Przegląd Urologiczny 2011/4 (68) wersja do druku | skomentuj ten artykuł | szybkie odnośniki
 
strona główna > archiwum > Przegląd Urologiczny 2011/4 (68) > Roboty i lasery nad Lago Maggiore

Roboty i lasery nad Lago Maggiore

W dniach 7-9 kwietnia 2011 roku w miejscowości Baveno nad Lago Maggiore we Włoszech odbyła się konferencja Leading Lights in Urology. Spotkanie poświęcono najnowszym kierunkom diagnostyki i leczenia chorób układu moczowo-płciowego.

Jednym z najciekawszych było wystąpienie prof. Waltera Artibaniego na temat zastosowań technologii robotycznych w urologii. Profesor przypomniał historię robotyki od Leonarda da Vinci, który w 1495 roku zbudował kroczącego i ryczącego lwa, po narzędzia firmy Inituitive. Warto wiedzieć, że pierwsze automaty wspomagające pewne etapy leczenia zabiegowego powstały w 1961 roku (UNIMATE), w 1977 (PAKY), a od 1980 roku NASA oraz Stanford Research Institute zaczęły pracować nad systemem chirurgicznym obsługiwanym na odległość. W 1991 roku w Guy`s Hospital Royal College of London skonstruowano PROBOT - urządzenie robotyczne służące do endoskopowej resekcji stercza. W roku 1993 powstał AESOP (Computer Motion), czyli zautomatyzowany system do optymalnego pozycjonowania endoskopów za pomocą komend głosowych (Automated Endoscopic System for Optimal Positioning). W roku 1999 w Niemczech skonstruowano ARTEMIS - zaawansowany robotyczny telemanipulator do zastosowań w chirurgii minimalnie inwazyjnej. Przyspieszenie prac nastąpiło w 2000 roku, kiedy urządzenie Da Vinci Surgical System uzyskało akceptację FDA, a następnie, w 2003 roku, po fuzji firm Inituitive Surgical Systems oraz Computer Motion. Wprawdzie nie powstał jeszcze system, który zgodnie z definicją Dasgupty można by nazwać robotem chirurgicznym („Manipulator sterowany przez komputer, zdolny do odbierania bodźców czuciowych, który może zostać zaprogramowany do posługiwania się narzędziami, aby wykonywać pewien zakres zadań chirurgicznych” - BJUInt 2005; 95: 20-23), ale wciąż są doskonalone systemy master-slave, replikujące w czasie rzeczywistym ruchy chirurga.

O popularności technologii robotycznej w medycynie świadczy fakt, że do końca 2010 roku w Stanach Zjednoczonych zainstalowano 1277 robotów da Vinci, podczas gdy w Europie uruchomiono 324 systemy, w tym 50 we Włoszech. Cieszy fakt, że w ubiegłym roku powstał w Polsce pierwszy ośrodek robotyczny (we Wrocławiu). W porównaniu z 2009 rokiem liczba wykonanych na świecie procedur robotycznych wzrosła o 40% - do 276 200. Urolodzy wykonali 43% spośród wszystkich procedur robotycznych, zajmując w tej kategorii 2 miejsce, za ginekologami (47%). Niestety, koszt pozyskania i utrzymania systemu nadal pozostaje bardzo wysoki, wadą jest długi czas przygotowania narzędzia do pracy przed każdą procedurą, wyzwaniem pozostaje brak substytutu zmysłu dotyku urządzenia oraz ryzyko kolizji pomiędzy pracującymi ramionami robota. Mimo braku danych opartych na wiarygodnych badaniach klinicznych uważa się, że chirurgia robotyczna stanie się wkrótce standardową techniką zabiegową.

Jednym z najbardziej ekscytujących kierunków rozwoju metod robotycznych jest wprowadzanie nowych rozwiązań operacyjnych, nie tylko replikowanie schematów i technik chirurgii otwartej. Ponadto przełomowe dla rozwoju robotyki będzie integrowanie z systemami robotycznymi nawigacji śródoperacyjnej opartej np. na obrazowaniu tomografii komputerowej.

Bardzo interesująca była sesja poświęcona zastosowaniu technik laserowych w leczeniu łagodnego rozrostu stercza. Profesor Rolf Muschter (Rotenburg, Niemcy) dokonał podsumowania referatów oraz dyskusji poświęconych resekcji i ablacji stercza przy użyciu różnych źródeł energii, przeprowadzonych podczas tegorocznego Winter Forum Symposium.

Profesor Muschter podkreślił różnice pomiędzy różnymi systemami laserowymi najważniejszych producentów systemów. Wymienił tutaj: laser holmowy (Lumenis), HPS Greenlight (AMS) Lumenis, tulowy (LISA laser, Stramedtech) oraz lasery diodowe (Dornier, Rolle&Rolle, Biolitec).

Przypomniał, że podczas posiedzenia w Davos grono ekspertów przyjęło, iż wszystkie opcje lecznicze proponowane z powodu przeszkody podpęcherzowej spowodowanej łagodnym rozrostem stercza można zakwalifikować do jednej z trzech głównych grup: metod ablacji, resekcji oraz enukleacji.

Ablację stercza można zdefiniować jako dostarczanie w sposób ciągły energii lasera lub energii bipolarnej do tkanki operowanej. Poprzez dostarczanie energii w sposób ciągły oraz związany z tym wzrost temperatury w sterczu można wywoływać jego waporyzację. Ablację należy odróżniać od resekcji, która jest definiowana jako metoda prowadząca do zmniejszania objętości stercza poprzez usuwanie małych skrawków tkankowych, przemieszczanych do pęcherza, a następnie wypłukiwanych z niego poprzez płaszcz resektoskopu.

Trzecim sposobem zabiegowym jest enukleacja. Znane techniki enukleacji zakładają, że strefa pomiędzy torebką chirurgiczną narządu i tkanką gruczolaka staje się warstwą, w której porusza się urolog, starając się usunąć gruczolaka najpierw do pęcherza, a następnie, poprzez morcelację, na zewnątrz. Gruczolak usuwany jest w technice trój- lub dwupłatowej. Ablacja, resekcja oraz enukleacja są fundamentami wszystkich wprowadzanych zabiegowych opcji terapeutycznych.

Urządzenia wykorzystywane do zabiegów różnią się jeśli chodzi o sposób dostarczania energii (np. poprzez włókno typu end-fire lub side-fire) oraz fizyczne właściwości światła (generowanie światła o określonej długości fali, dostarczanego w sposób ciągły lub pulsacyjny).

Aby zrozumieć skutki działania lasera w tkankach, niezbędne jest poznanie, w jaki sposób jego energia jest generowana i dostarczana, a - co najważniejsze - jakie interakcje zachodzą pomiędzy światłem lasera i tkankami.
Każde urządzenie wytwarza światło o ściśle określonej długości fali. Strumień światła jest pochłaniany przez tkankę docelową oraz otaczające środowisko (w endourologii zazwyczaj roztwór soli fizjologicznej), wywołując skutki termiczne (koagulacja, karbonizacja oraz waporyzacja) oraz mechaniczne (rozrywanie mostków tkankowych).

Profesor Rolf Muschter zwrócił uwagę na procesy zachodzące w żywych tkankach w zależności od temperatury: w temperaturze 43-45°C dochodzi do kurczenia tkanek, w ponad 50°C - do ograniczenia aktywności enzymatycznej, w temperaturze 50-60°C ma miejsce koagulacja białka, temperatura 90-100°C powoduje odwodnienie tkanek, ponad 100°C wywołuje wrzenie wody i parowanie, ponad 150°C prowadzi do karbonizacji tkanek, a w ponad 300°C zachodzi waporyzacja. Profesor przypomniał, że już przed 20 laty reklamowano systemy laserowe jako te, które miały szybko zrewolucjonizować leczenie łagodnego rozrostu stercza i stać się złotym standardem leczenia w tej jednostce chorobowej.

Dzisiaj wiemy, że słowa wypowiedziane wtedy, kiedy do dyspozycji był przede wszystkim laser Nd:Yag, były na wyrost. Mając jednak do dyspozycji współczesne systemy: laser KTP, holmowy, tulowy i lasery diodowe trudno nie oprzeć się przekonaniu, że w ciągu kilku następnych lat metody leczenia łagodnego rozrostu stercza oparte na wykorzystaniu laserów będą dominować.

Parametry fizyczne światła poszczególnych systemów generują określone efekty tkankowe, które operator powinien wykorzystać do przeprowadzenia odpowiedniej procedury. Urolodzy dopasowują się w pewien sposób do laserów, które mają do swojej dyspozycji. W większości przypadków wraz ze zdobywaniem doświadczenia zyskują przekonanie, że ich system jest najlepszy w tych zastosowaniach, które udało się im dopracować.

Natomiast biorąc pod uwagę charakterystykę fizyczną generowanego światła różnice pomiędzy obecnymi na rynku systemami są olbrzymie.

Podstawowe informacje dotyczące zachowania światła o określonej długości fali w środowisku wodnym oraz tkankach zawierających barwniki zawarte są w zamieszczonym niżej wykresie absorpcji (ryc. 1). Z wykresu możemy odczytać, że dla światła o długości fali 532 nm, generowanego przez lasery KTP, absorpcja w wodzie zachodzi na odcinku aż 30 metrów. Należy domniemywać, że niewiele mniejsza jest w roztworze soli fizjologicznej wykorzystywanym jako płyn płuczący w endoskopii. Dlatego operator lasera zielonego powinien pamiętać, że podczas emisji światła w trakcie zabiegu endoskopowego nie można pozwolić sobie na przypadkową emisję energii poza tkankę docelową, ponieważ może to doprowadzić do uszkodzenia struktur położonych w znacznej odległości od włókna - np. ściany pęcherza moczowego. Należy mieć to na uwadze waporyzując trzeci płat stercza. Jeśli pomiędzy emitującym włóknem a ścianą pęcherza zabraknie waporyzowanej tkanki gruczolaka, może dojść do uszkodzenia ujść pęcherzowych moczowodów. Z wykresu możemy także odczytać, że energia lasera zielonego jest absorbowana na odcinku 100 μm w tkankach zawierających hemoglobinę. Wynikają z tego doskonałe właściwości hemostatyczne lasera KTP, jednakże tkanki niepigmentowane będą słabo absorbować energię, czego dowodem są przypominające rafę koralową słabo ukrwione fragmenty tkanki gruczolaka sterczące do światła loży po waporyzacji. Nietrudno się domyślić, że jeśli tkanka charakteryzuje się małą zawartością pigmentu, światło zielone będzie penetrować głębiej, będzie absorbowane głębiej, a przekazywana na jego drodze energia będzie powodować trudny do przewidzenia efekt termiczny, koagulację tkanek, ich martwicę.

Tabela 1
Zakres penetracji światła laserów stosowanych w urologii

Gdyby na wykresie zaznaczono pasmo lasera diodowego o długości fali 980 nm, znalazłoby się w sąsiedztwie Nd:YAG. Oddziaływanie lasera diodowego (980 nm) in vivo będzie wynikało zarówno z absorpcji w hemoglobinie (znacznie słabszej niż w przypadku lasera KTP), jak również sięgającej kilku centymetrów penetracji w środowisku wodnym, która tłumaczy głęboką koagulację w tkankach. Dla laserów tulowego i holmowego (odpowiednio 2013 nm i 2090 nm) wskaźniki absorpcji w wodzie stanowią ułamki milimetra. Dzięki temu operator nie musi obawiać się, że poza koagulacją, waporyzacją oraz karbonizacją tkanek widoczną endoskopowo dochodzi do uszkodzenia głębszych warstw struktur lub narządów sąsiadujących. Dlatego efektów waporyzacji stercza dokonanej za pomocą lasera tulowego nie można porównywać z waporyzacją KTP ani laserami diodowymi. Zagrożenie rozległą martwicą w loży po waporyzacji, resekcji czy waporesekcji, następowym złuszczaniem tkanek, wtórnym krwawieniem, podatnością na zakażenie, wtórnym włóknieniem w przypadku lasera tulowego jest znacznie mniejsze. Oczywiście należy pamiętać, że absorpcja energii lasera tulowego wysokiej mocy będzie prowadzić do wzrostu temperatury płynu płuczącego w okolicy włókna, a efekt termiczny w sąsiadujących tkankach będzie zależał od ustawień mocy generatora, czasu ekspozycji, odległości włókna od tkanek, szybkości przepływu płynu płuczącego, wielkości przepływu krwi, która odprowadza ciepło z tkanek, itp. Nie ulega jednak wątpliwości, że przypadkowa emisja światła lasera tulowego w pęcherzu nie spowoduje uszkodzenia jego ściany i narządów położonych poza nim.

Pomimo zbliżonej długości fali charakterystyki lasera tulowego i holmowego znacznie się różnią. Laser tulowy jest systemem o fali ciągłej służącym do resekcji, waporesekcji czy waporyzacji tkanek miękkich z charakterystyczną karbonizacją ich powierzchni, który pomimo wymuszenia pracy w trybie pulsacyjnym nie dorówna laserowi holmowemu w generowaniu efektu mechanicznego. Laser holmowy, działając pulsacyjnie, mechanicznie rozrywa i rozpreparowuje tkanki, dlatego doskonale nadaje się do enukleacji, gorzej radzi sobie jednak z zapewnieniem hemostazy. Laser holmowy jest doskonałym narzędziem do litotrypsji. Tam, gdzie laser tulowy będzie jedynie „rzeźbił” lub wypalał/waporyzował macierz konkrementu, laser holmowy przeprowadzi skuteczną fragmentację złogu.

System laserowy o określonej długości fali, mając określone parametry penetracji w tkankach i płynie płuczącym, wywiera ściśle określone efekty tkankowe. Właściwości światła lasera zielonego nie pozwoliłyby na bezpieczne zastosowanie go w obrębie cewki moczowej, w moczowodzie lub do kruszenia złogów. Podobnie lasery diodowe są i będą dedykowane przede wszystkim wapo/resekcji stercza. Natomiast systemy lasera tulowego i holmowego będą najbardziej wszechstronnymi generatorami przewidywalnej energii do zastosowania w endourologii.

Wielkim wyzwaniem dla każdego urologa, który jest zainteresowany wdrożeniem technologii laserowej do codziennej operatywny, pozostaje mądry i odpowiedzialny wybór systemu, który pod względem charakterystyki fizycznej, mocy oraz parametrów włókien będzie optymalny do wspomagania obecnie wykonywanych i rozwijania wachlarza nowych procedur. Równie ważne będzie poznanie i osiąganie perfekcji w posługiwaniu się tym narzędziem w sposób przynoszący korzyści pacjentom.

dr n. med. Waldemar Białek
Klinika Urologii i Onkologii Urologicznej, SPSK w Lublinie
kierownik kliniki: prof. dr hab. n. med. Krzysztof Bar

Polecane piśmiennictwo:

„Applied Laser Medicine” Hans-Peter Berlien, Gerhard J. Müller (Springer 2003) (znaczna zawartość dostępna w internecie).

„New technologies in urology„ Prokar Dasgupta, John Fitzpatrick, Roger Kirby, Inderbir S. Gill (Springer 2010)