Precyzja w chirurgii kolana: robotyka wyznacza nowe standardy

Przejście od chirurgii kolana wspomaganej komputerowo do precyzyjnej robotyki stanowi decydujący krok naprzód w endoprotezoplastyce. Podczas gdy nawigacja zapewniła już bardziej niezawodne prowadzenie osiowe i powtarzalne wyniki, nowoczesna robotyka umożliwia obecnie jeszcze bardziej zindywidualizowane i precyzyjne pozycjonowanie implantu w czasie rzeczywistym. Ten postęp technologiczny ma szczególne znaczenie, ponieważ w Niemczech około 20 milionów osób cierpi na artrozę kolana – schorzenie, które często prowadzi do silnego bólu i ograniczenia mobilności, a nierzadko wymaga wymiany stawu.

„W chirurgii kolana w ostatnich latach zaszło wiele zmian – zwłaszcza dzięki przejściu od czysto ręcznego wszczepiania implantów, przez operacje z nawigacją komputerową, aż po nowoczesną robotykę. Robot nie jest przy tym systemem operującym samodzielnie, lecz precyzyjnym narzędziem wspomagającym chirurga. Umożliwia on realizację nowych koncepcji endoprotezoplastyki kolana z najwyższą dokładnością: implanty są ustawiane z dokładnością do stopnia i milimetra tak, aby optymalnie pasowały do indywidualnej anatomii pacjenta.

Celem jest ogólnie lepszy wynik funkcjonalny i większa satysfakcja pacjenta. Robotyka stanowi zatem kolejny etap rozwoju, wykraczający zarówno poza technikę ręczną, jak i klasyczną nawigację komputerową. Podczas gdy nawigacja już wcześniej pomagała poprawić orientację przestrzenną, robotyka pozwala na jeszcze precyzyjniejsze wykonanie zaplanowanych cięć i ustawienie implantów.

Pomimo tych postępów technicznych pełna kontrola pozostaje w rękach chirurga – robot nie przeprowadza operacji samodzielnie, lecz wspomaga rękę operatora. Nie wiadomo jeszcze, w jakim kierunku będą się rozwijać te systemy. W niektórych krajach, na przykład w Azji, podobno istnieją już prototypy, które potrafią autonomicznie wykonywać etapy operacyjne.

Również planowanie operacji może w przyszłości w większym stopniu opierać się na sztucznej inteligencji, na przykład poprzez przedstawianie propozycji lub prowadzenie chirurga przez cały proces. Nie da się jednak jeszcze przewidzieć, jak daleko zajdzie ten rozwój i jaką rolę w dłuższej perspektywie odegra człowiek na sali operacyjnej” – wyjaśnia dr Stiebler na początku naszej rozmowy. 

Korzyści kliniczne wynikają przede wszystkim z tego, że robotyka nie tylko „tnie dokładniej”, ale także rozumie biomechanikę kolana podczas pracy chirurga. Dane w czasie rzeczywistym dotyczące prowadzenia osi, napięcia więzadeł i stabilności zmieniają charakter zabiegu z czysto anatomicznej rekonstrukcji w funkcjonalną optymalizację stawu – i właśnie to odczuwają później pacjenci w codziennym życiu. 

„Nawigacja komputerowa od dawna była zaawansowaną techniką w endoprotezoplastyce kolana, jednak nigdy nie została wdrożona na szeroką skalę. Większość protez kolanowych jest do dziś wszczepiana ręcznie – przy użyciu narzędzi, które są ustawiane względem kości, bez możliwości odtworzenia ustawień z dokładnością do stopnia lub milimetra. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie dobrych wyników, zwłaszcza w oparciu o klasyczne koncepcje endoprotezoplastyki kolana. Jednak nowoczesne koncepcje wymagają znacznie większej precyzji: uwzględniają one różne fenotypy anatomiczne stawu kolanowego i ich indywidualne linie stawowe.

Tę różnorodność anatomiczną trudno jest dokładnie odtworzyć ręcznie. Nawigacja komputerowa była pierwszym krokiem w kierunku poprawy wyrównania. Robotyka wykracza jednak daleko poza to. Umożliwia ona dokładne dostosowanie implantów do indywidualnej anatomii pacjenta oraz realizację nowoczesnych koncepcji z najwyższą precyzją. Chirurg, korzystając z robota, gromadzi podczas operacji w czasie rzeczywistym wszystkie istotne dane – oś nogi, napięcie więzadeł, zakres ruchu – i na ich podstawie tworzy cyfrowy model stawu kolanowego. Na tej podstawie można cyfrowo zaplanować rozmiar i położenie implantów, a następnie zrealizować je z milimetrową dokładnością.

Nie jest do tego konieczne wykonywanie dodatkowych, obciążających dla pacjenta badań obrazowych, takich jak tomografia komputerowa (CT) czy rezonans magnetyczny (MRI). Pomimo tych możliwości technicznych robot pozostaje systemem wspomagającym. Nie operuje samodzielnie, lecz wspiera chirurga w precyzyjnym wykonaniu zaplanowanego ustawienia. Nie wiadomo jeszcze, jak daleko posunie się rozwój systemów autonomicznych. W niektórych krajach istnieją już prototypy, które samodzielnie wykonują etapy operacyjne. Również sztuczna inteligencja mogłaby w przyszłości w większym stopniu angażować się w planowanie i przedstawiać propozycje. Na razie jednak nie jest jasne, w jakim kierunku będą się rozwijać te technologie i jaki wpływ będą miały w dłuższej perspektywie na praktykę operacyjną” – wyjaśnia dr Stiebler i dodaje: 

„W przypadku robotyzowanej endoprotezoplastyki kolana planowane położenie implantu można najpierw zasymulować cyfrowo. System pokazuje w czasie rzeczywistym, jak różne kąty wpływają na oś nogi, ruchomość i stabilność stawu kolanowego. W ten sposób powstaje najpierw zoptymalizowany wynik cyfrowy, który chirurg następnie przenosi do rzeczywistości operacyjnej. Właśnie w tym tkwi zasadnicza różnica w stosunku do wcześniejszej nawigacji komputerowej. Dzięki nawigacji można było tworzyć podobne plany, jednak wykonanie cięć odbywało się całkowicie ręcznie. Chirurg musiał precyzyjnie zamontować bloki rezekcyjne na kości – był to pracochłonny proces, w którym nawet niewielkie odchylenia podczas mocowania lub cięcia mogły prowadzić do utraty precyzji. Nawigacja wprawdzie wspomagała ustawianie, jednak dokładność w dużym stopniu zależała od umiejętności manualnych i doświadczenia chirurga.

Robotyka wypełnia tę lukę. Po opracowaniu cyfrowego planu chirurg nadal prowadzi piłę, ale ramię robota kontroluje dokładną płaszczyznę, w której można wykonywać cięcie. Nie ma już potrzeby stosowania bloków resekcyjnych, a system zapobiega odchyleniom od zaplanowanego przebiegu cięcia. W ten sposób osiąga się powtarzalną precyzję z dokładnością do milimetra. Badania – między innymi badania na zwłokach przeprowadzone przez producenta – pokazują, że dokładność resekcji w tym systemie jest znacznie wyższa niż w przypadku technik ręcznych. Ponadto wyniki badań i rejestrów protez wskazują, że protezy kolanowe wszczepiane z wykorzystaniem nawigacji są trwalsze i precyzyjniej implantowane niż te wszczepiane ręcznie. Można z tego wywnioskować, że systemy wspomagane robotami jeszcze bardziej zwiększają tę przewagę”.

Zdjęcie Velys z podpisem: Endoprotezoplastyka kolana wspomagana robotem z wykorzystaniem systemu VELYS™ zapewniająca maksymalną precyzję i indywidualne pozycjonowanie implantu. 

---

Robotyka poprawia wyniki przede wszystkim w przypadkach skomplikowanej anatomii – a także stawia przed chirurgiem zadanie wyboru spośród wielu precyzyjnych punktów danych tej jednej konfiguracji, która zapewni pacjentowi najlepszą funkcjonalność w perspektywie długoterminowej.

---

Robot nie tylko pomaga chirurgowi w precyzyjnym ustawieniu implantów, ale już na etapie planowania pokazuje w czasie rzeczywistym, jak różne kąty wpływają na ruchomość i stabilność stawu kolanowego. W ten sposób można najpierw cyfrowo uzyskać najlepszy możliwy wynik. Dopiero gdy plan ten jest spójny, zostaje on zrealizowany operacyjnie. Właśnie w tym tkwi zasadnicza różnica w stosunku do wcześniejszej nawigacji komputerowej. 

Dr Stiebler wyjaśnia: „Dzięki nawigacji można było tworzyć podobne plany, jednak wykonanie cięć odbywało się całkowicie ręcznie. Chirurg musiał precyzyjnie zamontować bloki rezekcyjne na kości – był to pracochłonny proces, w którym nawet niewielkie odchylenia podczas mocowania lub cięcia mogły prowadzić do utraty precyzji. Niektórzy chirurdzy postrzegali tę technikę jako wymagającą, ponieważ wymagała bardzo precyzyjnej, niemal »gry komputerowej« obsługi. Pomimo kontroli cięć pozostawał pewien zakres tolerancji.

W przypadku robota ten czynnik niepewności zostaje wyeliminowany. Chirurg nadal prowadzi piłę, ale ramię robota kontroluje dokładną płaszczyznę, w której można wykonywać cięcie. Dzięki temu odchylenia od zaplanowanego przebiegu cięcia są praktycznie wykluczone. Precyzja ta jest powtarzalna i została potwierdzona w badaniach na zwłokach, które wykazały znacznie wyższą dokładność w porównaniu z techniką ręczną. Mimo braku bezpośrednich danych porównawczych między nawigacją a robotyką, za pewnik uznaje się, że protezy kolanowe wszczepiane z wykorzystaniem nawigacji są precyzyjniejsze i trwalsze niż te wszczepiane ręcznie – jest to zaleta, którą robotyka prawdopodobnie jeszcze bardziej wzmocni” – i opisuje przebieg zabiegu z punktu widzenia pacjenta:

„Po postawieniu diagnozy i ustaleniu, że konieczny jest implant, pacjent zazwyczaj otrzymuje termin operacji w ciągu około sześciu tygodni. Około tygodnia przed zabiegiem przeprowadzane są badania przygotowawcze: rozmowa z anestezjologiem, instruktaż dotyczący środków pomocniczych oraz organizacja rehabilitacji. W dniu operacji pacjent zostaje przyjęty na oddział i poddany zabiegowi. Sama operacja trwa – nawet jeśli zespół jest jeszcze w fazie oswajania się z robotem – około jednej do półtorej godziny.

Mobilizacja rozpoczyna się już w dniu operacji: pierwsze wstawanie i pierwsze kroki są, o ile to możliwe, planowane jeszcze tego samego dnia. Najpóźniej piątego dnia po zabiegu pacjent zostaje wypisany ze szpitala i przechodzi z domu do ośrodka rehabilitacyjnego. Pierwsza kontrola kliniczna odbywa się po trzech miesiącach, kolejne wizyty mają miejsce po roku, a następnie po pięciu latach. Organizacją rehabilitacji zajmuje się służba socjalna kliniki”. 

Robotyka znacznie silniej wpływa na krzywą uczenia się i proces podejmowania decyzji przez zespół chirurgiczny niż klasyczna implantacja. Podczas gdy w przypadku konwencjonalnej implantacji o ustawieniu implantu decydują przede wszystkim doświadczenie chirurga i anatomiczne punkty orientacyjne, robotyka dostarcza dodatkowych danych w czasie rzeczywistym dotyczących osi nogi, stabilności stawu i napięcia więzadeł.

Zespół chirurgiczny musi natychmiastowo interpretować te zależności biomechaniczne i uwzględniać je w decyzji operacyjnej. Dzięki temu zabieg staje się wprawdzie bardziej wymagający, ale jednocześnie bardziej precyzyjny i powtarzalny. 

„Rozpoczęcie pracy z robotyczną chirurgią kolana przebiega zgodnie z jasną krzywą uczenia się. Zanim zespół w ogóle rozpocznie pracę przy pacjencie, konieczne jest odbycie teoretycznych i praktycznych szkoleń organizowanych przez producenta. Obejmują one szkolenia dotyczące działania, logiki systemu oraz mechanizmów bezpieczeństwa.

Następnie odbywa się kurs praktyczny, podczas którego przeprowadza się operacje na sztucznych kolanach. Dopiero po tej intensywnej fazie szkoleniowej chirurdzy otrzymują certyfikat uprawniający do korzystania z systemu. W szpitalu zdobyta wiedza jest dalej pogłębiana. Pierwsze zabiegi zawsze odbywają się pod nadzorem doświadczonego konsultanta firmy, który wspiera zarówno zespół operacyjny, jak i chirurgów.

„Nie tylko chirurg musi bowiem pewnie opanować system – również cały personel operacyjny musi być zaznajomiony z jego montażem, obsługą i procedurami. W tym celu organizowane są specjalne szkolenia, podczas których wszyscy uczestnicy są wprowadzani w temat krok po kroku” – wyjaśnia dr Stiebler. 

---

Robotyczne operacje kolana umożliwiają niezwykle precyzyjne ustawienie protezy – z dokładnością do stopnia i milimetra. Poprawia to mechanikę stawu, zapobiega nieprawidłowemu obciążeniu i zapewnia bardziej naturalne odczucie ruchu dzięki bardziej harmonijnemu napięciu więzadeł. Pacjenci odczuwają korzyści już na wczesnym etapie: badania wskazują na mniejszy ból, szybszą mobilizację oraz lepsze wczesne wyniki funkcjonalne. Należą do nich: 

• KOOS – Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score: ocenia ból, czynności dnia codziennego, zdolność do uprawiania sportu oraz jakość życia.
• WOMAC – Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index: mierzy ból, sztywność i sprawność w życiu codziennym. 

Wstępne dane z rejestrów wskazują, że kolana wszczepione przy użyciu robotyki – szczególnie w skomplikowanych przypadkach – są bardziej stabilne i rzadziej wymagają rewizji. Robotyka łączy zatem powtarzalną precyzję z indywidualnym dostosowaniem do osobistej anatomii – co stanowi zaletę dla szybkiego powrotu do zdrowia i długotrwałej trwałości protezy.

---

Centrum endoprotezoplastyki integruje nowoczesną robotykę nie tylko jako dodatkowe urządzenie, ale jako spójny proces, który zmienia planowanie, przebieg operacji, komunikację w zespole oraz zapewnienie jakości. Kluczowym krokiem jest ustanowienie robotyki nie jako „technicznego dodatku”, ale jako nowego standardu klinicznego, który angażuje wszystkich uczestników – od zespołu operacyjnego po opiekę pooperacyjną. 

„W przyszłości robotyka będzie odgrywać rolę nie tylko w opiece pierwotnej, ale także w chirurgii rewizyjnej. Chociaż zespół pracuje z nią dopiero od niedawna i nie przeprowadzono jeszcze żadnej operacji rewizyjnej, można przewidzieć, że robot znajdzie tu swoje stałe miejsce. Już teraz widać, że oferuje on wyraźne korzyści w złożonych sytuacjach wyjściowych. Ilustruje to aktualny przypadek: pacjent ma ubytek po wewnętrznej stronie głowy kości piszczelowej, którego nie da się prawdopodobnie w wystarczającym stopniu skorygować za pomocą standardowej protezy. W takich sytuacjach należy podjąć decyzję śródoperacyjną, czy ubytek można wyrównać poprzez celowo wybrane, nieznacznie odbiegające ustawienie elementu piszczelowego, czy też konieczne jest wycięcie stopnia i wszczepienie metalowego uzupełnienia w celu stabilnego podparcia elementu.

Ręczne wykonanie takiego precyzyjnego dopasowania jest co prawda możliwe, ale znacznie trudniejsze. Niektóre kąty – na przykład planowane odchylenie do pięciu stopni – trudno jest ustawić dokładnie bez wsparcia technicznego, ponieważ orientacja w przestrzeni jest ograniczona. Natomiast robot umożliwia realizację z dokładnością do stopnia i prowadzi piłę dokładnie w pożądanej płaszczyźnie. Dzięki temu precyzja znacznie wzrasta” – podkreśla dr Stiebler i dodaje: 

„Zasadniczo nie ma prawie żadnych sytuacji, w których świadomie rezygnowano by z robotyki. Gdyby system nie był dostępny, zabieg można oczywiście przeprowadzić również ręcznie. Jednak w normalnych warunkach niemal każdy pacjent odnosi korzyści z większej dokładności procedury wspomaganej robotem. Wyjątkiem są implanty indywidualne, które są wykonywane specjalnie dla poszczególnych pacjentów. Te nadal wszczepia się ręcznie, ponieważ wykorzystują spersonalizowane bloki resekcyjne i nie są kompatybilne z robotem”. 

W Schwalmstadt co roku wszczepia się około 200–300 protez kolanowych. Robot VELYS™ jest w użyciu dopiero od 14 kwietnia, a zatem jest jeszcze zupełnie nowym elementem codziennej praktyki klinicznej. Dla zespołu jest to oczywiście ekscytujący etap, nawet jeśli zmiana ta nie jest tak znacząca, jak w przypadku klinik, które wcześniej wykonywały operacje wyłącznie ręcznie.

Zdjęcie operacji z wykorzystaniem robota Velys z podpisem: Operacja z wykorzystaniem robota Velys

---

Systemy takie jak VELYS™ działają w wirtualnym korytarzu bezpieczeństwa: piła może ciąć wyłącznie w płaszczyźnie, która została wcześniej cyfrowo określona. Odchylenia są praktycznie wykluczone. W ten sposób można zachować oś nogi, rotację i wysokości cięcia z dokładnością rzędu poniżej milimetra i poniżej stopnia – jest to poziom precyzji, który trudno osiągnąć przy operacji ręcznej lub wyłącznie nawigowanej. VELYS™ nie jest autonomicznym robotem, lecz systemem wspomagającym: chirurg zachowuje kontrolę przez cały czas. Podczas operacji system tworzy model 3D dostosowany do konkretnego pacjenta, na bieżąco mierzy ustawienie osi i napięcie więzadeł oraz symuluje różne pozycje implantów, zanim w ogóle zostanie wykonane cięcie. W ten sposób wybierany jest wariant optymalny pod względem biomechanicznym. Kolejna zaleta: VELYS™ nie wymaga wcześniejszego planowania za pomocą tomografii komputerowej (CT) ani rezonansu magnetycznego (MRI). Model powstaje bezpośrednio na sali operacyjnej, bez dodatkowego narażenia na promieniowanie i bez czasochłonnych przygotowań.

---

Na zakończenie naszej rozmowy dr Stiebler wyjaśnia: „Dzięki wieloletniemu doświadczeniu w nawigacji komputerowej wiele rzeczy było mi już znanych – sposób myślenia, etapy planowania, cyfrowe ustawianie. Nowością jest przede wszystkim praca z ramieniem robota i związane z tym procedury, które wymagają pewnego dostosowania i chęci do nauki. Dla zespołów bez doświadczenia w nawigacji ten skok technologiczny byłby znacznie większy, ponieważ zmienia się cała logika operacyjna. Z myślą o przyszłości ważną rolę odgrywa również sztuczna inteligencja. Mogłaby ona wspierać planowanie śródoperacyjne, ujednolicać decyzje i przedstawiać chirurgowi propozycje, nie odbierając mu jednak odpowiedzialności.

W perspektywie długoterminowej pojawia się pytanie, jak daleko posunie się ten rozwój. Już dziś istnieją systemy, takie jak robot Da Vinci, dzięki którym operacje można teoretycznie sterować na duże odległości – na przykład pacjent w Niemczech, a chirurg w Nowym Jorku. Z technicznego punktu widzenia jest to już możliwe, choć stabilność połączeń i kwestie bezpieczeństwa odgrywają tu dużą rolę. W przypadku obecnych robotów do operacji kolana nie jest to jeszcze aktualne, jednak rozwój postępuje w błyskawicznym tempie. Trudno dziś oszacować, jakie możliwości staną się rzeczywistością za dziesięć lat”. 

---

 

• Ordynator oddziału ortopedii i chirurgii urazowej, kierownik centrum endoprotezoplastyki oraz specjalista w Asklepios Klinikum Schwalmstadt.
• Robotyzowana endoprotezoplastyka kolana z wykorzystaniem systemu VELYS™ zapewniającego maksymalną precyzję i indywidualne ustawienie implantu.
• Chirurgia biodra metodą AMIS zapewniająca szybką rehabilitację bez obciążania mięśni.
• Szeroka gama protez: protezy częściowe i całkowite, systemy z prowadzeniem osiowym, implanty wykonywane na miarę.
• Wysoki poziom specjalistycznej wiedzy w zakresie protez barku, w tym systemów odwróconych i z krótkim trzonem.
• Doświadczony chirurg rewizyjny wykonujący złożone operacje wymiany protez.
• Certyfikowana jakość potwierdzona setkami implantacji rocznie oraz rygorystycznie sprawdzanymi standardami.
• Instruktor zaangażowany w działalność akademicką