Aula 6 - Robótica Médica e Cirurgia Minimamente Invasiva

Question 1

Robótica médica

(Definição)

Answer 1

Ramo da engenharia e ciências da computação que envolve a conceção, design, fabrico e funcionamento de robôs para aplicação em saúde.

Question 2

Robô

(Definição)

Answer 2

Máquina inteligente e programável que auxilia os humanos, realizando tarefas controladas por eles ou de forma totalmente autónoma.

Question 3

Robótica médica vs. robótica cirúrgica

Answer 3

A robótica cirúrgica é o ramo mais desenvolvido e conhecido da robótica médica, mas não é a sua única aplicação.

Question 4

Tipos de robótica médica

Answer 4

Robótica médica para imagiologia, robótica médica para reabilitação e próteses, e robótica cirúrgica

Question 5

Robótica médica para imagiologia (+ exemplos)

(Definição)

Answer 5

Dispositivos médicos de imagiologia integrados em sistemas robóticos para aquisição de imagem. São utilizados para cirurgias e biópsias guiadas por imagem (fluoroscopia, MRI, CT, ou câmaras óticas 3D) e para realização de aquisição de imagem teleoperada (devido à falta de especialistas em determinadas zonas rurais).

Question 6

Sistema robótico para Imagiologia

MGIUS-R3 (MGI)

Answer 6

Sistema robótico de ultrassons

Question 7

Exemplo de sistema robótico

ARTIS pheno (Siemens Healthineers)

Answer 7

Sistema robótico de imagem intraoperatória de fluoroscopia 3D

Question 8

Robótica médica para reabilitação e próteses

(Definição + exemplos)

Answer 8

Dispositivos para substituir, treinar ou prestar assistência de modo a melhorar a qualidade de vida. Focam-se essencialmente na terapia e assistência do movimento (sistemas robóticos para fisioterapia e reabilitação ou cadeiras de rodas robóticas), na assistência a idosos e doentes (robôs-enfermeiros e de companhia) e substituição de membros perdidos (próteses).

Question 9

Sistema robótico de reabilitação

Cody

Answer 9

Robô-enfermeiro que auxilia a realizar tarefas diárias como tomar banho ou vestir.

Question 10

Sistema robótico de assistência

Robear

Answer 10

Robô capaz de levantar e transportar um doente, bem como de auxiliá-lo a realizar essas tarefas.

Question 11

Sistema robótico de assistência

Paro

Answer 11

Robô em forma de foca bebé que responde a comandos, fazendo companhia a doentes e idosos e ajudando-os a gerir as suas emoções e socialização.

Question 12

Prótese vs. prostética

Answer 12

A prostética é a área de investigação e desenvolvimento de dispositivos artificiais para substituir partes do corpo em falta e restaurar o máximo de funções possível. Estes dispositivos chamam-se próteses.

Question 13

Robótica de reabilitação e próteses

Tipos de próteses

Answer 13

• Mecânicas (ou body-powered)
• Mioelétricas
• Biónicas
• Controladas pelo cérebro ou Brain-Computer Interface (BCI)

Question 14

Robótica de reabilitação e próteses

Próteses mecânicas

(Definição)

Answer 14

Sistema de cabos e arnês, de controlo manual.

Question 15

Próteses mioelétricas

(Definição)

Answer 15

Alimentadas por sinais eletromiográficos (EMG), adquiridos através de sensores superficiais colocados na pele do membro residual.

Question 16

Próteses biónicas

(Definição)

Answer 16

Conectam-se diretamente aos nervos do membro residual através de sensores que registam os sinais elétricos e os convertem em movimento.

Question 17

Próteses BCI

(Definição)

Answer 17

Recorrem a sensores superficiais (couro cabeludo) ou implantados (cortex cerebral) para captar os sinais elétricos cerebrais, processando-os e convertendo-os em comandos para controlar a prótese.

Question 18

Funcionamento das próteses BCI

(4 etapas)

Answer 18

1) Captura de sinais elétricos cerebrais - pode ser feita através de elétrodos superficiais no couro cabeludo, nomeadamente eletroencefalografia (EEG), ou através de elétrodos implantados no cortex cerebral motor por eletrocorticografia (ECoG) ou microelétrodos.
2) Processamento dos sinais - os sinais elétricos captados são complexos, necessitando de ser sujeitos a uma filtragem e à extração das componentes (i.e., frequências) associadas à intenção de movimento.
3) Transmissão dos comandos à prótese - a intenção de movimento (i.e., os comandos e instruções de movimento) são enviados para a prótese através de cabos ou conexões sem fios.
4) Feedback sensorial - a prótese pode transmitir sensações (toque, pressão, temperatura, etc.) ao cérebro através de sensores integrados para medir informações sensoriais; simulando sensações com estimulação elétrica dos nervos periféricos ou do cérebro; ou recorrendo a dispositivos vibratórios aplicados no membro residual.

Question 19

Robótica cirúrgica

(Definição)

Answer 19

Sistemas robóticos que realizam procedimentos cirúrgicos com grande precisão, segurança e eficácia, permitindo ampliar as capacidades humanas do cirurgião.

Question 20

Sistema robótico

Da Vinci

(Definição e área de aplicação)

Answer 20

Sistema mais utilizado no mundo para cirurgias roboticamente assistidas. O cirurgião utiliza a consola para controlar as câmaras e os instrumentos do robô, localizado junto ao paciente, de modo a realizar a cirurgia.
Aplicação: laparoscopia (em diversas regiões do corpo).

Question 21

Vantagens do sistema robótico Da Vinci

Answer 21

• Flexibilidade e acesso ao corpo do paciente
• Sistema de visualização e imagem
• Instrumentação
• Facilidade de configuração e uso
• Custo e acessibilidade

Question 22

Sistema robótico

Mazor (Medtronic)

(Definição e área de aplicação)

Answer 22

Sistema robótico para orientar cirurgias na coluna vertebral, proporcionando precisão na colocação de parafusos e outros dispositivos.
Aplicação: neurocirurgia

Question 23

Sistema robótico

CyberKnife

(Definição e área de aplicação)

Answer 23

Sistema avançado de radiocirurgia robótica, que utiliza um braço robótico para atingir células tumorais com radiação, de forma muito localizada e precisa.
Aplicação: Neurocirurgia e Cancro da próstata, pâncreas, fígado e pulmão

Question 24

Sistema robótico

Mako

(Definição e área de aplicação)

Answer 24

Sistema robótico que inclui planeamento cirúrgico e um braço robótico para auxiliar os cirurgiões em procedimentos de substituição articular.
Aplicação: Ortopedia

Question 25

Autonomia robótica | (Definição)

Answer 25

Capacidade de um robô executar tarefas específicas sem intervenção humana.

Question 26

Nível 0 de autonomia robótica | (Definição)

Answer 26

Sistema sem autonomia robótica, pelo que a cirurgia é idêntica a uma cirurgia não-robótica.

Question 27

Nível 1 de autonomia robótica | (Definição)

Answer 27

Assistência robótica de suporte passivo e/ou de orientação ativa.

Question 28

Nível 2 de autonomia robótica | (Definição)

Answer 28

Autonomia de tarefa, na qual o sistema executa uma determinada tarefa de acordo com os parâmetros introduzidos pelo cirurgião.

Question 29

Nível 3 de autonomia robótica | (Definição)

Answer 29

Autonomia condicional, em que o sistema gera sozinho várias estratégias de cirurgia e executa sozinho a que é selecionada pelo cirurgião.

Question 30

Nível 4 de autonomia robótica | (Definição)

Answer 30

Autonomia de alto nível, em que o sistema seleciona de forma independente o plano cirúrgico ideal específico para o paciente e executa-o autonomamente, após aprovação do cirurgião.

Question 31

Nível 5 de autonomia robótica | (Definição)

Answer 31

Autonomia total, em que o sistema toma todas as decisões sozinho (i.e., sem aprovação do cirurgião) quanto à seleção e execução do plano cirúrgico.

Question 32

Qual o nível máximo de autonomia robótica presente na prática clínica? | (Resposta + justificação)

Answer 32

**Nível 3.** Níveis superiores, como os níveis 4 e 5 estão mais distantes da prática clínica atual e apresentam desafios éticos, regulamentares e tecnológicos significativos.

Question 33

Das cirurgias realizadas com assistência robótica, 86% são de Nível ____, 8% de Nível ____ e 6% de Nível ____. | (Completar espaços)

Answer 33

1, 2, 3

Question 34

Se o cirurgião controla continuamente todos os movimentos do sistema e o sistema auxilia na execução e monitorização de ações cirúrgicas, estamos perante o Nível ____. Se o sistema não auxiliar, estamos no Nível ____. | (Completar espaços)

Answer 34

1 (Assistência robótica), 0 (Sem autonomia)

Question 35

Se o cirurgião não controla continuamente todos os movimentos do sistema e este não gera e atualiza de forma independente estratégias específicas para cada paciente para uma tarefa, então estamos perante o Nível ____. | (Completar espaços)

Answer 35

2 (Autonomia de tarefa)

Question 36

Se o cirurgião não controla continuamente todos os movimentos do sistema, que gera e atualiza de forma independente estratégias específicas para cada paciente para uma tarefa, mas não seleciona de forma independente a estratégia ideal a ser implementada, então estamos perante o Nível ____.

Answer 36

3 (Autonomia condicional)

Question 37

Se o cirurgião não controla continuamente todos os movimentos do sistema, que gera e atualiza de forma independente estratégias específicas para cada paciente para uma tarefa e que seleciona de forma independente a estratégia ideal a ser implementada (tendo em conta que o cirurgião não precisa de aprovar o plano do sistema) então estamos perante o Nível ____.

Answer 37

5 (Autonomia total)

Question 38

Se o cirurgião não controla continuamente todos os movimentos do sistema, que gera e atualiza de forma independente estratégias específicas para cada paciente para uma tarefa e que seleciona de forma independente a estratégia ideal a ser implementada (tendo em conta que o cirurgião precisa de aprovar o plano do sistema) então estamos perante o Nível ____.

Answer 38

4 (Autonomia de alto nível)

Question 39

CIRURGIÃO → CONSOLA PRINCIPAL → PATIENT-SIDE ROBOT → INSTRUMENTO/CÂMARA → PACIENTE | (Tipo de cirurgia)

Answer 39

Cirurgia minimamente invasiva roboticamente assistida ou teleoperada

Question 40

CIRURGIÃO → INSTRUMENTO/CÂMARA → PACIENTE | (Tipo de cirurgia)

Answer 40

Cirurgia minimamente invasiva

Question 41

CIRURGIÃO → PACIENTE | (Tipo de cirurgia)

Answer 41

Cirurgia aberta ou convencional

Question 42

Cirurgia aberta ou convencional | (Definição)

Answer 42

Implica abrir o paciente através de incisões que permitam que o cirurgião tenha uma visão completa das estruturas e órgãos envolvidos no procedimento.

Question 43

Cirurgia minimamente invasiva | (Definição)

Answer 43

Procedimentos cirúrgicos com incisões pequenas (cerca de 1 cm), através das quais se inserem (pelo mrenos) dois manipuladores longos de tecidos e um vídeo-endoscópio para visualizar o local da operação.

Question 44

Cirurgia minimamente invasiva roboticamente assistida ou teleoperada | (Definição)

Answer 44

Cirurgia minimamente invasiva realizada com recurso a um sistema robótico, geralmente composto pela consola controlada pelo cirurgião e o robô localizado junto ao paciente, que contém todos os instrumentos e câmaras necessários ao procedimento.

Question 45

Benefícios socioeconómicos da cirurgia minimamente invasiva roboticamente assistida

Answer 45

Maior controlo e precisão do movimento → Menos danos para os tecidos circundantes → Cicatrização mais rápida e menos dolorosa → Menor risco de infeções → Menos complicações pós-operatórias → Recuperação mais rápida e menor tempo de internamento ↓ - Regresso mais rápido ao trabalho (maior produtividade dos trabalhadores) - Maior custo-benefício e risco-benefício - Redução de custos para a sociedade

Question 46

Limitações e desafios da cirurgia minimamente invasiva roboticamente assistida

Answer 46

- Custo muito elevado e baixa acessibilidade - Dependência de cirurgiões qualificados devido à autonomia limitada dos sistemas robóticos (máximo nível 3) - Considerações éticas e legais, nomeadamente a responsabilização em caso de falha