Fin dagli albori della chirurgia robotica, pionieri e ricercatori hanno sognato di eseguire interventi chirurgici su grandi distanze. Nella seconda metà del ventesimo secolo, la NASA e le forze armate statunitensi iniziarono a ricercare lo sviluppo di nuove tecnologie per i chirurghi lontani da ambienti pericolosi [1].
I primi progressi nei sistemi teleoperati hanno lasciato il posto al robot PUMA 200 per biopsie cerebrali guidate da TC nel 1985 [2]. Un importante passo avanti è arrivato con il sistema robotico ZEUS, che è stato approvato per la chirurgia generale nel 1998 [2]. Lo sviluppo continuò e nel 2000 fu lanciato il Da Vinci Surgical System (Intuitive Surgical, Sunnyvale, CA) [2].
I progressi tecnologici hanno aperto la strada all’inclusione della telemedicina in chirurgia. Questi progressi sono iniziati con la telepresenza, in cui il sito operativo remoto viene presentato in modo naturale, provocando una sensazione di presenza [3]. La ricerca ha continuato a dimostrare l’efficacia del telementoring, in cui un chirurgo esperto può “guidare” un tirocinante attraverso una procedura, utilizzando la tecnologia delle telecomunicazioni [4].
Infine, rispetto alla telepresenza e al telementoring, la telechirurgia remota è quella in cui un chirurgo primario opera su un paziente situato a distanza. Sebbene esistano gli elementi hardware fondamentali necessari per la telechirurgia a distanza, il campo clinico della chirurgia a distanza rimane agli inizi. Questa revisione sistematica si concentra sulle applicazioni pubblicate della telechirurgia remota negli esseri umani.
| Metodi |
È stata condotta una revisione sistematica di tutta la letteratura in lingua inglese disponibile per valutare le esperienze cliniche nella telechirurgia remota negli esseri umani. PubMed, EMbase, Inspec & Compendex e Web of Science sono stati consultati il 2 agosto 2021, cercando articoli contenenti le parole chiave: telesurgery , remote telesurgery , chirurgia a lunga distanza . lunga distanza) e telerobotica (telerobotica).
Per selezionare gli articoli sono stati utilizzati i seguenti criteri di inclusione:
(1) i soggetti nei casi dovevano essere esseri umani (pazienti vivi o cadaveri);
(2) il chirurgo operante e il paziente dovevano trovarsi in luoghi diversi, separati da più di 1 chilometro;
(3) quel medico esterno doveva essere il chirurgo principale del caso; e
(4) l’articolo doveva riportare esplicitamente l’uso di una tecnica telerobotica remota.
Sono stati utilizzati i seguenti criteri di esclusione:
(1) articoli che contenevano esclusivamente esperimenti su animali; e
(2) articoli incentrati sulla telepresenza o sul telementoring.
In questo studio non sono state incluse revisioni sistematiche o meta-analisi. I titoli degli articoli e gli abstract sono stati esaminati per verificarne la pertinenza in base ai criteri di inclusione. I riferimenti di ciascun articolo sono stati controllati per individuare gli studi rilevanti e per identificare gli articoli considerati ammissibili, e sono stati revisionati i manoscritti integrali. Due autori hanno rivisto in modo indipendente ciascun articolo in ciascuna fase e i disaccordi sono stati risolti mediante discussione reciproca.
| Risultati |
La ricerca iniziale nel database ha restituito 2339 articoli dopo aver rimosso i duplicati. Due revisori hanno identificato in modo indipendente 24 articoli che potenzialmente soddisfacevano i criteri di inclusione e questi sono stati poi ricercati nel testo completo.
Sedici articoli sono stati esclusi a causa della mancanza di contenuti originali, dell’attenzione alle procedure sperimentali o della vicinanza del chirurgo primario al sito del paziente. Otto articoli qualificati per essere inclusi nella revisione sistematica, dal 2001 al 2020.
Il primo articolo risale al 2001, quando Bauer et al. hanno descritto una procedura di accesso renale in cui il chirurgo operante si trovava a Baltimora, nel Maryland, mentre il paziente si trovava a più di 7000 chilometri di distanza a Roma, in Italia [5]. Utilizzando un robot PAKY ( accesso percutaneo del rene ), collegato ad una semplice linea telefonica del vecchio sistema, sono riusciti a ottenere con successo l’accesso percutaneo in meno di 20 minuti. La latenza del segnale non è stata misurata o segnalata.
Nel 2002, Marescaux et al. hanno riportato la prima colecistectomia laparoscopica transatlantica assistita da robot, in un caso noto come “Operazione Lindberg” [6]. Il chirurgo operatorio e il sistema chirurgico robotico (ZEUS, Computer Motion, California) sono stati collegati tramite una rete terrestre in fibra ottica ad alta velocità (France Telecom/Equant). Si tratta dell’intervento chirurgico più lungo pubblicato, con circa 14.000 km di distanza, e hanno riportato un ritardo totale di 155 ms. La procedura è stata completata in 54 minuti, senza alcuna complicazione.
Nel 2005, Anvari et al. hanno esplorato il ruolo della chirurgia telerobotica remota in 21 casi eseguiti tra la McMaster University, Hamilton, Ontario , e il North Bay General Hospital , Northern Ontario, Canada [7]. I chirurghi hanno eseguito questi interventi laparoscopici tra febbraio e dicembre 2003, utilizzando il sistema di microarticolazioni ZEUS TS (Computer Motion, California), collegato ad un protocollo Internet di rete privata virtuale. Il ritardo di andata e ritorno variava tra 135 e 140 ms e non si sono verificate complicazioni intraoperatorie maggiori.
Successivamente Anvari riportò altri 22 casi verificatisi sulla stessa rete tra la McMaster University e il Northern Ontario General Hospital . Il ritardo temporale riportato variava da 135 a 150 ms, ma è stato notato che una latenza superiore a 200 ms richiede che il chirurgo rallenti per evitare un superamento[8].
Tian et al. ha descritto l’uso della chirurgia telerobotica a lunga distanza in cardiologia. Il gruppo ha riportato cinque interventi percutanei sull’arteria coronaria con assistenza telerobotica, eseguiti a una distanza di 32 km [10]. Utilizzando un sistema robotico CorPath GRX (Corindus Robotics, Waltham, MA, USA), le procedure sono state eseguite senza complicazioni, con un ritardo temporale osservato di 53 ms.
Gli ultimi due articoli inclusi in questa recensione riguardavano una connessione tramite reti 5G. Tian et al. connesso a una rete 5G (China Telecom e Huawei Technologies Co, Ltd.) e non ha riportato ritardi di rete o eventi avversi intraoperatori [11]. Acemoglu et al. ha eseguito una procedura microchirurgica laser su un cadavere, utilizzando un nuovo robot chirurgico connesso alla rete di accesso radio 5G . A 15 km di distanza, gli autori hanno riportato una latenza massima di andata e ritorno di 280 ms [13].
| Discussione |
La chirurgia remota telerobotica, sebbene introdotta più di due decenni fa, è ancora agli inizi.
Le preoccupazioni relative alla sicurezza, ai costi e alla latenza hanno limitato la crescita e il perseguimento della telechirurgia remota. Precedenti revisioni hanno valutato lo stato della chirurgia robotica, la sua adozione nelle specialità chirurgiche e il suo potenziale utilizzo in contesti chirurgici remoti, ma nessuna si è concentrata su applicazioni puramente cliniche [3,13]. Includendo tre manoscritti pubblicati dopo quelle revisioni contemporanee, gli autori hanno trovato solo 8 articoli sottoposti a revisione paritaria che riportavano un totale di 73 casi di chirurgia telerobotica.
Varie piattaforme robotiche sono state utilizzate per la telechirurgia umana. L’esperienza più pubblicata proviene dalla piattaforma Zeus. Per quanto onnipresente sia l’uso clinico attuale della piattaforma Da Vinci, non è stata impiegata per la telechirurgia umana remota.
Sono stati impiegati diversi metodi di comunicazione del segnale e la tendenza recente è quella di utilizzare una rete 5G. Gli sforzi per descrivere i metodi tecnici dopo la storica operazione Lindberg sono stati preziosi [14], ma rimane una grande opportunità per descrivere, ottimizzare e standardizzare i moderni metodi di comunicazione. È interessante notare che la latenza del segnale più alta (280 ms) in questa recensione è stata segnalata quando è stata utilizzata una rete 5G su una distanza di 15 km.
La rete 5G è un insieme complesso di transazioni di dati tra dispositivi locali e fornitori di servizi di telecomunicazioni nazionali. In definitiva, il throughput e la latenza dipenderanno dalla parte più debole della catena di transazioni tra il sito locale e quello remoto. Poiché il 5G è un protocollo di trasmissione dati a corto raggio, l’infrastruttura per realizzare una rete 5G completa su una vasta area geografica è enorme e quindi realizzare una rete di qualsiasi distanza significativa che funzioni esclusivamente sul 5G sarebbe irrealistico. a breve termine come servizio; i fornitori forzerebbero invariabilmente i percorsi del traffico attraverso infrastrutture più vecchie.
Inoltre, i fornitori di servizi hanno il pieno controllo dell’allocazione della larghezza di banda e sebbene i livelli di priorità siano generalmente assegnati per dividere la larghezza di banda disponibile per tutto il traffico (ad esempio le reti militari hanno un’alta priorità mentre quelle residenziali hanno una priorità bassa), tali priorità vengono negoziate dal governo e da ciascun fornitore di telecomunicazioni. , e un impegno simile per le priorità della telemedicina implicherebbe una significativa pressione nazionale sulle società di telecomunicazioni. Nel frattempo, potresti immaginare che semplicemente non avresti una trasmissione così costantemente stabile, con conseguenti latenze e variabilità maggiori di tali latenze.
È risaputo che la latenza provoca un significativo deterioramento delle prestazioni delle attività, ma non c’è consenso su quale sia una quantità sicura o accettabile di latenza del segnale per gli interventi telerobotici remoti. Ci sono più errori e le attività richiedono più tempo quando i chirurghi lavorano in condizioni ritardate [15,20]. Le latenze inferiori a 200 ms possono essere ideali [21], ma è stato segnalato un peggioramento a 135 ms [22] e anche con ritardi di soli 50 ms [23,24].
Sebbene sia stata segnalata una telechirurgia robotica di successo con una latenza compresa tra 450 e 900 ms [17], la chirurgia con una latenza superiore a 700 ms potrebbe non essere fattibile [21,25]. Oltre al lavoro sui modelli di base delle attività chirurgiche [20], è necessario analizzare le prestazioni con attività di chirurgia robotica più clinicamente rilevanti nel tempo. Sfortunatamente, la latenza non è ben caratterizzata nella letteratura preclinica e clinica di telechirurgia.
Gli studi futuri dovrebbero riconoscere che la latenza del segnale non è statica e che cambia nel corso di una procedura. La maggior parte delle pubblicazioni di telechirurgia misura solo la latenza media del segnale. La varianza, o il grado di fluttuazione del tempo di ritardo, non viene mai menzionata, né viene mai menzionato il suo impatto su un intervento chirurgico.
Nel 2003, Butner e Ghodoussi hanno sottolineato che “poiché è in gioco la vita umana, le questioni relative alla sicurezza, al rilevamento degli errori e al funzionamento a prova di errore sono di grande importanza” nella telechirurgia robotica. [14]. La sicurezza è direttamente correlata ai problemi di latenza del segnale e gli autori ritengono che costituisca il principale ostacolo alla crescita della telechirurgia remota.
È stato dimostrato che il feedback tattile [26], la visualizzazione predittiva della realtà aumentata [27] e il ridimensionamento del movimento compensatorio [20] migliorano le prestazioni chirurgiche in modelli sperimentali, ma c’è una scarsità di lavoro volto a combattere la latenza. il segnale. Ad oggi, non esistono studi clinici sulla chirurgia telerobotica remota che testino interventi potenzialmente sicuri.
Esistono molti altri ostacoli chiave alla telechirurgia remota che meritano un’attenta considerazione, ma esulano dall’ambito di questo lavoro. Questi includono cose come sfide con la localizzazione e la mappatura e l’ottimizzazione della trasmissione del segnale. Resta da definire anche il processo di approvazione delle tecnologie di telechirurgia robotica, trattandosi di un ambito nuovo.
È necessario un lavoro futuro nel campo della telechirurgia remota per comprendere meglio i parametri di latenza e progettare e testare tecnologie volte a garantire la sicurezza. Al di là di questo parametro di riferimento obbligatorio per la sicurezza, c’è molto lavoro da fare nella formazione dei chirurghi e delle attrezzature, nella gestione dei costi e del valore, nella mitigazione del rischio e negli ambiti medico-legali.
Quando si affrontano studi di telechirurgia a distanza dovrebbero essere seguiti metodi trasparenti e onesti. Esistono alcune linee guida stabilite dalla Society of American Gastrointestinal and Endoscopic Surgeons (SAGES), che consigliano che la chirurgia telerobotica venga eseguita sotto la stretta supervisione dell’Institutional Review Board, con un’attenta progettazione e metodologia [28].
Gli autori sperano che questo riassunto dell’attuale esperienza della telechirurgia clinica e la discussione delle principali limitazioni e considerazioni tecniche possano aumentare lo slancio in questo entusiasmante campo di ricerca. Milioni di futuri pazienti trarranno beneficio dalle capacità ampliate della chirurgia robotica.
| Conclusioni |
La chirurgia telerobotica remota è una capacità tanto attesa ma ancora nascente. Sono emersi rapporti che mostrano questa nuova tecnologia, con risultati incoraggianti. Tuttavia, nessuno dei lavori, fino ad oggi, ha presentato sforzi per combattere la latenza del segnale, e una forte sicurezza rimane un punto di riferimento critico e non ancora testato.
È necessario un approccio di basso profilo per gli studi futuri sulla chirurgia robotica remota, per realizzarne il potenziale e affrontare adeguatamente le domande esistenti sulla sicurezza e sulla fattibilità. Gli studi di qualità che tengono conto di queste limitazioni possono far progredire la pratica chirurgica robotica e avere implicazioni di vasta portata che abbracciano più specialità chirurgiche.
