הצלת חיים וקיצור זמן ההחלמה – הכול למען המטופל. זוהי המנטרה הגאה של אינטואיטיב סרג’יקל (Intuitive Surgical), אחת החברות המעניינות ביותר בתעשיית ההתקנים הרפואיים כיום. מערכות “דה-וינצ’י” הרובוטיות של החברה, המיועדות לביצוע ניתוחים, נמצאות בשימוש ביותר מ-1500 מרכזים רפואיים ברחבי העולם וכבר לקחו חלק במאות ניתוחים מוצלחים. מערכות אלו הן החדשניות ביותר בתחום הניתוח הזעיר-פולשני (MIS) המאפשרות למטופלים להחלים בקצב מהיר בהרבה מזה המתאפשר אחרי ניתוחים פתוחים מסורתיים.
אינטואיטיב סרג’יקל משתמשת ב-FPGAs של זיילינקס משנת 2003 וממנפת משפחות התקנים חדשות במהלך השנים במטרה ליצור גרסאות מתוחכמות יותר של מערכות דה וינצ’י ולהרחיב את השימוש בהן. מנתחים רבים משתמשים כיום בכלי זה במגוון הליכים כירורגיים בתחום האורולוגיה, גניקולוגיה, קרדיולוגיה, ניתוחי חזה, ראש וצוואר ובהליכים כירורגיים כלליים.
מערכות דה וינצ’י מורכבות משלושה רכיבים עיקריים המחוברים ביניהם: קונסולת מנתח, עגלת מטופל ומערכת דימות. קונסולת המנתח היא למעשה “תא טייס” עבור המנתח המבצע את ההליך. במקום לעמוד מעל המטופל בצורה כפופה במשך שעות כדי לבצע הליך רפואי – כפי שעושים בניתוחים מסורתיים – הרופא משתמש במערכת דה וינצ’י כשהוא ישוב בנוחות מול הקונסולה, אצבעותיו על הבקרים ועיניו ממוקדות בצג תלת ממד. על הצג יכול הרופא לראות את האנטומיה הייעודית בצורה מוגדלת בהתאם לנוחיותו ולצפות במכשירי הניתוח בהם ישתמש לביצוע ההליך.
תנועת אצבעותיו ומפרקי ידו של המנתח מתורגמות בזמן אמת כדי להנחות את הזרועות הרובוטיות המבצעות את הפעולה הרפואית
מערכות דה וינצ’י מתרגמות את תנועת אצבעותיו ומפרקי ידו של המנתח בזמן אמת כדי להנחות את הזרועות הרובוטיות של עגלת המטופל בתיאום מלא. המנתח מפעיל את הבקרים במטרה להנחות את מכשירי הניתוח השונים – איזמלים, מלחציים, גשושים, מחטי צריבה ומחטי תפירה ומכשירים נוספים הממוקמים בקצה של כל זרוע רובוטית על עגלת המטופל. מתוך נוחות “תא הטייס” שלו, מבצע המנתח כל שלב קריטי בניתוח, מהחיתוך הראשוני ועד לתפר האחרון, בשעה שהאסיסטנטים של חדר הניתוח מנטרים את מצבו של המטופל לאורך כל זמן הניתוח.
המכשיר השלישי המחובר למערכת הדה וינצ’י הוא מערכת דימות המצוידת באנדוסקופ HD תלת ממדי (צינור עם מצלמה ואור בקצה) ובציוד עיבוד תמונות המספק הדמיה מציאותית של האנטומיה של המטופל. בנוסף, מעניקה מערכת הדימות לכל צוות חדר הניתוח ולעוזרים הכירורגיים הניצבים לצד המטופל תצוגת מסך רחבה של זירת הניתוח.
מערכת דה וינצ’י מספקת למתקנים רפואיים יתרונות מרובים בהשוואה להליכים הכירורגיים המסורתיים: היא מאפשרת למנתחים לבצע הליכים מורכבים תוך שימוש בגישה זעיר- פולשנית, בנוחות רבה יותר ועם הרבה פחות עייפות למנתח. יתרה מכך, המערכת מצמצמת רעידות ידיים ומגדילה את מידת הדיוק של תנועות המנתחים במהלך הפעולות הרפואיות.
כריס סימונדס, מנהל בכיר בשירותי השיווק של אינטואיטיב סרג’יקל, מציין כי “רופאים נהנים מהנראוּת המשופרת ומהתכונות הארגונומיות של המערכת. הם מדווחים על פחות מאמץ לעיניים ועל שיפור המיומנות והשליטה, במיוחד בהליכים המצריכים הגדלה מרובה מאוד”. ההשראה הראשונית לפיתוח המערכת הרובוטית לניתוחים זעיר-פולשניים של אינטואיטיב סרג’יקל הגיעה מההתפתחויות הטכנולוגיות שהוליד מחקר שערכה DARPA, זרוע המחקר והפיתוח של משרד ההגנה האמריקני, אך השאיפה לחדור לתחום של יישומים רפואיים הציבה בפני המפתחים אינספור אתגרי תכנון והנדסה. תחום אחד, של עיבוד וידאו, נהיה חשוב יותר ויותר עם התפתחותם של דגמי הדה וינצ’י ממצגי סטריאו ברזולוציית SD ובתלת ממד למערכת של היום הכוללת שתי קונסולות HD תלת ממדיות ועתירות חלונות.
הדרישות הטכנולוגיות השונות הובילו את אינטואיטיב סרג’יקל להשתמש ב-Virtex® FPGA של זיילינקס בתכנון עיבוד וידאו עבור הדור השני של מערכות הניתוח דה וינצ’י, שתוכננה בשנת 2003. “בתחילה, בחרנו ב-Xilinx Virtex-2 Pro FPGA רק על סמך הביצועים של אלמנטי ה-DSP להזרמת וידאו”, מסביר דיוויד פאוול, מהנדס תכנון ראשי באינטואיטיב סרג’יקל. “המעבד המשובץ שהיה לזיילינקס עבור התקן זה היה תכונה “שלא מזיק שתהיה”. הבנו שנוכל לנצל אותו כדי לצמצם את השטח הנדרש עבור עיבוד הוידאו, אך המעבד המשובץ לא היה סיבה מרכזית לבחירה שבחרנו בהתקן של זיילינקס”.
עם זאת, כפי שהסתבר בהמשך, “ארכיטקטורת המעבד המשובץ של זיילינקס הובילה למהפכה משמעותית עבורנו במונחים של תכנוני הפלטפורמה שנולדו אצלנו בהמשך במערכת כולה”, מוסיף פאוול.
פעילות חדר ניתוח הפועל באמצעות המערכת הרובוטית "דה-וינצ'י" של חברת Intuitive Surgical
FPGA’S עוזרים לסלול את הדרך לתכנונים מודולריים
ההתנסות הראשונה של אינטאיטיב סרג’יקל עם ההתקנים של זיילינקס הובילה את החברה ללכת בעקבות עקומת הטכנולוגיה של ה-FPGA ולהוסיף פונקציונליות מערכת מתוחכמת וחדשנית עוד יותר ל-FPGAs החדשים של זיילינקס ברגע שאלו עמדו לרשותם. “כשהתחלנו להשתמש בהתקן של זיילינקס, גילינו שמדובר בפלטפורמת תכנון חביבה למדי – למעשה, כה חביבה עד כי הפלטפורמות שנולדו בהמשך התפתחו לשימוש בעשרות FPGAs של זיילינקס בכל רכיבי המערכת העיקריים”, אומר פאוול. “היום אנחנו יכולים להכניס כל כך הרבה בכל FPGA עד שיש ביכולתנו להפוך לוח לשבב, פחות או יותר”.
הודות לשימוש החוזר בליבות לאורך הדורות השונים של המערכת ולהוספת פונקציונליות מערכת לדורות חדשים של FPGAs, הצליחה החברה לעבור לארכיטקטורה מבוזרת יותר עבור מערכות דה וינצ’י ולסלול את הדרך לעידן המודול בו מסוגלים הלקוחות להוסיף כמה וכמה מודולים למערכת יחידה כדי להתאימה לצרכים הספציפיים שלהם. לדוגמה, סגן נשיא לתחום התכנון באינטואיטיב סרג’יקל, סאל ברוניה, אומר שהארכיטקטורה המבוזרת עזרה לחברה להציג את המערכות עם קונסולות כפולות. “כיום, שני מנתחים יכולים לשתף פעולה בהליך זעיר-פולשני רובוטי, או להגדיר תצורה של מורה-סטודנט”. “התכנונים המודולריים, הממנפים FPGAs של זיילינקס, תורמים ליכולת זו ומהווים ציון דרך משמעותי בקו המוצרים שלנו”.
הכוח הטמון ביכולת התכנות משמעו עדכונים פשוטים יותר. ברוניה אומר שבמקום להחליף מודולים או תת-מערכות יכולה אינטואיטיב סרג’יקל להציג פונקציונליות חדשה או לשפר פונקציונליות קיימת עם שדרוגי קושחה (firmware) בשטח. זאת ועוד, יכולים צוותי שירות לחקור את העקיבות בין כל המעבדים שבמערכת במטרה להשיג בקרת תהליך משופרת ולהבטיח שהתצורה של המערכות מותאמת באופן מיטבי לניתוח.
פאוול מציין כי השותפות הצמודה עם הצוות הטכני של זיילינקס, יחד כוח המכירות ועם הבכירים בחברה היא ללא ספק מפתח נוסף להצלחה. “אנחנו מכירים את ההתקנים של זיילינקס לפני ולפנים וזה בהחלט עוזר לנו לחולל פלאים בחייהם של אנשים רבים”, הוא אומר. “בסופו של דבר, השורה התחתונה היא תמיד המטופלים. אנחנו שומעים יום יום אנשים שמספרים לנו כיצד ההליכים החדשים שינו או הצילו את חייהם, וזה מה שמניע אותנו לספק את הטכנולוגיה הטובה ביותר”.
מייק סנטריני, Xilinx
