Roboti, na sál! K počátkům robotické chirurgie

Dohlédnout

Prohlížet si lidské útroby, o tom lékaři snili odjakživa. V roce 1853 pařížský chirurg Antonin Desormeaux předvedl přístroj na vyšetření močových cest, který nazval cystoskop, brzy však převzal obecnější název endoskop, navržený optikem Charlesem Chevalierem. Jako zdroj světla použil lihový plamínek, což někdy vedlo k popáleninám.

Další možnou cestou byla ústa. Jenže v místě, kde přecházejí v krk, leží v jícnu ohbí, které tuhá trubice navzdory mazání glycerinem nepřekoná bez strázně pacienta. Adolf Kussmaul z univerzity v západošvýcarském Fribourgu proto vyhledal pouťového polykače mečů. Ten nejenže úspěšně pohltil půlmetrovou trubici, ale především pana profesora přesně naučil, jak zaklonit hlavu, aby spojnice úst a žaludku ležela právě na přímce. Kussmaul tak v roce 1868 jako první viděl člověku až do žaludku. Moc toho však nespatřil, poněvadž neexistoval vhodný zdroj světla. Teprve po vynálezu žárovky (1879) sestrojil vídeňský lékař Max Nitze v roce 1887 k prohlížení močového měchýře endoskop s malou žárovičkou. S jeho použitím pak v září 1901 provedl drážďanský lékař Georg Kelling první laparoskopii na psovi, roku 1910 pak švédský internista Hans Christian Jacobaeus thorakoskopii na člověku. Pořád ale musely být endoskopy rovné stejně jako světelné paprsky, které měly vést.

Zlom přinesla náhoda. Někdy během roku 1951 se fyzikální optik Harold Hopkins zúčastnil v Londýně jakési slavnostní večeře. Zasedací pořádek mu za souseda určil gastroenterologa. Ten mu pak mezi chody zaujatě vykládal o chorobách trávicí soustavy a o tom, jak špatně se dají diagnostikovat. Ne­oheb­ný gastroskop totiž nevidí do všech záhybů, a zrovna tam může ležet nádor nebo žaludeční vřed…

Docent Hopkins začal přemýšlet. A vzpomněl si na objev fyzika Johna Tyndalla, který už v roce 1870 demonstroval vedení světelného paprsku pramínkem vody vytékajícím z nádoby.

Hopkinse nakonec napadlo směrovat světlo svazkem velmi tenkých, tudíž ohebných skleněných vláken, což počátkem roku 1954 zveřejnil v časopise Nature k volnému použití. Článek si přečetl mladý jihoafrický lékař Basil Hir­scho­witz, působící toho času na univerzitě v Michiganu. Okamžitě přiletěl do Londýna. Hopkins se k němu choval „přátelsky a velkoryse“.

Po návratu Hirschowitz sestrojil z odpadních součástek stroj na tažení skelných vláken. Začal boj s nicotnou křehkostí. Aby svazek měl kýženou optickou vodivost, musely být desetitisíce jeho vlákének orientovány stejně vzhledem ke směru tažení. Navíc při těsném styku vláken ve svazku hrozil „přeskok“ vedeného světelného paprsku, tudíž jeho ztráta. Hopkinsův kolega tedy navrhl tavit a táhnout vodivé skelné vlákno v trubičce ze skla o nižším indexu lomu, která světelný paprsek uvnitř uzavře. Skelná vlákna izolovaná sklem jsou základem optických kabelů dodnes.

Ještě koncem téhož roku, tedy 1954, se Hirschowitzovi poprvé podařilo převést bílý světelný bod na vzdálenost sedmi metrů. V lednu měl v kupě první ohebný gastroskop s optikou ze skleněných vláken. Ten napřed pokusně spolkl sám, pár dní nato ho poprvé použil k prohlídce žaludečního vředu pacientky. Zrodila se „medicína klíčovou dírkou“.

Dosáhnout

Ve známém filmu Moderní doba z roku 1936 komik Charlie Chaplin coby dělník s montážními klíči v rukou zoufale zápolí s neúprosně ubíhajícím výrobním pásem, na kterém má donekonečna utahovat pořád stejný druh šroubů. Nakonec mu monotónní pohyb přejde do krve natolik, že se stává tikem a přepadá ho i v těch nejnevhodnějších situacích.

Chaplinův film nepochybně znal i americký vynálezce George Devol z Louisville v Kentucky, koneckonců kariéru začínal v oboru filmové techniky. Toho napadlo vyhnout se jednotvárným pracovním úkonům, které člověka obíraly o čas, sílu i myšlenky.

Dne 10. prosince 1954 přihlásil na patentový úřad svoje „programovatelné pohyblivé rameno“ Unimate (kombinace slov „univerzální“ a „automatizovaný“). Tento nástroj řízený počítačem velikosti kufru dokázal pomocí pneumatického pohonu manipulovat s předměty do váhy 230 kilogramů, a to v šesti typech pohybů – posunování ve třech rozměrech, otáčení ve dvou směrech, uchopování a pouštění.

O dva roky později se Devol seznámil se zdatným manažerem Josephem Engelbergerem. Ten se ujal marketingu i vyjednávání s odbory, které bránily všemu, co by mohlo vzít lidem zaměstnání. Začal nabídkou automatizace prací fyzicky těžkých a zdraví škodlivých, proti čemuž se dalo těžko co namítat… Zároveň tento vystudovaný fyzik velmi obdivoval sci-fi autora Isaaka Asimova. A ten zase nemohl neznat divadelní drama Karla Čapka R.U.R., kde účinkovali umělí lidé, roboti. Proto Asimov svoji legendární povídkovou sbírku z roku 1950 nazval Já, robot… (Připomeňme si, že R.U.R. měli premiéru v lednu 1921, za moře dorazili napřesrok na podzim.) Takže Engelberger, spatřiv Devolovu mechanickou ruku, zvolal okouzleně: „Zní mi to jako robot!“

V červnu 1961 dostal robot Unimate americký patent a o dva roky později byl poprvé nasazen v jedné z továren firmy General Motors. Napřed tam odebíral a skládal horké odlitky, ale zakrátko management objednal dalších 450 kusů, to už i pro jiné pracovní úkony…

Operovat

Nahlížení „klíčovou dírkou“ a „umělá ruka“ tedy vznikly ve stejné době. Kdyby se je podařilo nějak propojit a přejít od diagnostické laparoskopie k chirurgické, nabízelo by to podstatně menší zátěž pro pacienta.

Patrně největší průlom na tomto poli se odehrál 13. září 1980, kdy profesor gynekologie Kurt Semm provedl v Kielu první laparoskopické odnětí apendixu (to už měl k dispozici studené světlo a insuflátor). Semm se před vystudováním medicíny vyučil jemným mechanikem, takže si osobně navrhoval nástroje a dohlížel na jejich výrobu (otec a bratr měli firmu vyrábějící lékařské nástroje). U řady kolegů však vyvolal kritiku až nevraživost – především u chirurgů, kterých se dotklo, že jim nějaký gynekolog bude ukazovat, jak mají řezat slepák! „Chirurgové i gynekologové se na mě zlobili, prakticky mě kamenovali. Všechny mé počáteční pokusy o publikování zprávy o laparoskopické apendektomii byly odmítnuty s poznámkou, že takové nesmysly nepatří a nikdy nebudou patřit do všeobecné chirurgie.“ Prezident Německé chirurgické společnosti dokonce dopisem požádal Německou společnost pro porodnictví a gynekologii, aby Sem­mo­vi odebrala lékařskou licenci. Podle svědectví jeho spolupracovnice musel náš novátor dokonce podstoupit počítačovou tomografii lebky, aby se prokázalo, že to má v hlavě v pořádku…

První zpráva o laparoskopické apendektomii nakonec vyšla až v roce 1983.

Nakonec Semm prorazil, k čemuž asi nejvíc přispěla první laparoskopická cholecystektomie, provedená 17. března 1987 Philippem Mouretem v Lyonu.

Do vývoje se vložila americká kosmická agentura NASA s požadavkem, aby chirurg mohl operovat i na dálku pomocí videa (to už existovaly CCD kamery a 3D zobrazení s možností zvětšování detailů). Cílem zamýšlené telechirurgie bylo řešení urgentních stavů kosmonautů při meziplanetárních letech, a to právě pomocí dálkově ovládaných robotických systémů. Armáda zase chtěla distančně operovat vojáky zraněné při bojových operacích. Tak se v průběhu 80. let ve spolupráci lékařů, techniků a informatiků začala rodit roboticky asistovaná chirurgie. V té se de facto spojily ideje laparoskopie a robotiky, ovšem „umělé ruce“ k „řezání do živého“ musejí být nesrovnatelně přesnější, jemnější i obratnější, navíc je operatér nemůže používat přímo, ale jen skrze prostředníka, který „tlumočí“ lidské pohyby do strojových. A tím je počítač. (Obrazně: Zatímco průmyslový robot je naprogramován napevno a předem, operační robot je pouze takříkajíc předprogramován a chirurg svými pohyby i pokyny onen předprogram aktuálně dotváří podle konkrétní situace.)

První operační roboty v medicíně se objevily kolem poloviny 90. let v Americe. I ony musely překonávat značný odpor odborné veřejnosti.

První robotické operace v kardiochirurgii se uskutečnily 7. května 1998 v Paříži (mitrální chlopeň) a 25. května 1998 v Lipsku (bypass); v USA tehdy ještě FDA nevydal povolení. A pak se 7. září 2001 naplnil letitý sen NASA o operování na dálku: Chirurgové v New Yorku roboticky odstranili žlučník pacientce ve Štrasburku.

V České republice byl chirurgický robot (konkrétně systém da Vinci) poprvé použit právě před dvaceti lety – 31. října 2005 v Praze v Nemocnici Na Homolce (operace cév), poté v Ústřední vojenské nemocnici 9. prosince (pánevní lym­fa­den­ekto­mie; týden nato tamtéž radikální prostatektomie).

První robotická operace srdce u nás proběhla 6. prosince 2023 ve Fakultní nemocnici Motol (oprava defektu mezisíňové přepážky na zastaveném srdci za použití mimotělního oběhu, téhož roku tamtéž operace mitrální chlopně).

Přes ne‑lidskou chirurgii k ne‑lidskému člověku?

Nástup roboticky asistovaných operací představuje přelom ve vývoji chirurgie. Nikoli poslední. Na dveře totiž buší umělá inteligence… O zapojení AI nelze pochybovat, otázkou je, do jaké míry? Její role nejspíš neustále poroste – od „učně“ přes „tovaryše“ až k „mistrovi“. Po čase začne operovat samostatně, člověk ji bude jen učit. A jednoho dne se začne „mladší“ AI učit přímo od své „zkušenější“ kolegyně… Nejen v medicíně, samozřejmě. Na člověka zbude jen zábava nebo nuda – až se veškerá jeho druhdy úžasná tvořivost i aktivita plíživě vytratí do nenávratna. AI pak už jenom bez boje převezme otěže našich životů – a my si to buď vůbec neuvědomíme, nebo dokonce budeme rádi.

Že je to nemožné? Tady nelze nevzpomenout jeden z proslulých výroků scifisty Arthura Clarkea: „Když význačný, avšak postarší vědec konstatuje, že je něco možné, má skoro jistě pravdu. Když konstatuje, že něco je nemožné, velmi pravděpodobně se mýlí…“

Adresa pro korespondenci

Ing. František Houdek 
Synkovská 13
160 00 Praha 6
e‑mail: frthek@gmail.com