I sistemi chirurgici computerizzat
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I sistemi chirurgici computerizzati: una nicchia di mercato altamente in crescita

Risulta difficile immaginare come i ricercatori potrebbero spingere ancora più in là le barriere della medicina, oltre il trapianto di organi, la chirurgia fetale e la stampa di tessuti in 3D. Eppure, i sistemi chirurgici computerizzati rappresentano il prossimo futuro.

Il Dottore Russell Taylor è John C. Malone Professor presso l’Università Johns Hopkins, uno degli istituti di ricerca più rinomati negli Stati Uniti. Costui è universalmente riconosciuto come il padre della robotica medica e rappresenta una delle voci più autorevoli in materia, vincitore del premio Honda per il suo contributo a una nuova generazione di tecnologie (altri vincitori illustri sono Benoit Mandelbrot e Carl Sagan).

Il Dott. Taylor è convinto che nei prossimi cinque/dieci anni i sistemi chirurgici computerizzati saranno la normalità. «Certo, non sarà come accendere una lampadina», afferma. «Si tratta di un’evoluzione, ma tutto sta accadendo molto rapidamente».

Una pluriennale collaborazione tra la Johns Hopkins, la Carnegie Mellon e la Vanderbilt, tutte prestigiose università americane, è il motore alla base di una trasformazione che porterà il sodalizio tra chirurgo e robot dal laboratorio direttamente in sala operatoria. La ricerca è finanziata con fondi della National Robotics Initiative della National Science Foundation statunitense, il cui scopo è accelerare la simbiosi tra uomo e robot.

Storia di una trasformazione

Lo sviluppo delle procedure chirurgiche ha conosciuto alti e bassi, ma ogni fase di crescita ha portato con sé profonde trasformazioni. Ad esempio, verso la metà del 19° secolo l’introduzione dell’anestesia e della chirurgia aperta decretò la fine una volta per tutte di pratiche, come le «amputazioni al whisky» e le sanguisughe.

Meno eclatante ma ugualmente rivoluzionario è stato il passaggio, durante gli anni Ottanta, alla chirurgia minimamente invasiva. Gli interventi eseguiti in laparoscopia ed endoscopia eliminano la necessità di praticare grosse incisioni, riducono il pericolo di infezioni, accelerano la guarigione, costano meno e soprattutto hanno una percentuale di successo più elevata.

Robotic surgery milestones

Vi è tuttavia una serie di limitazioni che impedisce il ricorso generalizzato a procedure minimamente invasive. Basti pensare all’assenza di tatto, alla necessità di operare con un campo di visione limitato e al ridotto spazio di manovra per il chirurgo.

Nel corso degli ultimi dieci anni molti chirurghi si sono avvalsi dei robot come strumenti per gli interventi minimamente invasivi. La chirurgia da remoto ha dato la possibilità a chi opera di visualizzare immagini in tempo reale attraverso un pannello di controllo. Manipolando virtualmente le immagini, il chirurgo dirige i movimenti del robot. A sua volta, il robot muove gli strumenti in modo simultaneo con il chirurgo, ma con più precisione e in spazi più angusti. La prima generazione di interventi di chirurgia robotica ha offerto numerosi vantaggi. Il tatto, però, non è tra questi.

Tuttavia, il Dott. Taylor sostiene che il cambiamento è in vista: «I sistemi robotici possono aiutare i chirurghi a superare moltilimiti sensomotori che caratterizzano la chirurgia moderna».

Grazie agli ultimi progressi della tecnica, i robot hanno la capacità di sentire e interpretare la forza esercitata dagli strumenti durante le procedure minimamente invasive. Si tratta di uno sviluppo decisivo, perché questo tipo di percezione è indispensabile per palpare un organo e confermare la presenza e l’ubicazione di un tumore. Oggi la palpazione è possibile solo negli interventi a cielo aperto. Ma anche in questo caso, dato che durante un intervento gli organi si spostano, è impossibile per i chirurghi affidarsi completamente alle immagini della risonanza magnetica o della tomografia preoperatoria per rilevare con precisione la sede di un’anomalia.

Le tecniche di palpazione assistite dai robot consentiranno di accelerare la scoperta e la conferma dell’ubicazione precisa di anomalie negli organi. Sebbene oggi questi metodi siano oggetto di una programmazione specifica, non è da scartare che in futuro i robot avranno la capacità di «imparare» tecniche di palpazione grazie all’esperienza.

Il tatto è fondamentale anche per la sicurezza dei pazienti: una certa rigidità, ad esempio, può indicare la presenza di un’arteria. Utilizzando l’intelligenza artificiale in tempo reale, i robot possono evitare al chirurgo di sezionare involontariamente un’arteria, scongiurando così le complicanze potenzialmente letali di un’emorragia interna. «I robot si adeguano alle informazioni in tempo reale», spiega il dottore Taylor. «Ad esempio, se il robot individua un’arteria, il computer crea una sorta di “zona vietata” che impedisce al chirurgo di entrare in contatto con l’arteria. Naturalmente il chirurgo può decidere diversamente, ma in questo caso si tratta di una scelta assolutamente ponderata.»

I ricercatori dell’Università Carnegie Mellon che partecipano al perfezionamento dei sistemi chirurgici computerizzati stanno concentrando i propri sforzi sull’agilità che un sistema robotico flessibile può offrire. Il Flex® Robotic System, a cui ci si riferisce spesso con il nome suggestivo di «serpente robot», è un sistema robotico estremamente articolato e abile approvato dall’Unione europea(UE) nel 2014 e dalla Food and Drug Admininistration statunitense nel 2015.

Oltre a facilitare i movimenti, il Flex® Robotic System fornisce anche una visione stereoscopica di un organo. L’ampliamento del campo visivo unitamente alla strumentazione munita di sensori farà aumentare il numero e i tipi di procedure mediche che potranno essere realizzate con interventi minimamente invasivi. Una delle applicazioni finora più diffuse dei robot flessibili è la diagnosi e il trattamento di patologie della gola. Se eseguite con il Flex® Robotic System, infatti, queste procedure non richiedono alcuna incisione.

La chiave del successo, sostiene il dottore Taylor, sta nel sodalizio tra chirurgo, tecnologia (robot) e informazioni (prima e durante l’intervento). Senza queste informazioni, infatti, il sistema è incompleto in quanto sia il robot che il chirurgo si basano sul flusso continuo di informazioni per prendere decisioni che ottimizzeranno l’esito dell’intervento.

Prospettive per gli investitori

Ogni anno oltre il 10% della popolazione dell’UE subisce un intervento chirurgico1; secondo le stime di US Center for Disease Control, il dato per quanto riguarda la popolazione degli Stati Uniti si avvicina più al 15%2. Sommando le due percentuali, si arriva a quasi 125 milioni di interventi chirurgici l’anno. Man mano che la tecnologia avanza, non c'è dubbio che si passerà sempre di più dalla chirurgia aperta, che richiede il ricovero del paziente, a procedure minimamente invasive.

Grazie alle ricerche open source negli Stati Uniti, in Inghilterra, in Corea, in Ungheria e in alcuni altri paesi, possiamo essere certi che i progressi nei sistemi chirurgici computerizzati proseguiranno a un ritmo sostenuto, traducendosi in numerosi vantaggi per tutte le parti interessate.

I pazienti correranno meno rischi, avranno risultati migliori e beneficeranno di tempi di recupero più rapidi. Per gli ospedali questo significherà un uso più efficiente delle risorse e quindi una riduzione dei costi.

La storia insegna che le tecniche chirurgiche possono solo migliorare. Esistono opportunità per cavalcare l’onda del successo in questo settore investendo ad esempio nelle start-up mediche, nelle società produttrici di sistemi chirurgici computerizzati e in quelle specializzate in intelligenza artificiale.