Due anni e mezzo fa, i dipendenti di THINK Surgical, una società di sviluppo di chirurgia robotica a Fremont, in California, stavano ripulendo un'unità di stoccaggio vicino al loro quartier generale quando trovarono un oggetto che sembrava un vecchio braccio robotico.
A uno sguardo più attento, Micah Forstein, un assistente manager dell'azienda, si rese conto che il braccio era un residuo, un prototipo di un'invenzione che aveva cambiato per sempre la chirurgia di sostituzione dell'articolazione.
Chiamato Robodoc, l'innovativo sistema robotico consente ai chirurghi di eseguire complicati interventi chirurgici all'anca e al ginocchio con maggiore precisione utilizzando scansioni CT convertite in immagini virtuali tridimensionali per la pianificazione preoperatoria e la perforazione guidata da computer. Lo strumento è stato utilizzato in oltre 28.000 procedure in tutto il mondo.
Ora, il prototipo del 1989, completamente recuperato, sarà per sempre memorizzato nelle collezioni del National Museum of American History di Smithsonian.
"È importante per noi ricordare le pietre miliari della tecnologia medica", afferma Forstein.
Il prototipo ROBODOC al National Museum of American History. (NMAH / SI) Il robot nasce da un'idea del defunto veterinario Howard "Hap" A. Paul e dell'ingegnere-diventato chirurgo ortopedico William Bargar, che lavoravano entrambi all'Università della California, a Davis, negli anni '80, quando Bargar riconobbe quello che lui chiama un dilemma artroplastica totale dell'anca o chirurgia di sostituzione dell'anca.
In quell'epoca, gli impianti erano fissati al corpo del paziente con cemento acrilico, un materiale impermanente che alla fine si sarebbe rotto, rimandando il paziente sotto il coltello.
I ricercatori avevano già tentato di eliminare la necessità del cemento difettoso utilizzando impianti porosi in cui l'osso poteva effettivamente crescere. Questo sviluppo ha affrontato il problema del deterioramento del cemento, ma gli impianti erano ancora imperfetti perché realizzati solo in dimensioni diverse; non si adattavano al corpo di ogni paziente.
"Proveresti a metterli dentro e alcuni si adatterebbero troppo stretti", dice Bargar, "o spezzeresti l'osso mettendolo dentro, o alcuni si adatterebbero troppo larghi e si muoverebbero, quindi era difficile ottenere il giusta dimensione per ogni paziente. Così ho avuto l'idea di personalizzare queste cose ".
Utilizzando i dati di scansione TC di un paziente insieme alla tecnologia di progettazione assistita da computer / fabbricazione assistita da computer (CAD / CAM), Bargar potrebbe progettare un impianto adatto al corpo di un individuo specifico. Potrebbe quindi trasferire il progetto su una macchina CAD / CAM che taglierebbe l'impianto dal metallo.
Nel frattempo, in un'altra parte del campus della UC Davis, Paul studiava interventi chirurgici di sostituzione articolare nei cani come residente presso la School of Veterinary Medicine. Non poteva sopportare di mettere giù un cane per problemi articolari se c'erano alternative, come la sostituzione dell'anca. I due ricercatori hanno unito le forze, perseguendo ricerche su impianti personalizzati nei cani.
Ma anche con gli impianti personalizzati, la chirurgia di sostituzione dell'articolazione era difettosa. Mentre una macchina produceva impianti personalizzati, i chirurghi stavano ancora scavando le cavità nelle ossa dei pazienti a mano, spesso grossolanamente, presentando ostacoli per l'inserimento degli impianti e aprendo la strada a conseguenze dannose, come la frammentazione dell'osso.
I ricercatori hanno usato il ROBODOC in 23 interventi chirurgici per cani prima di tentare di usarlo su un essere umano. (NMAH / SI) Durante un volo di ritorno da Nizza, in Francia, dove avevano presentato le loro ricerche sugli impianti personalizzati, Bargar e Paul hanno avuto l'idea successiva: utilizzare un robot per tagliare la forma inversa dell'impianto nel paziente per una perfetta aderenza.
Ma i campi di ricerca di robotica e computer si erano sviluppati indipendentemente l'uno dall'altro e insegnare a un robot ad agire come una macchina CAD / CAM era un nuovo concetto. Dopo che le chiamate a molti produttori di robotica hanno lasciato i ricercatori in un vicolo cieco, il padre di Bargar, un ex impiegato della IBM, lo ha messo in contatto con un gruppo del Thomas J. Watson Research Lab della IBM. Lì, i ricercatori avevano sviluppato un linguaggio macchina automatizzato ma non lo avevano ancora applicato nel mondo reale.
È stata la partita perfetta e nel 1986 i ricercatori hanno iniziato a collaborare al primo e unico sistema chirurgico robotico attivo. Analogamente alla macchina CAD / CAM utilizzata per fabbricare gli impianti, il robot segue le indicazioni del chirurgo, che riceve da un computer, utilizzando questo linguaggio sviluppato da IBM.
"Devi avere un'idea e devi essere ingenuo e aiuta anche ad essere fortunati", dice Bargar.
Hanno battezzato il loro robot, Robodoc, in un cenno al popolare film del 1987 RoboCop . Intorno al 1990, con il supporto di IBM, Paul e Bargar hanno co-fondato la società Integrated Surgical Systems e hanno convinto la FDA a consentire loro di fare uno studio di fattibilità su un essere umano nel novembre 1992. Tra Integrated Surgical Systems e IBM, ci sono dieci brevetti (numeri 5769092, 5776136, 5806518, 5824085, 6033415, 6322567, 6430434, 5951475, 6415171 e 6747646) che rappresentano diversi componenti dell'invenzione complessiva.
Avevano già usato il robot negli interventi chirurgici su 23 cani e, sebbene avessero avuto qualche problema nell'impostare la macchina per la prima chirurgia umana, avevano avuto successo e avevano dimostrato la sicurezza della macchina.
La FDA ha poi permesso loro di completare altri nove interventi chirurgici umani in uno studio multicentrico (Paul ha partecipato a sei degli interventi chirurgici di prova, ma tragicamente è morto di leucemia il giorno prima dell'intervento chirurgico di prova finale nello studio).
Sono stati in grado di dimostrare attraverso questi studi che il robot ha aiutato in un intervento chirurgico di sostituzione articolare più preciso, ma la procedura ha richiesto più tempo rispetto a un intervento chirurgico tradizionale, con conseguente perdita di sangue maggiore. Sono stati in grado di modificare il processo con i suggerimenti di un medico in Germania che aveva iniziato a utilizzare il dispositivo nello stesso momento in cui il team di Bargar ha iniziato gli studi multicentrici della FDA (l'UE aveva una serie diversa di standard che consentiva di utilizzare questo dispositivo in Europa prima che fosse usato negli Stati Uniti).
Ma per incorporare le modifiche, la FDA ha richiesto al team di completare un'altra serie di prove e, nel 2006, la società stava esaurendo i fondi. Hanno chiuso il negozio fino al 2007 quando una società coreana chiamata Curexo, la società madre di THINK Surgical, è entrata in azione e ha fornito i fondi per completare lo studio.
L'FDA ha finalmente autorizzato il Robodoc l'anno successivo e oggi il sistema è ancora l'unico sistema chirurgico robotico attivo (il che significa che il robot esegue la procedura stessa seguendo i comandi del chirurgo) utilizzato negli Stati Uniti per la chirurgia ortopedica.
Il ROBODOC è stato il primo robot attivo utilizzato in chirurgia. (NMAH / SI) Judy Chelnick, curatrice associata nella divisione di medicina e scienza del museo, seguiva l'evoluzione della tecnologia della chirurgia robotica da anni quando Forstein entrò in contatto con la Smithsonian Institution dopo aver scoperto il prototipo. Chelnick sapeva di voler raccogliere un dispositivo medico robotico, ma non aveva ancora deciso quale.
Dopo aver visto il robot di persona a Fremont e aver studiato la storia di Robodoc, decise che questo era il più importante da raccogliere per primo, perché era il primo.
“È storico. Lo vedo come l'evoluzione della chirurgia. Questo è solo un altro modo di eseguire un intervento chirurgico ", afferma Chelnick.
Nel novembre 2016, il National Museum of American History ha ufficialmente introdotto il Robodoc nelle sue collezioni permanenti di scienza e medicina. Il 72enne Bargar, che era presente alla cerimonia di dedicazione, definisce la donazione allo Smithsonian un "tappo" per la sua carriera. “È un grande onore. È probabilmente il più grande risultato della mia vita ", dice.
