Symulatory chirurgii małoinwazyjnej

• Autorzy: Małota Z. , Nawrat Z. , Sadowski W.

Warianty tytułu

EN

Minimally invasive surgery simulation, training station

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Współczesna medycyna wymaga od lekarzy sprawnego korzystania z nowych technik chirurgicznych. Chirurgia laparoskopowa pomimo wielu zalet ma ograniczenia związane przede wszystkim z utrudnionym dostępem do wybranych narządów jamy brzusznej oraz ograniczonym ruchem narzędzia. Proste czynności manualne takie jak szycie czy cięcie wykonywane laparoskopowo są o wiele trudniejsze i pracochłonne, dlatego wymagają dodatkowego szkolenia. Symulatory stają się ważną, integralną częścią szkolenia chirurgicznego i w sposób zasadniczy wpływają na przebieg, czas trwania operacji oraz powikłania śródoperacyjne. W Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii już od wielu lat powstają unikalne stanowiska treningowe, które z powodzeniem są wykorzystywane do nauki nowych technik operacyjnych w czasie warsztatów chirurgicznych BioMedTech Silesia. Stanowiska treningowe operacji laparoskopowych wymagają jak najwierniejszego odwzorowania zarówno geometrii pola operacyjnego jak i właściwości fizycznych naturalnych tkanek. Procedurę przygotowania takich specjalistycznych symulatorów należy rozpocząć od analizy anatomii i właściwości fizycznych modelowanych organów oraz doboru materiałów potrzebnych do ich odtworzenia. W artykule przedstawiono możliwości zastosowania tworzyw sztucznych w symulatorach chirurgii małoinwazyjnej zarówno w celu modelowania anatomii ciała, modelowania właściwości fizycznych naturalnych tkanek jak i umożliwienia interakcji między narzędziami i tkankami podczas podstawowych czynności manualnych wykonywanych w czasie operacji.

EN

In endoscopic surgery skill acquisition many of the initial challenges are related to a loss of depth perception, the fulcrum effect and the use of new, different instruments. Simulation is a promising technology as a tool for endoscopic training and new kind of surgical tools introducing education. Foundation of Cardiac Surgery Development (FCSD) is known as a research centre for surgical robotics. The Robin Heart robot and mechatronics tools are being developed for the first clinical application. FCSD is also a partner now in Stiff Flop project focused on a new kind of robot which is bio-inspired by octopus anatomy. To support the educational process, the virtual operating room for planning the surgery and training station have been prepared by FCSD Biocybernetics Laboratory team. Organized over 12 years in FCSD Surgical Workshop created possibilities for testing our devices and to improving educational methodology for training young adepts in surgery. The most important in obtaining the appropriate surgical simulation is creation of the quasi natural geometry of surgical scene and physical characteristics of used materials. Simulators and training models fall into three broad categories: virtual reality (VR) trainers, box or mechanical trainers and biological models for testing and training surgery have been designed and used. The procedures of preparation of these specialized devices started form analysis of anatomy and physical characteristics of operated tissue. In the next step artificial materials have been chosen for preparation of the appropriate model. In the article the authors show the process of producing the surgical training stations and few examples of the latest realized specialized devices. The paper presents the possibilities of application of artificial materials in simulators to allow realistic interactions between surgical instruments and soft tissues, including deformations during basic manual operations like cutting or sewing. These platforms allow geometric modelling of the body anatomy, but also the modeling of the physical properties of the living tissues.

Słowa kluczowe

PL

symulatory chirurgii małoinwazyjnej; platformy testowe; medyczne fantomy; badania materiałowe

EN

minimally invasive simulators; benchmark platform; medical phantom; materials research

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 17, no. 126
• Strony: 2--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Małota Z.

• Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religi, ul. Wolności 345a, 41-800 Zabrze

autor

Nawrat Z.

• Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religi, ul. Wolności 345a, 41-800 Zabrze

autor

Sadowski W.

• Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religi, ul. Wolności 345a, 41-800 Zabrze

Bibliografia

• [1] Sturm L., et al.: Surgical simulation for training: Skillstransfer to the operating room. ASERNIP-S Report No. 61. Adelaide, South Australia: ASERNIP-S, July 2007.
• [2] Tsuda S., Scott D.: Surgical skills training and simulation. Curr Probl Surg 46 (2009) 271-370.
• [3] Querleu D., Chevallier L., Chapron M., et al.: Complications de la coeliochirurgie gynecologique. J Obstet Gynecol 1 (1993) 57-65.
• [4] Cisler J., Martin J.: Logistical Considerations for Endoscopy Simulators. Gastrointestinal Endoscopy Clinics of North America 16(3) (2006) 565-575.
• [5] Delingette H., Ayache N.: Creating a simulator for training physicians to perform minimally invasive surgica procedures. COMMUNICATIONS OF THE ACM; 48, No. 2 (2005).
• [6] Lai E.C., Tang C.N., Li M.K.: Robot-assisted laparoscopic hemihepatectomy: Technique and surgical outcomes. Int Journal Surg 10 (2012) 11-15.
• [7] Schneider C.M., Peng P.D., et al.: Robot-assisted laparoscopic ultrasonography for hepatic surgery. Surgery 151(5) (2012) 756-762.
• [8] Giulianotti P.C., Coratti A. Sbrana F., Addeo P., Bianco F.M., Buchs N.C., Annechiarico M., Benedetti E.: Robotic liver surgery: Results for 70 resections. Surgery 149(1) (2011) 29-39.
• [9] Luca F., Cenciarelli S., Valvo M., Pozzi S., Faso F.L., et al.: Full Robotic Left Colon and Rectal Cancer Resection: Technique and Early Outcome. Annals of Surgical Oncology 16(5) (2009) 1274-1278.
• [10] Delingette H., Ayache N.: Hepatic surgery simulation. COMMUNICATIONS OF THE ACM February 2005/Vol. 48, No. 2.
• [11] Drasin T., Dutson E., Gracia C.: Use of a robotic system as surgical first assistant in advanced laparoscopic surgery. J Am Coll Surg. 199(3) (2004) 368-373.
• [12] Dolghi O., Strabala K.W., Wortman T.D., Goede M.R., Farritor S.M., Oleynikov D.: Miniature in vivo robot for laparoendoscopic single-site surgery. Surg Endosc. 25(10) (2011) 3453-3458.

Uwagi

PL

Przedstawione badania zostały wykonane w ramach 7 programu ramowego UE STIFF-FLOP (STIFFness controllable Flexible and Learn-able Manipulator for surgical OPerations - Elastyczny, o kontrolowanej sztywności i uczący się manipulator do operacji). Autorzy chcieliby również podziękować M. Jakubowskiemu oraz A. Klisowskiemu za wsparcie techniczne w trakcie realizacji tego projektu.