Cross-platform integration of robotic intraoperative ultrasound using system-agnostic drop-in probes: technical feasibility and workflow standardization

Resumo Técnico: Integração Cross-Platform de Ultrassom Intraoperatório Robótico

Definição do Problema
O ultrassom intraoperatório (IOUS) é uma ferramenta crítica para o direcionamento de imagem em tempo real na cirurgia minimamente invasiva, mas sua integração nos fluxos de trabalho robóticos permanece fragmentada. As soluções atuais dependem frequentemente de sondas proprietárias e específicas de cada plataforma, o que limita a escalabilidade e dificulta a transferência de habilidades entre diferentes sistemas robóticos. Os eixos rígidos das sondas de ultrassom laparoscópicas tradicionais restringem os ângulos de aquisição e tornam a manipulação intracorpórea difícil. Embora as sondas "drop-in" (que apresentam um cabo flexível e um clipe para pinças robóticas) ofereçam uma solução, a falta de um fluxo de trabalho padronizado e agnóstico ao sistema em diversas arquiteturas robóticas constitui uma barreira para a adoção generalizada do Ultrassom Intraoperatório Robótico (RIOUS). Há uma necessidade de determinar se um único framework procedimental pode ser aplicado com sucesso em diversas plataformas robóticas multi-portas, arquitetonicamente distintas, utilizando hardware agnóstico ao sistema.

Metodologia
Este estudo de viabilidade técnica foi conduzido no Centro de Pesquisa e Treinamento IRCAD em Estrasburgo, França, utilizando um ambiente experimental não clínico com um fantoma abdominal de ultrassom. O estudo avaliou a reprodutibilidade de um fluxo de trabalho RIOUS padronizado de seis etapas em quatro sistemas cirúrgicos robóticos multi-portas distintos:

1. da Vinci Xi (Intuitive Surgical)
2. Hugo™ RAS (Medtronic)
3. Toumai (MicroPort® MedBot™)
4. hinotori™ (Medicaroid Corporation)

Equipamento e Protocolo:

• Sistema de Ultrassom: ARIETTA 750VE (FUJIFILM Healthcare Corporation).
• Sondas: Duas sondas lineares "drop-in" agnósticas ao sistema foram testadas: a L43K (12–2 MHz, footprint de 26 mm) e a L51K (15–3 MHz, footprint de 13 mm). Ambas possuem cabos flexíveis e clipes projetados para pinças robóticas padrão.
• Fantoma: Um fantoma abdominal US-3 IOUSFAN validado, alojado em um treinador de caixa para simular configurações de trocartes e estruturas anatômicas realistas.
• Fluxo de Trabalho: Um protocolo estruturado de seis etapas foi aplicado identicamente a todas as plataformas:
  1. Posicionamento da máquina de ultrassom em relação ao carrinho robótico e à consola.
  2. Verificações de segurança pré-ativação (fixação da sonda, roteamento do cabo, interferência do braço).
  3. Configuração de trocarte (utilizando um trocarte acessório adicional de 12 mm).
  4. Inserção da sonda sob visão endoscópica direta.
  5. Configuração da consola e integração da exibição de imagem.
  6. Seleção de instrumentos e manipulação da sonda utilizando pinças robóticas padrão.

Resultados Principais
O estudo demonstrou com sucesso que um fluxo de trabalho RIOUS padronizado é viável e reprodutível em todas as quatro plataformas avaliadas.

• Integração de Hardware: Ambas as sondas "drop-in" foram inseridas e manipuladas intracorporeamente em todos os sistemas sem desprendimento da sonda, emaranhamento de cabos ou interferência do braço robótico. A sonda menor L51K ofereceu vantagens em espaços confinados, enquanto a L43K proporcionou qualidade de imagem superior para estruturas maiores.
• Exibição de Imagem: A imagem B-mode em tempo real foi exibida com sucesso na consola do cirurgião em todos os sistemas, embora as modalidades de integração tenham diferido:
  • da Vinci Xi: Utilizou o TilePro™ nativo para exibição de visualização dividida simultânea.
  • Hugo™ RAS: Requeru um fluxo de trabalho externo usando o ecossistema Touch Surgery™ DS1 para transmitir o sinal para um monitor auxiliar adjacente à consola.
  • Toumai: Utilizou a funcionalidade nativa de Picture-in-Picture (PiP) para sobrepor o ultrassom à visão endoscópica.
  • hinotori™: Empregou uma funcionalidade de visualização dividida ou tripla via conexão da torre do sistema.
• Instrumentação: A preensão e manipulação estáveis foram alcançadas utilizando instrumentos robóticos padrão em todas as plataformas. Embora as pinças preferidas específicas tenham variado por sistema (ex: pinça Maryland bipolar para da Vinci Xi, pinça Cadiere para Hugo RAS e Toumai, Versatile Grasping Forceps para hinotori), não houve diferença significativa na estabilidade da preensão do clipe entre os dois modelos de sonda.
• Consistência: As etapas procedimentais principais (posicionamento da máquina, estratégia de trocarte, inserção da sonda) permaneceram consistentes entre os sistemas, com diferenças limitadas ao layout da sala, modalidade de visualização e preferências específicas de instrumentos.

Principais Contribuições

1. Primeira Demonstração Multi-Plataforma: Esta é a primeira demonstração técnica de um fluxo de trabalho RIOUS realizado através de quatro sistemas robóticos arquiteturalmente distintos sob condições experimentais idênticas.
2. Protocolo Padronizado: O estudo estabeleceu um protocolo de seis etapas reproduzível e agnóstico à plataforma que aborda as especificidades técnicas de cada sistema, mantendo um framework procedimental comum.
3. Viabilidade Agnóstica ao Sistema: A pesquisa valida que sondas "drop-in" agnósticas ao sistema podem facilitar a transferência de habilidades entre plataformas, reduzendo o ônus econômico e técnico do desenvolvimento de hardware proprietário para cada fabricante robótico.
4. Recursos Educacionais: O estudo gerou quatro materiais de referência estruturados, baseados em vídeo, documentando o fluxo de trabalho completo para cada plataforma, destinados a apoiar o treinamento do cirurgião e a integração do RIOUS nos currículos de cirurgia robótica.

Significância e Alegações
O artigo afirma que um fluxo de trabalho RIOUS reproduzível e agnóstico à plataforma é tecnicamente viável, sugerindo que a proficiência na manipulação de ultrassom robótico pode ser transferível entre diferentes sistemas robóticos sem a necessidade de currículos de aprendizagem inteiramente separados. Este achado aborda uma lacuna crítica no campo, potencialmente prevenindo a criação de "silos específicos de plataforma" que limitam a adoção do ultrassom intraoperatório.

Os autores destacam que este trabalho estabelece a base procedimental para futuras aplicações em telecirurgia e telementoria, onde um operador remoto poderia manipular uma sonda "drop-in" sob orientação de imagem enquanto um cirurgião primário opera. Além disso, o estudo postula que o RIOUS pode compensar parcialmente a falta de feedback háptico na cirurgia robótica, fornecendo uma camada adicional de informação visual para caracterização de tecidos e localização de lesões.

Os autores mantêm-se modestos quanto às suas alegações, reconhecendo que o estudo foi limitado a um modelo fantoma e não incluiu sistemas de porta única (single-port) ou simulações formais de telecirurgia. Eles enfatizam que, embora o framework procedimental seja transferível, a transferibilidade cross-platform das habilidades de interpretação sonográfica requer investigação formal adicional. O estudo conclui que a documentação padronizada em vídeo e o hardware agnóstico ao sistema representam um passo prático em direção à cirurgia robótica colaborativa e guiada por imagem.