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Articoli di approfondimento - Piccolissimi robot per una chirurgia meno invasiva

Milioni di europei si sottopongono a chirurgia addominale ogni anno per curare una serie di disturbi diversi, dal cancro e le cardiopatie all'obesità. Ricercatori finanziati dall'UE stanno sviluppando innovative tecnologie di micro-robotica e micro-sistemi per rendere questi interventi meno complicati, invasivi e costosi.

Economia digitale

Le procedure chirurgiche sono migliorate velocemente negli ultimi anni, aiutate dalla tecnologia che sta gradualmente rendendo il bisturi del chirurgo un oggetto del passato, sostituendolo sempre più spesso con robot, dispositivi in miniatura e procedure innovative che sono meno rischiosi per la salute, rendono più veloce la convalescenza del paziente e lasciano meno cicatrici. C'è sempre possibilità di migliorare però. "Attualmente ci sono problemi con la chirurgia addominale, sia per quanto riguarda la tecnologia che per quanto riguarda la procedura," dice la professoressa Arianna Menciassi dell'Istituto di BioRobotica presso la Scuola Superiore Sant'Anna in Italia. Adesso la chirurgia addominale viene fatta o manualmente da un chirurgo, usando una tecnica detta dei "buchini" o laparoscopia, o con l'aiuto di un dispositivo robotico comandato a distanza. Il robot chirurgico più usato per questa procedura è molto preciso, più preciso della chirurgia manuale, ma è anche voluminoso, costoso e richiede ancora diverse incisioni sull'addome. Il sistema attuale rende l'intervento più facile per il chirurgo, "ma per il paziente è tanto invasivo quanto la tradizionale procedura della laparoscopia, con un minimo di quattro incisioni nell'addome: due per gli strumenti robotici, una per ulteriori manovre e una per la telecamera," spiega la prof.ssa Menciassi. "Abbiamo deciso di sviluppare un sistema alternativo usando tecnologie di micro-robotica e micro sistemi all'avanguardia che sarà meno costoso e meno invasivo." Lavorando al progetto Araknes ("Array of robots augmenting the kinematics of endoluminal surgery"), la prof.ssa Menciassi e un team di ricercatori di tutta Europa si sono concentrati su un metodo per la chirurgia addominale che integra i vantaggi della tradizionale chirurgia aperta, la MIS (chirurgia minimamente invasiva), conosciuta anche come laparoscopia o tecnica dei buchini, e la chirurgia robotica. Sovvenzionato con un finanziamento di 8,1 milioni di euro dalla Commissione europea, il team di Araknes ha sviluppato dispositivi e tecnologie molto innovativi che riducono significativamente l'invasività delle procedure chirurgiche, minimizzano le cicatrici, fanno diminuire il rischio di infezioni e riducono il tempo di convalescenza del paziente a un costo potenzialmente molto minore rispetto agli esistenti sistemi commerciali. Uno dei risultati di Arakness è un sistema robotico comandato a distanza chiamato Sprint ("Single-port laparoscopy bimanual robot") che, come il sistema DaVinci, riproduce con grande precisione i movimenti della mano di un chirurgo che siede alla console. Il sistema però è progettato appositamente per la laparoscopia a singola incisione (SPL), un tipo relativamente nuovo di laparoscopia nella quale il chirurgo opera attraverso una singola incisione, di solito nell'ombelico del paziente. "Invece di quattro incisioni, questa tecnica usa solo un'incisione, il foro di accesso, di circa tre centimetri di diametro e poiché l'incisione è fatta attraverso l'ombelico, una cicatrice naturale, non ci sono altre cicatrici visibili," spiega la prof.ssa Menciassi, manager scientifico di Araknes. Sprint è provvisto di due bracci con sei gradi di libertà di movimento e sei pinze rotanti alle estremità, il che permette un alto grado di destrezza per svolgere un'ampia gamma di azioni chirurgiche dentro il corpo del paziente. "I bracci funzionano in modo molto simile alle nostre braccia e, attraverso l'interfaccia telecomandata, riproducono accuratamente i movimenti del chirurgo che guarda la procedura attraverso una telecamera tridimensionale ad alta definizione," dice la prof.ssa Menciassi. Grazie alla tecnologia micro-robotica all'avanguardia, i motori che controllano le pinze e i "gomiti" di ogni braccio si trovano sul dispositivo, mentre i motori per le "spalle" sono esterni. "È questa la differenza con i sistemi commerciali esistenti e significa che l'intero sistema è molto meno voluminoso. Entra molto più facilmente in sala operatoria e permette un miglior accesso al paziente," spiega il manager del progetto. Le dimensioni ridotte del sistema erano una delle tante caratteristiche tenute in grande considerazione dai chirurghi che hanno condotto test in-vivo su un maiale in un laboratorio del partner Novineon in Germania a gennaio. "I chirurghi abituati a usare DaVinci hanno accolto bene le piccole dimensioni, la maggiore visibilità del paziente e la ridotta invasività, mentre i chirurghi che normalmente effettuano la procedura a incisione singola manualmente hanno visto un vantaggio immediato in termini di precisione," dice la prof.ssa Menciassi. Un altro dispositivo sviluppato dal team di Araknes è progettato per eliminare del tutto il bisogno di incisioni. Sviluppato per Notes ("Natural orifice translumenal endoscopic surgery"), il dispositivo consiste in una piattaforma magnetica accoppiata a un braccio robotico in miniatura che può essere inserito all'interno del paziente attraverso un orifizio naturale come la bocca o l'ano senza dover praticare alcuna incisione. Notes è ancora considerata una tecnica chirurgica sperimentale, ma che potrebbe portare molti vantaggi per il paziente rispetto ai metodi invasivi. "La piattaforma Notes è sperimentale e probabilmente non verrà usata in chirurgia ancora per qualche tempo per ragioni tecniche e cliniche. Ciononostante consiste in molte tecnologie innovative che potrebbero trovare applicazioni più immediate," dice il manager del progetto. D'altra parte, il sistema robotico Sprint è molto più vicino al mercato alla luce del successo degli esperimenti in-vivo condotti dai partner del progetto. La tecnologia Sprint è attualmente in corso di brevettazione e i partner stanno progettando di usarla come base per un sistema commerciale. "Stiamo attualmente cercando finanziamenti da fonti sia pubbliche che private per ulteriori sviluppi," spiega la prof. Menciassi. "È ancora un prototipo, ma siamo sicuri che se prodotto commercialmente sarà meno caro dei sistemi esistenti. Inoltre il tempo di convalescenza più breve con l'uso della tecnica SPL dovrebbe ridurre i tempi di ricovero in ospedale per il paziente, abbassando i costi sanitari." Il team di Araknes inizialmente ha concentrato il proprio lavoro sui sistemi di sviluppo per la chirurgia per il dimagrimento, una procedura per ridurre le dimensioni dello stomaco, o per bypassarlo completamente, cui si sottopongono decine di migliaia di europei ogni anno. La prof.ssa Menciassi però sottolinea che il dispositivo potrebbe essere usato per qualunque tipo di intervento addominale, per esempio, per rimuovere tumori cancerosi o curare problemi al cuore, al fegato o ai reni. Araknes ha ricevuto finanziamenti per la ricerca nell'ambito del Settimo programma quadro dell'Unione europea (7° PQ). Link utili: - Sito web del progetto "Array of robots augmenting the kinematics of endoluminal surgery" - Scheda informativa del progetto Araknes su CORDIS