηα ηνλ ζρεδηαζκφ ησλ ππνκνλάδσλ ηνπ κηθξν-ξνκπφη ρξεζηκνπνηήζακε βαζηθά ζρήκαηα πνπ ηνπ πξνζδίδνπλ κηα απιή κνξθνινγία θαη κπνξνχλ λα θαηαζθεπαζηνχλ ζρεηηθά εχθνια αλ δεκηνπξγεζεί πξαγκαηηθφ κνληέιν. ζα εμαξηήκαηα δηαζέηνπλ ηηο θπζηθέο ηδηφηεηεο θαη ηα ραξαθηεξηζηηθά πνπ αλαθέξνληαη ζηελ παξάγξαθν 4.3, απηά έρνπλ εηζαρζεί θαηάιιεια ζηνπο θιάδνπο ηδηνηήησλ θαη θπζηθήο (physics) ηνπ θάζε εμαξηήκαηνο θαη ειέγρνληαη απφ ηε κεραλή πξνζνκνίσζεο θπζηθήο ηνπ Webots. Σν ζψκα ηνπ ξνκπφη δεκηνπξγείηε απφ έλα παξαιιειεπίπεδν δηαζηάζεσλ 14mmx10mmx10mm θαη δπν θπιίλδξνπο χςνπο 10mm θαη δηακέηξνπ 5mm. Απηφ απνηειεί ην BODY_GROUP ηεο θάζε ππνκνλάδαο (Εικόνα 80). Δηθόλα 80. ρεδηαζκόο ππνκνλάδαο ζύλδεζεο Ο ζρεδηαζκφο ηνπ θάζε ζεξβνθηλεηήξα είλαη απιά ζρεκαηηθφο θαη δελ εμνκνηψλεη ηνλ πξαγκαηηθφ ζρεδηαζκφ ηνπ ζεξβνκνηεξ θαη ησλ εμαξηεκάησλ ηνπ. Ο θιάδνο κε ην πξφζζην ζχζηεκα ζεβνθηλεηήξσλ πεξηιακβάλεη ηνλ αξρηθφ θιάδν ηνπ πεξηζηξνθηθνχ ζεξβνκνηέξ κε εχξνο θίλεζεο 180 ν πνπ ηνλ νλνκάδνπκε servo απφ ηνλ νπνίν δεκηνπξγείηε ν θιάδνο ηνπ πεξηζηξνθηθνχ ζεξβνθηλεηήξα ησλ 360 ν πνπ νλνκάδεηαη FrontServo. Καη νη δχν ζεξβνθηλεηήξεο έρνπλ ηελ ηδηφηεηα servo ηχπνπ rotational. Απφ ηνλ servo δεκηνπξγείηε θαη έλαο θιάδνο γηα ηελ ζρεκαηηθή ηνπ αλαπαξάζηαζε κε ζρήκα παξαιιειεπίπεδν. Απφ ηνλ FrontServo δεκηνπξγείηαη θιάδνο γηα ηνλ ζρεδηαζκφ ηνπ κπξνζηηλνχ ζπζηήκαηνο ζχλδεζεο ην νπνίν ην νλνκάδνπκε front_connector θαη ζρεκαηηθά ην αλαπαξηζηνχκε κε θχιηλδξν πνπ έρεη πνιχ κηθξφ χςνο θαη κεγάιε ζρεηηθή δηάκεηξν έηζη ψζηε λα δίλεη ηελ εηθφλα θπθιηθνχ δίζθνπ. Ο ζρεδηαζκφο ηνπ νπίζζηνπ ζπζηήκαηνο ζεξβνκνηέξ αθνινπζεί ηελ ίδηα ινγηθή κε απηφλ ηνπ πξφζζηνπ ζπζηήκαηνο. Έηζη ν νπίζζηνο πεξηζηξνθηθφο 84

85 ζεξβνθηλεηήξαο νλνκάδεηαη servoback θαη απφ απηφλ δεκηνπξγείηαη ν πεξηζηξνθηθφο ζεξβνθηλεηήξαο RearServo. Σέινο απφ ηνλ RearServo παξάγεηαη ν θιάδνο ηνπ νπίζζηνπ ζπζηήκαηνο ζχλδεζεο κε ην φλνκα rear_connector. Οη ζρεκαηηθέο παξαζηάζεηο ηνπ νπίζζηνπ ζπζηήκαηνο ζεξβνθηλεηήξσλ θαη ζχλδεζεο είλαη φκνηεο κε απηέο ηνπ πξφζζηνπ ζπζηήκαηνο (Εικόνα 81). Δθηφο απφ ηνπο παξαπάλσ αξρηθνχο θιάδνπο ε ππνκνλάδα έρεη δχν αθφκα. Ο έλαο αληηπξνζσπεχεη ηνλ πνκπφ ηεο ππνκνλάδαο θαη παίξλεη ην φλνκα EmitterX θαη ν άιινο ηνλ δέθηε ηεο θαη νλνκάδεηαη ReceiverX. Ο πνκπφο θαη ν δέθηεο δελ παξνπζηάδνληαη ζην ξνκπφη κε θακία ζρεκαηηθή αλαπαξάζηαζε κηαο θαη ζεσξνχληαη εζσηεξηθνί θαη άξα κε νξαηνί. Δηθόλα 81. ρεδηαζκόο εμαξηεκάησλ ησλ ππνκνλάδσλ ζύλδεζεο 85

86 ηελ ππνκνλάδα κε ηελ ηδηφηεηα ελδνζθνπίνπ ππάξρνπλ κεξηθνί αθφκα θιάδνη ζην πξφζζην ζχζηεκα ζεξβνθηλεηήξα FrontServo, γηα ηελ πξνζνκνίσζε ησλ ζπζηεκάησλ θαηαγξαθήο εηθφλαο, θσηηζκνχ θαη αηζζεηήξα απφζηαζεο (Εικόνα 82). Έηζη δεκηνπξγνχληαη 2 θιάδνη γηα ηεο θάκεξεο πνπ παίξλνπλ ηα νλφκαηα CameraRight θαη CameraLeft θαη αλαπαξηζηνχληαη ζρεκαηηθά κε θπιίλδξνπο θαη θπζηθά έρνπλ ηελ ηδηφηεηα Camera. Οη άιινη 2 θιάδνη γηα ηα LED θσηηζκνχ έρνπλ ηελ ηδηφηεηα ηνπ PointLight θαη ζρεκαηηθή αλαπαξάζηαζε θψλνπ. Ο θιάδνο γηα ηνλ αηζζεηήξα απφζηαζεο ηχπνπ laser DistanceSensor αλαπαξηζηάηαη γξαθηθά κε κία κηθξή ζθαίξα θαη νλνκάδεηαη DistanceX. ηνλ γνληθφ θιάδν ηνπ FrontServo ππάξρεη θαη έλαο αθφκα θιάδνο πνπ αλαπαξηζηά έλα δίζθν (HoldDisk) πάλσ ζηνλ νπνίν ζηεξίδεηαη φιν ην ζχζηεκα θάκεξαο θαη LED. Ζ ππνκνλάδα θάκεξαο δηαζέηεη θη απηή ζχζηεκα ζχλδεζεο ζην πξφζζην ηκήκα ηεο φκνην κε πξφζζην ζχζηεκα ζχλδεζεο ησλ ππνλάδσλ ζχλδεζεο ( front_connector ). Δηθόλα 82. ρεδηαζκόο εμαξηεκάησλ ηεο ππνκνλάδαο θάκεξαο 86

87 Ζ ππνκνλάδα εξγαιείσλ δηαζέηεη ζην πξφζζην ηκήκα ηεο έλαλ αθφκα ζεξβνθηλεηήξα ν νπνίνο είλαη γξακκηθνχ ηχπνπ (linear servo) θαη παξάγεηαη απφ ηνλ θιάδν ηνπ FrontServo. O FrontServo πξνζνκνηψλεηαη κε έλα παξαιιειεπίπεδν θαη απφ ηνλ θιάδν ηνπ πξνβάινπλ 2 αθφκα θιάδνη πνπ αληηπξνζσπεχνπλ ηηο ζηαγφλεο ηεο ρεηξνπξγηθήο ιαβίδαο. Οη ζηαγφλεο είλαη ζεξβνθηλεηήξεο ηχπνπ rotational servo θαη παίξλνπλ ηα νλφκαηα LeftGrip θαη RightGrip αληίζηνηρα, ελψ ζρεκαηηθά αλαπαξηζηνχληαη κε παξαιιειεπίπεδα. Απφ ηελ LeftGrip δεκηνπξγείηαη έλαο αθφκα θιάδνο ν νπνίνο δηαζέηεη ηνλ αηζζεηήξα αθήο. Απηφο είλαη ηχπνπ Force TouchSensor, αλαγλσξίδεη δειαδή ηε δχλακε πνπ αζθείηαη ζην Ε άμνλά ηνπ θαη ζρεκαηηθά αλαπαξηζηάηαη κε έλα παξαιιειεπίπεδν (Εικόνα 83). Δηθόλα 83. ρεδηαζκόο εμαξηεκάησλ ππνκνλάδαο ρεηξνπξγηθώλ εξγαιείσλ ηε πξνζπάζεηα λα εμνκνηψζνπκε ην ζχζηεκα ειέγρνπ ηνπ NOMMRA δεκηνπξγήζακε έλα αθφκα ξνκπφη κε πνπ δηαζέηεη αθξηβψο ηηο ίδηεο ππνκνλάδεο φπσο ηνπ NOMMRA κφλν ζε κεγαιχηεξν κέγεζνο, ψζηε λα κπνξνχλ λα κεηαβιεζνχλ εχθνια απφ ηνλ ρεηξνπξγφ. Ο ζρεδηαζκφο είλαη αθξηβψο ν ίδηνο κφλν πνπ αιιάδνπλ ηα κεγέζε ζηα δηάθνξα ζπζηαηηθά-εμαξηήκαηα ηνπ ξνκπφη (Εικόνα 84). Φπζηθά δελ δηαζέηεη ηνπο αηζζεηήξεο απφζηαζεο θαη αθήο, νχηε θαη ην ζχζηεκα θαηαγξαθήο εηθφλαο κε ηα LED θσηηζκνχ. Γηαζέηεη φκσο επηπιένλ ελδεηθηηθέο ιπρλίεο LED ζε θάζε ππνκνλάδα γηα ηελ νπηηθή έλδεημε κεξηθψλ κελπκάησλ, φπσο γηα παξάδεηγκα ζηελ εθαξκνγή καο ηελ παξνπζία ή φρη θνληηλνχ ζπζηήκαηνο ζχλδεζεο. Οη ελδεηθηηθέο ιπρλίεο έρνπλ ηδηφηεηεο LED θαη νλνκάδνληαη LEDX θαη LEDXf κε θφθθηλε θαη κπιε έλδεημή αληίζηνηρα. Ζ ππνκνλάδα εξγαιείσλ δηαζέηεη κφλν ην LEDX κηαο θαη είλαη εμνπιηζκέλε κε νπίζζην κφλν ζχζηεκα ζχλδεζεο. 87

88 . Δηθόλα 84. Ρνκπνηηθό ζύζηεκα ρεηξηζκνύ-ειεγρνπ ηνπ NOMMRA Γηα ηελ εμνκνίσζε ηνπ πεξηβάιινληνο δεκηνπξγήζεθαλ κεξηθά θπζηθά εκπφδηα κε ραξαθηεξηζηηθά Solid πνπ πξνζνκνηψλνπλ κε απιά ζρήκαηα δνκέο ηεο πεξηηνλατθήο θνηιφηεηαο. Έηζη γηα παξάδεηγκα ηα έληεξα αληηπξνζσπεχνληαη ζρεκαηηθά απφ θπιίλδξνπο, ην ήπαξ απφ έλα παξαιιειεπίπεδν, ε ρνιεδφρνο θχζηε απφ κία ζθαίξα θαη ηα ζηνηρεία ηεο, θπζηηθή αξηεξία θαη θπζηηθφο πφξνο απφ θπιίλδξνπο (Εικόνα 85). Δπεηδή ζθνπφο ηεο εξγαζίαο καο είλαη λα κειεηήζνπκε ηελ θίλεζε ηνπ κηθξν-ξνκπφη θαη ηνλ ρεηξηζκφ ηνπ δελ εμνκνηψζεθαλ κε αθξίβεηα νη θπζηθέο ηδηφηεηεο ησλ ππνηηζέκελσλ ζπιάρλσλ. Δηθόλα 85. ρεκαηηθή αλαπαξάζηαζε γηα ηηο εληεξηθέο έιηθεο θαη ηε ρνιεδόρν θύζηε. 88

89 4.6 Προγραμματιςμόσ ελεγκτών Σν Webots δηαζέηεη φπσο αλαθέξζεθε editor πξνγξακκαηηζκνχ, ζηνλ νπνίν θαη γξάςακε φιν ηα πξνγξάκκαηά ησλ ειεγθηψλ (Controllers). Απφ ηηο γιψζζεο πξνγξακκαηηζκνχ πνπ δηαζέηεη ρξεζηκνπνηήζακε ηελ C ε νπνία είλαη απιή θαη εχρξεζηε γηα πξνγξακκαηηζκφ απιψλ ειεγθηψλ. Γηα λα ιεηηνπξγήζνπλ θαη λα εμνκνησζνχλ ηα ξνκπφη πξέπεη λα δηαζέηνπλ φπσο είλαη θπζηθφ θάπνηα εμαξηήκαηα-ειεγθηέο θαη λα αιιειεπηδξνχλ κε ηνλ ρξήζηε. Οη ειεγθηέο απηνί πξέπεη λα πξνγξακκαηηζηνχλ ψζηε λα ιεηηνπξγνχλ αλάινγα κε ηελ επηζπκία ηνπ θαηαζθεπαζηή. Ζ έλλνηα ησλ ειεγθηψλ ζην Webots είλαη πην επξεία θαη ζηε νπζία ειεγθηήο είλαη ην πξφγξακκα πνπ ειέγρεη κία κνλάδα ξνκπφη κε ηα εμαξηήκαηα ηεο. Ο πξνγξακκαηηζκφο έγηλε γηα ηνλ έιεγρν ηνπ κηθξν-ξνκπφη NOMMRA θαη ηνπ ξνκπφη-ρεηξηζηεξίνπ ηνπ. Έηζη γξάςακε 6 πξνγξάκκαηα γηα λα ειέγρνπκε ηηο 6 δηαθνξεηηθέο κνλάδεο ξνκπφη, δειαδή ηηο 3 βαζηθέο ππνκνλάδεο ηνπ NOMMRA θαη ηηο 3 βαζηθέο ππνκνλάδεο ηνπ ζπζηήκαηνο ρεηξηζκνχ. Ζ ινγηθή ηνπ πξνγξακκαηηζκνχ ήηαλ λα γίλνληαη νη θηλήζεηο ηνπ NOMMRA αλάινγα κε ηηο εληνιέο πνπ ζα ιακβάλεη απφ ην ζχζηεκα ρεηξηζκνχ. Δπίζεο ην ζχζηεκα ρεηξηζκνχ ζα ιακβάλεη δεδνκέλα γηα ηελ παξνπζία ζπζηεκάησλ ζχλδεζεο απφ ην NOMMRA. Οη αηζζεηήξεο θαη ε θάκεξεο ζα ζηέιλνπλ απιά δεδνκέλα ζε έλα ππνζεηηθφ ζχζηεκα ειέγρνπ ηχπνπ monitor. Γηα ηελ απηνκαηνπνηεκέλε θίλεζε πξνγξακκαηίζηεθαλ 5 αιγφξηζκνη. Δπίζεο ν ρεηξνπξγφο ζα έρεη ηε δπλαηφηεηα λα ζηέιλεη άκεζεο εληνιέο γηα θίλεζε ησλ ππννκάδσλ αιιά κηα λα δεκηνπξγεί έλαλ επηζπκεηφ ζρεκαηηζκφ θαη έπεηηα λα ζηέιλεη ζήκα ζην κηθξν-ξνκπφη λα ιάβεη ηε ίδηα δηάηαμε. Κάζε πξφγξακκα ρσξίζηεθε ζε ηξεηο βαζηθέο δνκέο, ηηο αξρηθέο απαξαίηεηεο δειψζεηο κεηαβιεηψλ θαη βηβιηνζεθψλ, ηηο δηάθνξεο ππνξνπηίλεο θαη ηελ θχξηα ξνπηίλα. ια έγηλαλ αλάινγα κε ηνλ ηξφπν πνπ θαζνξίδεη ην Webots γηα ηε δνκή ησλ πξνγξακκάησλ ησλ controllers. 89

90 4.7 Ελεγκτέσ ρομπότ ςυςτήματοσ χειριςμού Ο ειεγθηήο γηα ηελ ππνκνλάδα ζχλδεζεο θνξηψλεη αξρηθά ηηο βηβιηνζήθεο γηα ηνπο βαζηθνχο ηχπνπο ησλ ειεγθηψλ ηνπ ξνκπφη θαη θαζνξίδεη ην βήκα θχθινπ ηνπ ξνκπφη ζε 32 milisec. Δπίζεο δειψλνληαη νη κεηαβιεηέο γηα ηα νλφκαηα ησλ δηαθφξσλ εμαξηεκάησλ ειέγρνπ θαη θαζνιηθέο κεηαβιεηέο. ηνλ ειεγθηή ηεο ππνκνλάδαο ζχλδεζεο ηνπ ξνκπνηηθνχ ρεηξηζηεξίνπ νξίδνληαη εθηφο ησλ άιισλ θαη δπν static const double ε F θαη ε A πνπ ζα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκφ ηεο θίλεζεο. Οη ειεγθηέο ησλ ππνκνλάδσλ ηνπ ξνκπνηηθνχ ρεηξηζηεξίνπ ειέγρνπλ φιεο ηηο θηλήζεηο ηνπ κηθξν-ξνκπνη. Έηζη φιεο νη ππνξνπηίλεο γηα ηελ επηζπκεηή θίλεζε βξίζθνληαη ζην πξφγξακκα ησλ ειεγθηψλ ησλ ππνκνλάδσλ ηνπ ρεηξηζηεξίνπ. Ζ ππνξνπηίλα Worm() γηα ηελ θίλεζε ηνπ κηθξν-ξνκπφη δίθελ ζθψιεθα ρξεζηκνπνηεί κηα καζεκαηηθή ζπλάξηεζε εκηηφλνπ ε νπνία κεηαβάιιεηαη αλάινγα κε ην id ηεο θάζε ππνκνλάδαο θαη ην ρξφλν. Σν id ηεο θάζε ππνκνλάδαο παξάγεηαη ζηελ θχξηα ξνπηίλα αλάινγα κε ν φλνκά ηεο θαη κπνξεί λα πάξεη ηηκέο ζηελ εμνκνίσζή καο απφ 0 έσο 8. Ζ ζπλάξηεζε wb_servo_set_position ηεο βηβιηνζήθεο servo.h είλαη απηή ηνπ ηνπνζεηεί ηνλ άμνλα ηνπ θάζε ζεξβνκνηέξ αλάινγα κε ην δεισκέλν φλνκά ηνπ ζηε ζρεηηθή ζέζε ηνπ. 90

91 Ζ ππνξνπηίλα WormCam() γηα ηελ θίλεζε ηνπ NOMMRA δίθελ ζθψιεθα κε ηελ πξψηε ππνκνλάδα αλαζεθσκέλε. Έρεη ηελ ίδηα ινγηθή ηνπ αιγνξίζκνπ κε ηελ παξαπάλσ. Δδψ φκσο ιακβάλεηαη ππφςε ε ζέζε ησλ πξψησλ ππνκνλάδσλ (θάκεξαο ή εξγαιείσλ) ψζηε λα γίλεη νκαιή ε θίλεζε ρσξίο λα έξρνληαη νη κνλάδεο απηέο ζε επαθή κε ην έδαθνο. Ζ θίλεζε ηνπ κηθν-ξνκπφη πξνο ηα πίζσ επηηπγράλεηαη κε ηελ ελεξγνπνίεζε ηνπ ζεξβνκνηεξ ζε πκηηνλνεηδή θίλεζε. ηελ νπζία είλαη ν ίδηνο αιγφξηζκνο κε απηψλ ηεο ππνξνπηίλαο Worm() κφλν πνπ ελεξγνπνηείηαη αιιά κε αληίζεηε θάζε. Ζ ππνξνπηίλα πνπ ζέηεη ζε νπίζζηα θίλεζε ην NOMMRA νλνκάδεηαη WormBack(). Μηα ρξήζηκε δνκή ηνπ κηθξν-ξνκπφη είλαη απηή ηεο ζχκπηπμεο ηνπ. Απηφ ρξεηάδεηαη θπξίσο ζηε πεξίπησζε πνπ ζπγθξαηείηε κε ηε βνήζεηα εμσηεξηθψλ καγλεηψλ ζην πξφζζην ηνίρσκα ηεο πεξηηνλατθήο θνηιφηεηαο. Ο αιγφξηζκνο ζέηεη φια ηα αξρηθά ζεξβνκνηεξ εχξνπο 180 ν ζε νξζή γσλία, ζην κέγηζην πιάγην δειαδή ηεο θίλεζήο ηνπο. Ζ ππνξνπηίλα κε ηνλ παξαπάλσ αιγφξηζκν είλαη ε Zip() Άιιε κηα ρξήζηκε ππνξνπηίλα είλαη ε Zero() κε ηελ νπνίν ζέηνληαη φιεο νη ππνκνλάδεο ζηελ αξρηθή ζέζε ηνπο. ινη νη ζεξβνθηλεηήξεο παίξλνπλ ηε ζέζε 91

92 κεδέλ. Απηή ε ππνξνπηίλα ρξεηάδεηαη γηα ηελ αξρηθνπνίεζε ηεο ζέζεο ηνπ κηθξνξνκπνη θαηά ηελ αιιαγή ηξφπνπ θίλεζεο. Ζ Disconnect() είλαη κηα απιή ππνξνπηίλα πνπ δίλεη εληνιή ζηα ζπζηήκαηα ζχλδεζεο ησλ ππνκνλάδσλ λα απνζπλδεζνχλ. ηελ πξαγκαηηθφηεηα νη ππνκνλάδεο ηνπ ρεηξηζηεξίνπ δελ απνζπλδένληαη παξά κφλν ζηέιλεηαη ε εληνιή γηα απνζχλδεζε ζηηο ππνκνλάδεο ηνπ κηθξν-ξνκπνη. Δηζη ηα ξνκπνη ζα κπνξνχζαλ λα απνζπλδεζνχλ ζηνλ γαζηξεληεξηθφ ζσιήλα κεηά ην ηέινο ηεο επέκβαζεο θαη λα ηειηθά λα εμέιζνπλ απφ ηνλ νξγαληζκφ κε ηελ αθφδεπζε. Ζ απνζηνιή ησλ δεδνκέλσλ γίλεηαη κε ηνλ πνκπφ κε ηελ εληνιή ηνπ wb_emitter_send ηεο βηβιηνζήθεο emitter.h. Δπίζεο κεηά ηελ εληνιή ζχλδεζεο δίλεηαη εληνιή λα ζβήζνπλ ηα ελδεηθηηθά LED κε ηελ εληνιή wb_led_set ηεο βηβιηνζήθεο led.h. Παξφκνηα ε ππνξνπηίλα Connect() ζηέιλεη κέζσ ηνπ πνκπνχ ζήκα γηα ζχλδεζε φισλ ηνλ ππνκνλάδσλ ηνπ κηθξν-ξνκπνη πνπ έρνπλ ζην πεδίν ηνπ παξνπζία ζπζηήκαηνο ζχλδεζεο. Ζ απνζηνιή ηεο ηξέρνπζαο ζέζεο ησλ ζεξβνθηλεηήξσλ γίλεηαη κέζσ ηνπ πνκπνχ απφ ηελ ππνξνπηίλα EmitMessage(). Σα δεδνκέλα απφ ηελ ζέζε ηνπ θάζε ζεξβνκνηεξ ζψδνληαη ζε κηα κεηαβιεηή. Ο αιγφξηζκνο κεηαηξέπεη ζε κήλπκα ην φλνκα κε ηε ζέζε ηνπ θάζε ζεξβνκνηεξ θαη ην κήκλπκα απνζηέιιεηαη κέζν ηνπ πνκπνχ ζην κηθξν-ξνκπνη. 92

93 Ζ θχξηα ξνπηίλα ηνπ ειεγθηή ηεο ππνκνλάδαο ζχλδεζεο ηνπ ρεηξηζηεξίνπ έρεη ηε βαζηθή δνκή πνπ ζέηεη ην Webots ζηνπο ειεγθηέο ηνπ. Έηζη αξρηθά αξρηθνπνηείηαη ην ξνκπφη κεηά ππάξρεη κηα ξνπηίλα γηα ηελ εχξεζε ηνπ id αλάινγα κε ην φλνκα ηεο ππνκνλάδαο θαη θαηφπηλ δηαβάδνληαη νη ζπζθεπέοεμαξηήκαηα ηεο θάζε ππνκνλάδαο ηνπ ξνκπφη, απηφ γίλεηαη κε ηελ εληνιή wb_robot_get_device. Οξηζκέλεο ζπζθεπέο γηα λα δψζνπλ ηα δεδνκέλα ηνπο ζην ρξήζηε πξέπεη πξψηα ηεζνχλ ζε ιεηηνπξγία κε εληνιέο πνπ πεξηέρνπλ ην ηίηιν _enable_. Δπίζεο θαζνξίδεηαη ην θαλάιη εθπνκπήο θαη ιήςεο ζε θάζε ππνκνλάδα αλάινγα κε ην id ηεο. Όζηεξα νξίδνληαη νη κεηαβιεηέο πνπ είλαη απαξαίηεηεο γηα ηε ρξήζε θάπνηνλ ζπλαξηήζεσλ θαη ελεξγνπνηείηαη ε ρξήζε πιεθηξνινγίνπ κε ηελ εληνιή wb_robot_keybord_enable ψζηε λα δίλνληαη εληνιέο κε ην πάηεκα ελφο 93

94 θνπκπηνχ. To απνηέιεζκα ηνπ παηήκαηνο θάπνηνπ θνπκπηνχ ζα απνζεθεχεηαη ζηε κεηαβιεηή key. Δδψ αξρίδεη ν θχξηνο θαη απαξαίηεηνο βξφγρνο γηα ηε ιεηηνπξγία ηνπ ξνκπφη ζην Webots. Αξρηθά κέζα ζην βξφγρν ειέγρεηαη αλ ν ρεηξηζκφο γίλεηαη κε ην πιεθηξνιφγην ή φρη απφ ην γεγνλφο φηη ν ρξήζηεο παηάεη έλα νπνηνδήπνηε θνπκπί. Έηζη ην ζχζηεκα ππαθνχεη ζε εληνιέο πνπ πξνέξρνληαη απφ ην πιεθηξνιφγην. Αλάινγα κε ην θνπκπί πνπ παηά ν ρξήζηεο πξαγκαηνπνηείηαη θαη κία δηαδηθαζία θαη δίλεηαη θαη ε αλάινγε ελεκέξσζε κέζσ κελχκαηνο νζφλεο. Αλ ν ρξήζηεο παηήζεη : «1» : ηέιλεηαη ζην κηθξν-ξνκπφη κήλπκα κε ηηο ηξέρνπζεο ζέζεηο ησλ ζεξβνκνηεξ. «0»: Ζ δνκή ηνπ κηθξν-ξνκπφη αξρηθνπνηείηαη «3»: Ζ ππνκνλάδεο απνζπλδένληαη «9»: Ο έιεγρνο γπξλά ζηα ρεηξηζηήξηα ησλ ζεξβνθηλεηήξσλ θαη απνζηέιιεηαη κήλπκα κε ηελ ηξέρνπζα ζέζε ηνπο ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν ή κεηά απφ εληνιή ηνπ ρξήζηε. «UP Key»: Κίλεζε πξνο ηα κπξνζηά δίθελ ζθψιεθα «DOWN Key»: Κίλεζε πξνο ηα πίζσ δίθελ ζθψιεθα «LEFT Key»: Κίλεζε πξνο ηα κπξνζηά δίθελ ζθψιεθα κε πξνζηαζία ηεο πξφζζηαο ππνκνλάδαο 94

95 «RIGHT Key»: πζπείξσζε ηεο δνκήο ηνπ κηθξν-ξνκπφη Παξαθάησ ν δέθηεο ηεο ππνκνλάδαο ηνπ ξνκπφη ρεηξηζηεξίνπ ιακβάλεη ην κήλπκα απφ ην πνκπφ ηνπ κηθξν-ξνκπφη πνπ ηνλ ελεκεξψλεη αλ ππάξρεη ζχζηεκα ζχλδεζεο ζην πεδίν ηνπ θαη αλ λαη ελεξγνπνηεί ηελ αλάινγε ελδεηθηηθή ιπρλία(ledx θφθθηλε γηα ην νπίζζην ζχζηεκα ζχλδεζεο θαη LEDXf κπιε γηα ην 95

96 πξφζζην). Ζ δηαδηθαζία ιήςεο κελχκαηνο γίλεηαη ζε παθέηα. Έηζη ν δέθηεο δηαβάδεη ηα παθέηα κε ηε ζεηξά πνπ έξρνληαη (εληνιέο wb_receiver_get_queue_length θαη wb_receiver_get _data) ηα απνθσδηθνπνηεί θαη εθηειεί ηηο αλάινγεο εληνιέο. Οη ειεγθηέο ησλ 2 άιισλ ππνκνλάδσλ,θάκεξαο θαη εξγαιείσλ, ηνπ ζπζηήκαηνο ρεηξηζηεξίνπ έρνπλ παξφκνηα δνκή κε κεξηθέο αιιαγέο. Ζ ππνξνπηίλα δελ εθηειεί θίλεζε ζε ζπλάξηεζε κε ην ρξφλν αιιά απιφο βάδεη ην πξφζζην ζχζηεκα ζεξβνθηλεηήξα ζε κηα ζέζε αζθαιείαο γηα ηελ νκαιή θίλεζε ηνπ κηθξν-ξνκπνη. Ζ ππνξνπηίλα WormCam() έρεη έλαλ αιγφξηζκν γηα ηελ νκαιή κεηαβνιή ηεο ζέζεο ηεο θάκεξαο ψζηε λα ππάξρεη θαιφ νπηηθφ πεδίν θαηά ηε θίλεζε. κνηα είλαη θαη ε ππνξνπηίλα ζηνλ ειεγθηή ηεο ππνκνλάδαο εξγαιείσλ ηνπ ξνκπνηηθνχ ρεηξηζηεξίνπ. 96

97 Ζ ππνξνπηίλεο Disconnect() θαη Connect() ελεξγνπνηνχλ κφλν ην νπίζζην ζχζηεκα ζχλδεζεο ζηελ ππνκνλάδα εξγαιείσλ κηαο θαη δελ δηαζέηεη απηή ε ππνκνλάδα πξφζζην ζχζηεκα ζχλδεζεο. ηελ ππνξνπηίλα EmitMessage() απνζηέιινληαη δεδνκέλα θαη ηηο ζέζεηο ηνπ γξακκηθνχ ζεξβνκνηέξ θαζψο θαη ησλ ζεξβνκνηέξ ηνλ ζηαγφλσλ ηνπ ρεηξνπξγηθνχ εξγαιείνπ. ηελ θχξηα ξνπηίλα αξρηθνπνηνχληαη νη επηπιένλ ζεξβνθηλεηήξεο κε ηνπο νπνίνπο είλαη εμνπιηζκέλε ε ππνκνλάδα εξγαιείσλ. ηνλ βαζηθφ βξφγρν ηνπ ειεγθηή ηεο ππνκνλάδαο εξγαιείσλ θαίλεηαη πσο ε ζέζε πνπ ιακβάλεη θάζε θνξά ε δεμηά ζηαγφλα ηνπ ρεηξνπξγηθνχ εξγαιείνπ είλαη ε αληίζεηε ηεο ζέζεο ηεο αξηζηεξήο ζηαγφλαο. Δπίζεο ζηνλ αιγφξηζκν απνθσδηθνπνίεζεο κπλεκάησλ ιακβάλνληαη κπλήκαηα απφ ηνπ αηζζεηήξεο απφζηαζεο θαη αθήο ηα νπνία εθηππψλνληαη ζηελ νζφλε. 97

98 4.8 Ελεγκτέσ ςυςτήματοσ μικρο-ρομπότ Ο ειεγθηήο γηα ηηο ππνκνλάδεο ηνπ NOMMRA θνξηψλεη αξρηθά ηηο βηβιηνζήθεο γηα ηνπο βαζηθνχο ηχπνπο ησλ ειεγθηψλ ηνπ ξνκπφη θαη θαζνξίδεη ην βήκα θχθινπ ηνπ ξνκπφη ζε 32 msec. Δπίζεο δειψλνληαη νη κεηαβιεηέο γηα ηα νλφκαηα ησλ δηαθφξσλ εμαξηεκάησλ ειέγρνπ θαη θαζνιηθέο κεηαβιεηέο. ηνλ ειεγθηή γηα ηελ ππνκνλάδα ηεο θάκεξα δειψλνληαη επηπιένλ ηα νλφκαηα γηα ηηο θάκεξεο, ηα ζπζηήκαηα θσηηζκνχ θαη ηνλ αηζζεηήξα απφζηαζεο. ηελ θχξηα ξνπηίλα αξρηθνπνηνχληαη νη ζπζθεπέο θαη νξίδνληαη θάπνηεο κεηαβιεηέο. Ζ θχξηα ξνπηίλα ηνπ ειεγθηή ηεο ππνκνλάδαο ζχλδεζεο ηνπ NOMMRA έρεη ηε βαζηθή δνκή πνπ ζέηεη ην Webots ζηνπο ειεγθηέο ηνπ. Αξρηθνπνηείηαη ην ξνκπφη θαη κεηά ππάξρεη κηα ξνπηίλα γηα ηελ εχξεζε ηνπ id αλάινγα κε ην φλνκα ηεο ππνκνλάδαο. Καηφπηλ δηαβάδνληαη νη ζπζθεπέοεμαξηήκαηα ηεο θάζε ππνκνλάδαο ηνπ ξνκπφη θαη θαζνξίδεηαη ην θαλάιη εθπνκπήο θαη ιήςεο ζε θάζε ππνκνλάδα αλάινγα κε ην id ηεο. 98

99 ηελ ππνκνλάδα θάκεξαο αξρηθνπνηνχληαη θαη ελεξγνπνηνχληαη επηπιένλ νη 2 θάκεξεο θαη ν αηζζεηήξαο απφζηαζεο. ηελ ππνκνλάδα εξγαιείσλ ππάξρεη επηπιένλ έλαο γξακκηθφο ζεξβνθηλεηήηξαο θαη 2 πεξηζηξνθηθνί ζεξβνθηλεηήξεο γηα ηηο ζηαγφλεο ηνπ ρεηξνπξγηθνχ εξγαιείνπ θαζψο θαη έλαο αηζζεηήξαο αθήο. Ο βαζηθφο βξφγρνο πεξηιακβάλεη αξρηθά ηνλ αιγφξηζκν εθπνκπήο ηνπ κελχκαηνο πξνο ην ξνκπφη ρεηξηζκνχ κε ηα δεδνκέλα απφ ηελ παξνπζία ή φρη θάπνηνπ ζπζηήκαηνο ζχλδεζεο εληφο πεδίνπ. ην βαζηθφ βξφγρν βξίζθνληαη θαη νη εληνιέο γηα ηελ απνζηνιή ηνπ κελχκαηνο κε ηηο ηηκέο ησλ αηζζεηήξσλ απφζηαζεο θαη αθήο απφ ηνλ πνκπφ ησλ ππνκνλάδσλ ζηνλ δέθηε ηνπ ξνκπφη ρεηξηζκνχ. ηε ζπλέρεηα ιακβάλεηαη ζε παθέηα, κε ηε βνήζεηα ησλ θαηάιιεισλ ζπλαξηήζεσλ ηνπ Webots, ην κήλπκα απφ ην ξνκπφη ρεηξηζκνχ θαη 99

100 απνθσδηθνπνηείηαη ψζηε λα εθηειεζηνχλ απφ ην κηθξν-ξνκπφη νη θαηάιιειεο εληνιέο γηα ηελ θίλεζε ή γηα ηε ζχλδεζε θαη απνζχλδεζε ησλ ζπζηεκάησλ ζχλδεζεο. Ο πνκπφο ηεο ππνκνλάδαο εξγαιείσλ δέρεηαη επηπιένλ κελχκαηα γηα ηε ζέζε πνπ πξέπεη λα ιάβνπλ νη ζεξβνθηλεηήξεο ηεο γξακκηθήο θίλεζεο θαη ησλ ζηαγφλσλ. 100

101 4.9 ύνδεςη υπομονάδων Οη ππνκνλάδεο ηνπ κηθξν-ξνκπνη δηαζέηνπλ ζπζηήκαηα ζχλδεζεο (connector) ηχπνπ ειεθηξνκαγλήηε ειεγρφκελεο ζχλδεζεο/απνζχλδεζεο κε 4 ζεκεία επαθήο πνπ πεξηγξάθζεθαλ ζηηο πξνεγνχκελεο παξαγξάθνπο. Δθηφο απφ ηελ ππνκνλάδα εξγαιείσλ πνπ είλαη εμνπιηζκέλε κε έλα κφλν ζχζηεκα ζχλδεζεο ην νπνίν βξίζθεηαη ζηε νπίζζηα πιεπξά ηεο, φιεο νη άιιεο ππνκνλάδεο έρνπλ θαη ζηηο δχν πιεπξέο ηνπο ζπζηήκαηα ζχλδεζεο. Ζ ινγηθή γηα ηε ιεηηνπξγία ηνπ NOMMRA είλαη ε ηνπνζέηεζε ησλ ππνκνλάδσλ ζε ζεηξά θαη ν ζρεκαηηζκφο ελφο ρξεζηηθνχ κηθξν-ξνκπφη. Αλ ππνζέζνπκε φηη νη ππνκνλάδεο ζα εηζέιζνπλ ζηνλ αζζελή κέζσ θαηάπνζεο ηφηε απηέο πξέπεη λα θαηαπνζνχλ κε ζπγθεθξηκέλε ζεηξά ψζηε λα γίλεη ε ζχλδεζή ηνπο κέζα ζην ζηνκάρη κε ηνλ επηζπκεηφ ηξφπν. Αξρηθά ηα αλάινγα ζπζηήκαηα ζχλδεζεο ζα είλαη κε θαηάζηαζε απηφκαηεο ζχδεπμεο έηζη ψζηε κφιηο βξεζεί ζην πεδίν ζχλδεζεο ε αλάινγε ππνκνλάδα λα πξαγκαηνπνηεζεί ζχλδεζε. Σν κηθξνξνκπνη ηφηε εθπέκπεη ζήκα πξνο ην ξνκπνη ρεηξηζκνχ θαη ελεξγνπνηνχληαη νη αλάινγεο ελδεηθηηθέο ιπρλίεο. ηαλ φια είλαη ζηελ επηζπκεηή θαηάζηαζε ην NOMMRA είλαη ζε ζέζε λα ιεηηνπξγήζεη πιήξσο. Δπεηδή ε θάζε ππνκνλάδα μερσξηζηά δελ δηαζέηεη ελεξγεηηθφ κεραληζκφ θίλεζεο γηα λα γίλεη ε ζχδεπμε ηνπο κέζα ζην ζηνκάρη πξέπεη λα βξεζνχλ παζεηηθά κέζα ζην καγλεηηθφ πεδίν ηνπ ζπζηήκαηνο ζχλδεζεο κηα άιιεο ππνκνλάδαο γηα λα επηηξαπεί ε ζχλδεζε ηνπο. Σν πγξφ πεξηβάιινλ θαη νη πεξηζηαιηηθέο θηλήζεη ηνπ γαζηξεληεξηθνχ ζπζηήκαηνο ίζσο βνεζνχλ ζηε δηαδηθαζία ζχλδεζεο. Απηφο ν ηξφπνο γεληθά θαηαλαιψλεη ρξφλν απφ ηελ φιε δηαδηθαζία αιιά έηζη νη ππνκνλάδεο κπνξνχλ λα παξακέλνπλ κηθξέο θαη λα κελ είλαη εμνπιηζκέλεο κε παξαπάλσ εμαξηήκαηα πνπ ζα θαηαλαιψλνπλ ελέξγεηα. Πάλησο ζηε πεξίπησζε πνπ ν αζζελήο έρεη ιάβεη λάξθσζε ηφηε ην NOMRA κπνξεί λα εηζέιζεη δηα ηνπ ζηφκαηνο ήδε ζπλαξκνινγεκέλν, γεγνλφο πνπ ζα απνηειεί κάιινλ ηε ζπλεζέζηεξε πεξίπησζε. Αθφκα νη ππνκνλάδεο κπνξνχλ λα βνεζεζνχλ αλά δχν απφ εμσηεξηθνχο καγλήηεο ψζηε λα έξζνπλ ζε ζσζηή απφζηαζε κεηαμχ ηνπο. 101

102 Αλ ζέινπκε λα εηζάγνπκε ην ΝΟΜΜRA απφ άιιε θπζηθή νπή φπσο ηνλ θφιπν ή ηνλ πξσθηφ ηφηε απηφ κπνξεί λα είλαη εθ ησλ πξνηέξσλ ζπλαξκνινγεκέλν έμσ απφ ηνλ αζζελή ζηε επηζπκεηή κνξθή. Οη ζπλδέζεηο ζα έρνπλ γίλεη εχθνια ζε ειεγρφκελν πεξηβάιινλ ππφ άκεζε φξαζε. ε θάζε πεξίπησζε ε ζχλδεζε ησλ ππνκνλάδσλ γηα ηε ζπλαξκνιφγεζε ηνπ κηθξν-ξνκπφη είλαη απαξαίηεηε πξνυπφζεζε γηα ηε ρξεζηηθή ιεηηνπξγία ηνπ. Αθνκα ε δπλαηφηεηα απνζχλδεζεο ησλ ππνκνλάδσλ είλαη ζεκαληηθή γηα ηελ πεξίπησζε πνπ ν ρεηξνπξγφο ζα ήζειε γηα παξάδεηγκα λα αθήζεη ηηο ππνκνλάδεο κεηά ην ηέινο ηεο επέκβαζε λα εμέιζνπλ απφ ηνλ νξγαληζκφ κε ηελ αθφδεπζε. Καηά ηελ εμνκνίσζε ζχλδεζεο νη ππνκνλάδεο είραλ αξρηθά ηα ζπζηήκαηα ζχλδεζήο ηνπο ελεξγνπνηεκέλα. Έηζη εάλ βξίζθνληαλ δχν ππνκνλάδεο εληφο ηνπ πεδίνπ ζχλδεζεο ηφηε απηέο ζπλδένληαλ απηφκαηα (Εικόνα 86). Απηφ είρε φκσο ζαλ απνηέιεζκα νξηζκέλεο θνξέο λα ζπλδεζνχλ νη ππνκνλάδεο κε κε επηζπκεηή ζεηξά θαη λα ρξεηάδεηαη απνζχλδεζε κε πάιη πξνζπάζεηα ζχλδεζεο. Γεληθά πάλησο ε εμ αξρήο επηηπρία νξζήο ζχλδεζεο είλαη ζρεηηθά κηθξή εάλ ηνπνζεηεζνχλ ηαπηφρξνλα ζην ίδην πεξηβάιινλ πνιιέο ππνκνλάδεο. Σν γεγνλφο φηη θάζε ζχζηεκα ζχλδεζεο κπνξεί λα ζπδεπρζεί κφλν κε ην αληίζηνηρφ ηνπ, δειαδή ην πξφζζην κε ην νπίζζην θαη αληίζεηα βνήζεζε ζην λα κελ ζπλελσζνχλ ίδηα ηκήκαηα ησλ ππνκνλάδσλ, πξάγκα πνπ ζα απέβαηλε ζε ζνβαξή αιινίσζε ηεο θηλεηηθφηεηαο ηνπ κηθξν-ξνκπφη Δηθόλα 86. ύλδεζε ππνκνλάδσλ 102

103 4.10 Δυνατότητεσ χειριςμού Ο ρεηξηζκφο ηνπ κηθξν-ξνκπφη γίλεηαη δηακέζνπ ηνπ ξνκπφη ρεηξηζκνχ. Τπάξρνπλ 3 επηινγέο γηα ηνλ έιεγρν ηνπ NOMMRA. ηε πξψηε, ε ζέζε πνπ δίλεη ν ρεηξνπξγφο ζε θάζε ππνκνλάδα ηνπ ρεηξηζηεξίνπ κεηαδίδεηαη άκεζα ζην κηθξνξνκπφη ην νπνίν ιακβάλεη αθξηβψο ηε ίδηα (Εικόνα 87). ε άιιε πεξίπησζε ν ρεηξνπξγφο δίλεη κηα επηζπκεηή δνκή ζην ξνκπφη ρεηξηζκνχ θαη κεηά κε ην πάηεκα ελφο θνπκπηνχ κεηαδίδνληαη ηαπηφρξνλα φιεο νη ζέζεηο ησλ επηκέξνπο ππνκνλάδσλ θαη έηζη ην κηθξν-ξνκπφη ιακβάλεη ηειηθά ηε δνκή ηνπ ξνκπφη ρεηξηζκνχ. Σέινο ππάξρνπλ κεξηθέο έηνηκεο απηνκαηνπνηεκέλεο θηλήζεηο πνπ κεηαδίδνληαη ζην κηθξν-ξνκπφη φηαλ ν ρεηξνπξγφο ηηο ελεξγνπνηήζεη παηψληαο ηα θαηάιιεια θνπκπηά. Ζ ρξήζε ηνπ ξνκπφη ρεηξηζκνχ δίλεη ηε δπλαηφηεηα ζην ρεηξνπξγφ λα γλσξίδεη θάζε ζηηγκή ηε δνκή πνπ έρεη ην κηθξν-ξνκπφη κέζα ζηε πεξηηνλατθή θνηιφηεηα ρσξίο ν ίδηνο λα ην βιέπεη. Οη θάκεξεο ηνπ κηθξν-ξνκπνη δελ είλαη δπλαηφ κπνξνχλ λα θάλνπλ ιήςε απφ φιν ην κηθξνξνκπφη θάζε θνξά πνπ ν ρεηξνπξγφο ζα ζέιεη λα αιιάμεη ηε δνκή ηνπ γηα λα πεηχρεη κηα θαιχηεξε νπηηθή γσλία ή λα ηνπνζεηήζεη ζε άιιε ζέζε ηα ρεηξνπξγηθά ηνπ εξγαιεία. Αθφκα ην ξνκπφη ρεηξηζκνχ βνεζά ην ρεηξνπξγφ λα δνθηκάζεη δηάθνξεο δνκέο ρσξίο λα αιιάδεη άκεζα ηε δνκή ηνπ κηθξν-ξνκπφη θαη λα δίλεη εληνιή γηα ηελ αιιαγή δνκήο κφλν φηαλ ην επηζπκεί. Δδηθά ηα ρεηξνπξγηθά εξγαιεία ζα κπνξνχζαλ λα ειεγρζνχλ κε άιιν ζχζηεκα ρεηξηζκνχ παξφκνην ίζσο κε απηφ πνπ ρξεζηκνπνηεί ζήκεξα ην ξνκπφη da Vinci. Ο ρεηξηζκφο ηνπ ΝΟΜΜRA ζα κπνξεί ζεσξεηηθά λα γίλεη θαη κε ηε βνήζεηα εμσηεξηθψλ καγλεηψλ νη νπνίνη ζα ζπγθξαηνχλ ην νπξαίν ηκήκα ηνπ θαη ζα κπνξνχλ λα ην θαζνδεγήζνπλ άκεζα ζην επηζπκεηφ ζεκείν ηνπ πξφζζηνπ ηνηρψκαηνο ηεο πεξηηνλατθήο θνηιφηεηαο (ζχζηεκα MAGS) (Εικόνα 88). 103

104 Δηθόλα 87. Όκνηα δνκή ηνπ ξνκπόη ρεηξηζκνύ θαη ηνπ κηθξν-ξνκπνη Δηθόλα 88. Σν κηθξν-ξνκπόη ζε ζύζηεκα MAGS 104

105 4.11 Δυνατότητεσ κίνηςησ Ζ ζεκαληηθφηεξε ηδηφηεηα ηνπ κηθξν-ξνκπνη NOMMRA είλαη ε δπλαηφηεηα ηνπ λα πξαγκαηνπνηεί θηλήζεηο. Οη ππνκνλάδεο ζπλδένληαη κεηαμχ ηνπο θαη ζπλαξκνινγνχλ έλα αξζξσηφ κηθξν-ξνκπφ κε ζρήκα ζθψιεθα. Σν ζρήκα απηφ είλαη βνιηθφ γηα ρξήζε ζηε ρεηξνπξγηθή NOTES αθνχ ην ξνκπνηηθφ ζχζηεκα πξέπεη λα εηζέιζεη απφ ζηελέο ζρεηηθά νπέο νη νπνίεο ζπλερίδνπλ κέζα ζην αλζξψπηλν ζψκα ζε ζηελνχο απινχο φπσο ν νηζνθάγνο, ην παρχ έληεξν, ν θφιπνο θιπ. Μέζα ζε απηφ ηνλ πεξηνξηζκέλν ρψξν ε πην άξηηα δνκή γηα λα εηζρσξήζεη έλα αληηθείκελν είλαη θπιηλδξηθή, δειαδή κήθνο κεγαιχηεξν ηνπ πιάηνπο θαη θακππισκέλεο πιεπξέο. Ζ θίλεζε ηνπ ξνκπφη είλαη ζπλέπεηα ηνπ ζρήκαηφο ηνπ θαη έηζη ε θίλεζε δίθελ ζθψιεθα είλαη ε θαηαιιειφηεξε. Παξφια απηά θαζψο ε θχξηα εξγαζία ζα γίλεηαη ζε κηα κεγάιε θαη άλεηε θνηιφηεηα, απηή ηνπ πεξηηνλαίνπ, ην ξνκπφη πξέπεη λα κπνξεί λα θαηαιακβάλεη θαηάιιειεο δνκέο ψζηε λα ζηαζεξνπνηείηε θαη λα εξγάδεηαη κε αζθάιεηα ζην ρεηξνπξγηθφ πεδίν. Ζ θίλεζε πξνο ηα εκπξφο επηηπγράλεηαη κε ηελ ελαιιαγή ηεο ζέζεο ηνπ πξφζζηνπ ζεξβνθηλεηήξα ζε ζρέζε κε ην ρξφλν θαη ζρέζε κε ηε ζέζε πνπ θαηέρεη ε ππνκνλάδα ζηε δνκή ηνπ κηθξν-ξνκπφη. ηελ πξαγκαηηθφηεηα δεκηνπξγείηαη κηα εκηηνλνεηδήο ελαιιαγή ζηε ζέζε ησλ ππνκνλάδσλ πνπ επηηξέπεη ηελ θίλεζε πξνο ηε πξφζζηα θαηεχζπλζε ηνπ ξνκπφη (Εικόνα 89). Ζ θίλεζε γίλεηαη κε ζρεηηθά αξγφ ξπζκφ αιιά είλαη ηθαλνπνηεηηθή θαη ζίγνπξα επηηπγράλεηαη θαιχηεξα φζν κεγαιχηεξνο είλαη ν ζπληειεζηήο ηξηβήο. ην γαζηξεληεξηθφ ζσιήλα,ζηνκάρη ή έληεξν, ζα βνεζνχλ πνιχ ζηελ θίλεζε νη θπζηθέο πηπρψζεηο πνπ απμάλνπλ ηνλ ζπληειεζηή ηξηβήο θαη βνεζνχλ ζηελ κεηαβίβαζε ηεο θίλεζεο. Σν κηθξφ-ξνκπφη ήηαλ ηθαλφ λα θηλεζεί πάλσ ζε αλψκαιε επηθάλεηα πνπ ζα κπνξνχζε λα πξνζνκνηάδεη ηα έληεξα ή ηηο πηπρψζεηο ηνπ ζηνκάρνπ. Ζ θίλεζε γίλεηαη πην νκαιή θαη κε κεγαιχηεξε επηηπρία φηαλ ην κηθξνξνκπφη απνηειείηαη απφ πεξηζζφηεξεο απφ 4 ππνκνλάδεο, ελψ είλαη ζρεδφλ αδχλαηε φηαλ απνηειείηε απφ 3 ή ιηγφηεξεο. Ζ πξνο ηα πίζσ θίλεζε δίθελ ζθψιεθα επηηπγράλεηαη κε ηελ ελεξγνπνίεζε ηνπ νπίζζηνπ ζπζηήκαηνο ζεξβνκνηεξ. Αλ θαη ε θίλεζε απηή ζέηεη ην πξφβιεκα ηεο αζθάιεηαο κηαο θαη δελ 105

106 ππάξρεη νπηηθή επαθή κε ην ρψξν πίζσ απφ ηε θάκεξα εληνχηνηο είλαη ρξήζηκε θπξίσο γηα ηα κηθξν-ξνκπφη πνπ ιεηηνπξγνχλ ζαλ ρεηξνπξγηθά εξγαιεία. Δηθόλα 89. Κίλεζε δίθελ ζθώιεθα ηαλ γίλεηαη πξνζπάζεηα ην κηθξν-ξνκπνη λα ιάβεη ηε δνκή πνπ επηζπκεί ν ρεηξνπξγφο παξαηεξήζεθε φηη ζε αξθεηέο πεξηπηψζεηο ελψ επηηπγράλεηαη απηφ κε επθνιία ην ξνκπνη αιιάδεη ζέζε ιφγν πξνζθξνχζεσλ κε ηα γχξσ αληηθείκελαζπιάρλα. Έηζη ν ρεηξνπξγφο ζα πξέπεη λα είλαη πξνζεθηηθφο ζην ρεηξηζκφ γηαηί ελψ γλσξίδεη επαθξηβψο ηε δνκή ηνπ κηθξν-ξνκπφη δελ είλαη ζε ζέζε λα γλσξίδεη θαη ηε ζέζε πνπ απηφ έρεη ιάβεη ή ζα ιάβεη κέζα ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα (Εικόνα 90). Παξφια απηά έρνληαο ζα γλψκνλα ηελ εηθφλα απφ ηελ ελδνζθνπηθή θάκεξα κπνξεί λα πξνζαλαηνιηζηεί ζσζηά. Δηθόλα 90. Όκνηα δνκή ησλ ξνκπόη ρεηξηζκνύ θαη NOMMRA αιιά δηαθνξεηηθή ζέζε. Πνιχ θαιή θίλεζε θαη ιεηηνπξγηθφηεηα είρε ην ξνκπνηηθφ ζχζηεκα φηαλ ιεηηνπξγνχζε κε ζηαζεξή ηελ νπξαία ππνκνλάδα ηνπ φπσο ζα ζπλέβαηλε αλ ρξεζηκνπνηνχζακε ζχζηεκα εμσηεξηθψλ καγλεηψλ θαη ζηαζεξνπνηνχζακε ην ξνκπφη ζην πξφζζην ηνίρσκα ηεο πεξηηνλατθήο θνηιφηεηαο. ε απηή ηε πεξίπησζε φκσο πξέπεη λα ζεβφκαζηε θάπνηα φξηα ζηηο θηλήζεηο ησλ ππνκνλάδσλ γηαηί νη ζπλδέζεηο απφ ηηο πην απνκαθξπζκέλεο ππνκνλάδεο κπνξεί λα θνπνχλ ιφγν ηνπ ππνθείκελνπ βάξνπο. 106

107 Γεληθά ε ρξήζε κεγάινπ αξηζκνχ ππνκνλάδσλ πξφζδηδε ζην κηθξνξνκπφη πην πνιχπινθεο δνκέο θαη πεξηζζφηεξεο δπλαηφηεηεο θίλεζεο, ζέηεη φκσο ζε θίλδπλν ηα ζπιάρλα λα εγθισβηζηνχλ αλάκεζα ζηηο πνιιέο αξζξψζεηο ηνπ ξνκπφη (Εικόνα 91). Σν κηθξν-ξνκπφη πνπ έρεη ζαλ θχξηα ππνκνλάδα απηή ησλ εξγαιείσλ ρξεηάδεηαη ηνπιάρηζηνλ 4 ππνκνλάδεο ζχλδεζεο γηα λα επηηχρνπκε ηθαλνπνηεηηθφ έιεγρν ηνπ ρεηξνπξγηθνχ εξγαιείνπ. Δηθόλα 91. Γνκή ιεηηνπξγίαο ηνπ κηθξν-ξνκπόη απνηεινύκελν από 6 ππνκνλάδεο (ελδνζθόπην, ιαβίδα) Σν κηθξν-ξνκπνη αθνινπζεί πηζηά ηηο εληνιέο πνπ απνζηέιιεη ην ξνκπφη ρεηξηζκνχ, ε θίλεζή ηνπ φκσο εμαξηάηαη θαη απφ ηελ αιιειεπίδξαζε ηνπ κε ηα εζσηεξηθά φξγαλα θαη επεξεάδεηαη απφ ηελ θηλεηηθφηεηά ηνπο, ηελ ειαζηηθφηεηα θαη ηε δνκή ηνπο. Γχζηπρνο ζηελ πεξηηνλατθή θνηιφηεηα ηα ζπιάρλα δελ είλαη αθίλεηα φξγαλα φπσο είλαη γηα παξάδεηγκα ν εγθέθαινο, αιιά κεηαθηλνχληαη αθελφο ιφγσ ησλ πεξηζηαιηηθψλ θηλήζεσλ θαη ηεο βαξχηεηαο θαη αθεηέξνπ ιφγσ ησλ αλαπλεπζηηθψλ θηλήζεσλ. 107

108 4.12 Παροχή πληροφοριών ςτο χρήςτη Ο ρεηξνπξγφο πξέπεη λα έρεη θάζε ζηηγκή ηνλ πιήξε έιεγρν ηνπ κηθξνξνκπφη. Σν ξνκπνη ρεηξηζκνχ είλαη έλα θαιφ βνήζεκα κηαο θαη δίλεη ηε δπλαηφηεηα ζηνλ ρξήζηε λα γλσξίδεη ηε πξαγκαηηθή δνκή ηνπ κηθξν-ξνκπνη. Πάλσ ζην ξνκπνη ρεηξηζκνχ ππάξρνπλ επίζεο ελδεηθηηθέο ιπρλίεο LED πνπ ελεξγνπνηνχληαη φηαλ ζην πεδίν ηνπ ζπζηήκαηνο ζχλδεζεο βξεζεί αλάινγν ζχζηεκα (Εικόνα 92). Σα LED είλαη δχν ζε θάζε ππνκνλάδα θαη αληηπξνζσπεχνπλ ην πξφζζην θαη ην νπίζζην ζχζηεκα ζχλδεζεο. Σν νπίζζην ζχζηεκα ηνπ κηθξν-ξνκπφη ελεξγνπνηεί, κέζσ κελχκαηνο πνπ απνζηέιιεηαη απφ ηνλ πνκπφ ηνπ, ην νπίζζην LED θφθθηλνπ ρξψκαηνο ηνπ ξνκπφη ρεηξηζκνχ. Σν πξφζζην ζχζηεκα ζχλδεζεο ηνπ NOMMRA ελεξγνπνηεί ην πξφζζην LED ρξψκαηνο κπιε. Ζ ππνκνλάδα γηα ηα ρεηξνπξγηθά εξγαιεία δηαζέηεη κφλν νπίζζην LED αθνχ ζηελ αληίζηνηρε ππνκνλάδα ηνπ κηθξν-ξνκπφη ππάξρεη κφλν νπίζζην ζχζηεκα ζχλδεζεο. Δηθόλα 92.Δλεξγνπνίεζε LED γηα Απνπζία/ Παξνπζία ζπζηήκαηνο ζύλδεζεο εληόο πεδίνπ ε θάζε πάηεκα πιήθηξνπ θάπνηνπ θνπκπηνχ απφ ηνλ ρξήζηε απνηππψλεηαη ζηε νζφλε κήλπκα πνπ ελεκεξψλεη γηα ηελ αλάινγε ελεξγνπνίεζε θαη απνζηνιή θάπνηαο ζεηξάο εληνιψλ (Εικόνα 93). Δηθόλα 93. ηελ θνλζόια κελπκάησλ αλαγξάθεηαη ην όλνκα ηηο ππνκνλάδαο θαη ε εληνιή πνπ δόζεθε Σν κηθξν-ξνκπφη δηαζέηεη έλαλ αηζζεηήξα απφζηαζεο ηχπνπ laser νπνίνο είλαη ηνπνζεηεκέλνο πάλσ ζηελ ππνκνλάδα θάκεξαο. Ο αηζζεηήξαο απηφο εθπέκπεη κηα αθηίλα laser θφθθηλε θαη κεηξά ηελ απφζηαζε απφ ην ζεκείν εθπνκπήο ηεο κέρξη ην ζεκείν επαθήο κε θάπνην καθξηλφ αληηθείκελν. Σν απνηέιεζκα είλαη κηα ηηκή αλάινγε ηεο απφζηαζεο ε νπνία απνζηέιιεηαη κε 108

109 κήλπκα απφ ηνλ πνκπφ ηνπ κηθν-ξνκπφη ζην ξνκπφη ρεηξηζκνχ θαη ελ ζπλερεία ηππψλεηαη ζηε νζφλε ειέγρνπ (Εικόνα 94). Δηθόλα 94. Δλεκέξσζε ηνπ ρξήζηε από ηνλ αηζζεηήξα απόζηαζεο. Ζ ππνκνλάδα εξγαιείσλ ηνπ κηθξν-ξνκπφη είλαη εμνπιηζκέλε κε έλαλ αηζζεηήξα αθήο πνπ βξίζθεηαη αλάκεζα ζηηο ζηαγψλεο ηνπ εξγαιείνπ. Ο αηζζεηήξαο απηφο κεηξά ηε δχλακε πνπ αζθείηε πάλσ ηνπ ζε Newton θαη ελ ζπλερεία ε ππνκνλάδα κέζν ηνπ πνκπνχ ηεο ζηέιλεη κήλπκα ζην ξνκπφη ρεηξηζκνχ θαη ε ηηκή πξνβάιιεηαη ζηελ νζφλε (Εικόνα 95). Δηθόλα 95. Δλεκέξσζε ηνπ ρξήζηε από ηνλ αηζζεηήξα αθήο. Οη θάκεξεο πνπ δηαζέηεη ην ζχζηεκα εμνκνηψλνληαη κε απιφ ηξφπν ρσξίο ηελ πξαγκαηηθή απνζηνιή ζήκαηνο εηθφλαο. Έηζη ελψ έρνπκε ηε δπλαηφηεηα ζηελ εμνκνίσζε λα βιέπνπκε ηελ εηθφλα πνπ ζπιιακβάλνπλ νη θάκεξεο δελ ππάξρεη θάπνηνο αιγφξηζκνο γηα ηελ απνζηνιή ηνπ ζήκαηνο βίληεν. Απηφ έγηλε αθελφο γηα λα απνθχγνπκε ηελ επηθφξηηζε ηνπ ππνινγηζηηθνχ ζπζηήκαηνο ζην νπνίν ηξέρακε ηελ εμνκνίσζε κε επηπιένλ έξγν θαη αθεηέξνπ γηαηί νη αιγφξηζκνη θαη ηα ζπζηήκαηα εθπνκπήο-ιήςεο είλαη γλσζηά. Δηθόλα 96. Πξνβνιή ηεο εηθόλαο από ηελ δεμηά θαη αξηζηεξή θάκεξα ηνπ ελδνζθνπηθνύ κηθξν-ξνκπόη 109