CHIRURGIA ROBOTICA
Chirurgia robotica
«Esse autem chirurgus debet ... manu strenua, stabili, nec umquam intremescente ...; acie oculorum acri claraque ...» (Aulo Celso, De medicina)
Chirurgia mini-invasiva con il robot
di Pier Cristoforo Giulianotti
2 luglio
Nell’Azienda ospedaliero-universitaria pisana, per la prima volta in Europa un trapianto di rene viene eseguito con tecnica mini-invasiva, utilizzando il robot chirurgico da Vinci, un sistema di ultima generazione che consente di eseguire operazioni complesse attraverso piccoli fori, gli stessi che permettono, per interventi più semplici, l’applicazione della tecnica laparoscopica o toracoscopica tradizionale.
Lo sviluppo della chirurgia robotica
Con l’espressione chirurgia robotica si indica un tipo di chirurgia effettuata grazie a sofisticate tecnologie, che prevedono l’utilizzo del computer e di un sistema di telemanipolazione in grado di riprodurre, miniaturizzandoli, i movimenti della mano umana all’interno delle cavità corporee, o comunque nel campo operatorio.
Il termine robot fu coniato dallo scrittore ceco Karel Capek per indicare, nel romanzo di fantascienza R.U.R., Rossum’s Universal Robots pubblicato nel 1920, degli androidi replicanti progettati per liberare l’uomo dalla schiavitù della fatica fisica e ha avuto un successo universale. Nell’accezione più frequente si definiscono robotiche le macchine in grado di svolgere in autonomia anche funzioni complesse, che prevedano un’interazione attiva con l’ambiente.
L’aggettivo robotico, se pure estremamente diffuso, è pertanto improprio nel caso della chirurgia, lasciando intuire un’autonomia operazionale e decisionale che, almeno al momento, non esiste. Infatti è sempre il chirurgo, anche se a distanza, attraverso il telemanipolatore, a controllare tutti i movimenti degli strumenti che eseguono l’intervento.
La necessità dell’utilizzo del computer e della telemanipolazione miniaturizzata nasce dal bisogno di eseguire compiti chirurgici sempre più sofisticati e complessi e dall’intento di ridurre gli effetti collaterali negativi legati al trauma dell’intervento stesso. La crescente consapevolezza che molte delle conseguenze negative di un intervento chirurgico sono legate al trauma tissutale globale ha portato allo sviluppo del concetto di chirurgia laparoscopica e toracoscopica mini-invasiva. Questa si è sviluppata clinicamente a partire dal 1980, quando il ginecologo tedesco Kurt Semm eseguì la prima, contestatissima, appendicectomia laparoscopica. Da allora la tecnica si è estesa a molti interventi addominali e toracici.
La metodica consiste nell’eseguire l’intervento chirurgico con l’aiuto di una telecamera e con particolari strumenti, che vengono introdotti nell’organismo attraverso piccolissimi fori o incisioni. I suoi aspetti positivi, alcuni dei quali ampiamente dimostrati e altri ancora in corso di valutazione, sono molteplici. Le ridotte perdite di sangue, il minor dolore postoperatorio, la precoce ripresa delle funzioni organiche, la diminuzione delle infezioni chirurgiche, la riduzione della degenza ospedaliera e della successiva convalescenza, il precoce recupero lavorativo, la diminuzione delle sindromi aderenziali post-laparotomiche sono alcuni dei vantaggi più evidenti.
Lo sviluppo della chirurgia laparoscopica e toracoscopica è stato tuttavia, fin dai suoi albori, condizionato dalle limitazioni tecniche della metodica, come, per es. la visione piatta bidimensionale sullo schermo, i movimenti paradossi degli strumenti azionati manualmente attraverso le cannule di accesso (trocar), le posizioni innaturali del chirurgo, la dissociazione fra il controllo degli strumenti e quello della visione (la camera è azionata da un assistente), l’impossibilità di effettuare microsuture di alta precisione. Questi aspetti hanno ridotto la diffusione della chirurgia mini-invasiva, impedendone un’applicazione estensiva anche agli interventi maggiori. La difficoltà di insegnamento della metodica, unita a un ciclo di apprendimento estremamente lungo, hanno contribuito ulteriormente a rallentarne l’adozione.
La chirurgia robotica, o telemanipolazione computer-assistita, nasce con l’intento di ovviare alle limitazioni della chirurgia laparoscopica. L’interesse per la telechirurgia è iniziato negli anni 1980 nell’ambito degli studi sulla realtà virtuale della NASA (National Aeronautics and Space Administration). All’inizio degli anni 1990 alcuni scienziati della NASA, in collaborazione con ricercatori dello Stanford Research Institute (SRI), hanno messo a punto il dexterous telemanipulator. Questo lavoro è stato poi ripreso dall’Esercito degli Stati Uniti con l’intento di migliorare i soccorsi nei territori di guerra, attraverso l’uso della telepresenza. Alcuni dei professionisti coinvolti in questi studi hanno in seguito dato vita a compagnie private, per utilizzare i principi della chirurgia robotica militare in ambito civile. AESOP e ZEUS sono stati i primi esempi di sistemi chirurgici robotizzati, realizzati dalla Computer Motion di Santa Barbara, in California.
Nel 1995 è stata fondata la Intuitive Surgical che ha brevettato lo SRI Green Telepresence Surgery System, poi rinominato sistema da Vinci, che è stato utilizzato per la prima volta in Europa nel 1998 da Alain Carpentier in un intervento di cardiochirurgia. Nel 2000 la FDA (Food and Drug Administration) statunitense ha approvato l’impiego del sistema in chirurgia generale e laparoscopica. Nel corso degli anni successivi sono state dimostrate la fattibilità e la sicurezza delle tecniche robot-assistite in molteplici indicazioni di chirurgia urologica, ginecologica, generale, toracica e in cardiochirurgia.
Nel settembre 2001, Jaques Marescaux ha realizzato per la prima volta un intervento di colecistectomia in telechirurgia transatlantica, segnando di fatto l’inizio di una nuova era. Questa operazione, chiamata Lindbergh in onore del primo transvolatore atlantico, utilizzava il sistema ZEUS; il chirurgo operatore si trovava a New York e il paziente a Strasburgo.
Nel 2003 Intuitive Surgical e Computer Motion si sono fuse, dando origine a un’unica compagnia, la Intuitive. Il sistema da Vinci è andato incontro a notevoli modifiche e miglioramenti (quarto braccio, alta definizione, doppia console, nuovi strumenti). Nel 2010 i sistemi in attività registrati nel mondo sono più di 1500.
Il sistema da Vinci
Il sistema si basa su tre componenti: la prima (a) è una console di controllo/comando dove siede il chirurgo; la seconda (b) consta di un carrello robotico (il robot vero e proprio) che si posiziona a fianco del tavolo operatorio e monta quattro bracci articolati, di cui uno per l’ottica con due telecamere e tre con gli strumenti operativi; la terza componente (c) consiste in un carrello complementare, che sorregge un monitor per il team chirurgico e le fonti di luce e di insufflazione di CO2. Nell’ultima versione (Si type) è presente una seconda console (d), in parallelo con la prima, che può ospitare un secondo chirurgo operatore, di solito in training (analogamente al secondo pilota sugli aerei).
Il chirurgo seduto alla console guarda uno schermo che riproduce un’immagine ingrandita e tridimensionale proveniente dalle due telecamere ad alta definizione, introdotte nella cavità corporea attraverso i trocar della laparoscopia. Le immagini separate che arrivano agli occhi del chirurgo sono ricostruite dal cervello in una visione tridimensionale perfetta. Le mani del chirurgo azionano dei sensori articolati (manopole) che riproducono, perfezionandoli, i movimenti effettuati dalle mani stesse. I movimenti vengono trasferiti in modo istantaneo e non mediato alla punta degli strumenti chirurgici che si trovano nel corpo del paziente. Il computer consente di migliorare le performance della mano umana, eliminando i tremori, ampliando il range di movimenti, consentendo di regolare il rapporto di scala fra il movimento della mano e quello strumentale (1:1, 3:1, 5:1).
Gli strumenti collegati ai bracci del carrello robotico hanno diverse funzioni, come le forbici, le pinze, l’applicatore di clip, il dissettore a ultrasuoni, e possono essere cambiati durante l’intervento, a seconda delle esigenze del momento.
La console di comando è connessa al carrello robotico mediante un cavo a fibre ottiche e per ragioni di praticità logistica è per lo più posizionata all’interno della stessa sala operatoria in cui si trova il paziente. È evidente che questo collegamento può essere effettuato anche da una lunga distanza (un altro ospedale, un’altra città, un altro paese) e potrà un giorno essere wireless. L’unica limitazione è attualmente costituita dalla necessità di contenere il ritardo fra la trasmissione delle immagini e la risposta motoria in un tempo inferiore a 200 millisecondi, limite oltre il quale la sicurezza dell’intervento potrebbe essere pregiudicata (la cosiddetta risposta inappropriata). La comunicazione fra operatore e team chirurgico al tavolo operatorio avviene in modo diretto, se si trovano nella stessa sala operatoria, o tramite microfoni/amplificatori in caso di separazione fisico-logistica.
In presenza di qualunque tipo di inconveniente, il team al tavolo operatorio può staccare il carrello robotico e continuare autonomamente l’intervento in laparoscopia o con conversione alla tecnica aperta, tramite una manovra che richiede pochi secondi. L’incidenza di conversione dipende essenzialmente dalla difficoltà intrinseca dell’intervento e dall’esperienza del chirurgo operatore. Si passa da percentuali molto basse (meno dell’1% nella prostatectomia) ad altre più elevate (6-10% nelle resezioni pancreatiche). La conversione dovuta a rotture meccanico-elettroniche legate alla macchina è un’evenienza molto rara. In generale sono state ampiamente dimostrate sia la sicurezza della robotica sia l’assenza di rischi o morbilità specifici. Dal 2000 a oggi è stato realizzato nel mondo più di un milione di interventi.
Le applicazioni cliniche
Nell’ultimo decennio è stata dimostrata l’applicabilità della robotica in molteplici interventi, ampliando le indicazioni della chirurgia mini-invasiva. L’adozione della tecnica nelle varie specialità ha tuttavia avuto un andamento disomogeneo, in quanto legata a vari parametri, come il rapporto costo-beneficio, il valore intrinseco della procedura per il paziente, la facilità della curva di apprendimento per il chirurgo.
In alcune specialità, come l’urologia, e per alcune indicazioni, come il cancro prostatico, l’adozione del robot è stata rapidissima e la robotica si avvia a diventare una sorta di gold standard per questa patologia. Nel 2009 soltanto negli Stati Uniti, per esempio, sono state effettuati con il robot circa 80.000 interventi di prostatectomia radicale. I risultati oncologici sono eccellenti, abbinati a una migliore fisiologicità rispetto all’intervento a cielo aperto, con alte percentuali di preservazione della funzione sessuale e della continenza urinaria. Altre indicazioni interessanti in chirurgia urologica sono le nefrectomie parziali, le stenosi del giunto pieloureterale e le cistectomie totali.
La seconda specialità per diffusione è la ginecologia. La frequenza delle patologie ovarico-uterine, la difficoltà della laparoscopia classica nel lavoro pelvico, la favorevole richiesta da parte delle pazienti, la scarsa accettazione degli interventi a cielo aperto spiegano il successo della robotica in questo tipo di interventi. Un’isterectomia radicale con dissezione linfonodale può essere eseguita senza la necessità di alcuna incisione dell’addome, estraendo l’organo resecato per via transvaginale. I vantaggi clinici riportati sono minori perdite ematiche, ridotta morbilità e degenze contenute.
In chirurgia generale la diffusione della robotica è stata più lenta e difficile, per molteplici ragioni: spesso esiste la necessità di lavorare su più quadranti dell’addome contemporaneamente e ci sono difficoltà nell’esposizione del campo chirurgico, che si ottiene con cambiamenti posturali del tavolo operatorio. Questi fattori aumentano la complessità del settaggio del sistema, in quanto la chirurgia robotica trova le sue applicazioni più convincenti in campi fissi, stretti e profondi. In chirurgia generale, inoltre, alcuni interventi sono facilmente e più economicamente realizzabili in laparoscopia (per es., la colecistectomia), mentre altri sono così difficili da effettuare con la tecnica mini-invasiva da costituire una sfida (per es., le epatectomie e le pancreasectomie).
Per gli interventi più complessi la learning curve è estremamente lunga e ardua. Dall’esperienza internazionale accumulata nel corso degli anni sono emerse alcune indicazioni interessanti. Nella cardioacalasia l’utilizzo del robot riduce le complicanze intraoperatorie, come le microperforazioni. Le resezioni gastriche per tumore presentano incoraggianti risultati oncologici e funzionali. Nelle pancreasectomie distali l’uso del robot aumenta la possibilità di preservare la milza. L’intervento secondo Whipple (duodeno-cefalo-pancreasectomia) robotico ha morbilità simile a quella in aperto, ma con minori perdite di sangue e ridotta incidenza di trasfusioni. Nella resezioni del fegato la dissezione anatomica dell’ilo epatico viene notevolmente migliorata, per effetto della visione ingrandita tridimensionale abbinata all’esposizione ottenuta utilizzando il quarto braccio del robot e alle capacità microchirurgiche degli strumenti robotici.
Un settore che si sta affermando negli ultimi anni è quello della chirurgia colorettale. In particolare, nel cancro del retto l’utilizzo del robot avrebbe il beneficio di preservare meglio i nervi e la funzione genito-urinaria, pur garantendo una radicale asportazione del mesoretto. Negli aneurismi delle arterie viscerali (renali, splenici, epatici) la riparazione mini-invasiva costituita dalla resezione dell’aneurisma e dall’immediata ricostruzione microvascolare è resa possibile dall’impiego dell’assistenza robotica. In chirurgia endocrina, oltre all’applicazione surrenalica, sembra molto interessante la tiroidectomia transascellare, che consente di evitare l’incisione al collo. In chirurgia toracica, particolare successo ha avuto la timectomia radicale per miastenia gravis, di cui il maggiore beneficio deriva dall’evitare la sternotomia, con tutte le conseguenze negative a essa legate. Le resezioni polmonari e l’esofagectomia per cancro stentano a diffondersi per l’elevato coefficiente di difficoltà tecnica. Di recente un grande impulso ha avuto, invece, l’utilizzo del robot in chirurgia otorinolaringoiatrica mediante tecniche transorali, dove gli strumenti articolati consentono risultati non ottenibili tradizionalmente. In chirurgia pediatrica sono state dimostrate possibili molte indicazioni, ma un più diffuso impiego è prevedibile con il futuro sviluppo di strumenti di piccolo calibro (entro i 5 mm).
La cardiochirurgia, che è stata la specialità di esordio del robot, ha in seguito incontrato difficoltà. Infatti, mentre la sostituzione della valvola mitralica è stata ben codificata, il by-pass coronarico è limitato nelle indicazioni: quello di un singolo vaso è spesso in competizione con le procedure di stent angiografico, mentre i by-pass multipli sono difficili o impossibili da eseguire con la tecnologia robotica attuale, per le complessità di accesso alla parte posteriore del cuore.
Limiti, restrizioni e possibili sviluppi
I costi elevati di questa tecnologia rappresentano purtroppo un forte limite alla sua diffusione: una stazione robotica costa infatti più di 2 milioni di dollari. Alla spesa di acquisto della macchina si associa poi un costo annuo di esercizio legato al consumo degli strumenti e all’assistenza tecnica. I costi sono in parte compensati dalla riduzione della morbilità perioperatoria e dal fatto che le degenze medie ospedaliere sono più brevi; inoltre un utilizzo multidisciplinare, intensivo, della macchina ‘spalma’ le spese di esercizio su più casi, riducendo la media pro capite. È auspicabile che la diffusione della tecnologia possa corrispondere in futuro anche a un abbattimento dei costi di acquisto.
Anche la mancanza di feedback tattile è stata considerata inizialmente una grossa limitazione della robotica. In realtà con l’esperienza il cervello umano impara a compensare e le modifiche dell’immagine ad alta definizione trasmettono tutte le informazioni necessarie per evitare errori da eccessiva trazione o pressione (per es., la rottura di un filo di sutura). È probabile che i sistemi robotici futuri possano prevedere il feedback tattile, anche se sembrano prioritarie altre linee di sviluppo riguardanti l’acquisizione di nuovi sensori (termici, biochimici, genetici).
La carenza di centri e di programmi di training specifici rappresenta un altro limite importante. Molte scuole di specializzazione, infatti, ancora non prevedono l’insegnamento della robotica durante gli anni di corso.
A fronte di questi limiti, è da sottolineare l’aspetto veramente rivoluzionario della chirurgia robotica, rappresentato non tanto dal sofisticato miglioramento delle possibilità micromeccaniche degli strumenti, quanto dall’introduzione del concetto di ‘virtualità’. Nel rapporto classico fra il chirurgo e il paziente l’interazione è diretta, con tutte le conseguenti limitazioni legate alla natura umana: la percezione, le capacità diagnostiche intraoperatorie e la risposta, o performance, motoria sono caratterizzate dai limiti della mente e della fisicità umane. Non possiamo vedere a raggi infrarossi o a livello microscopico, né controllare un movimento con precisione submillimetrica o mantenere una posizione stabile per un tempo indefinito. Nella chirurgia robotica non c’è più il contatto diretto fra paziente e chirurgo; tra i due soggetti si frappone un’interfaccia, definita appunto ‘virtualità’ e controllata dal computer, attraverso la quale si crea un mondo senza più limitazioni.
Nuovi sensori e nuove capacità, possibilità di elaborazione, memorizzazione, trasmissione e interazione sono legati allo sviluppo del software e della tecnologia. Il computer traduce in forma intelligibile alla mente umana i dati in entrata e in uscita (immagini arricchite), che contengono le informazioni utili al perfezionamento di una decisione operativa. Allo stesso tempo la risposta motoria viene filtrata, demoltiplicata, trasmessa a distanza, perfezionata e adattata al target.
Le prospettive di espansione e crescita di questa rivoluzione legata alla virtualità sono molteplici e possono interessare diversi settori, come la simulazione, il training virtuale, le immagini arricchite, la chirurgia subcellulare o molecolare, la chirurgia a distanza, le procedure semiautomatiche, la solo surgery, la chirurgia attraverso orifizi naturali (NOTES, Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery). Alcune stazioni di simulazione (MIMIC, ROSS), a scopo di training e insegnamento, sono già state realizzate e iniziano a far parte del piano di studi di alcune scuole di specializzazione chirurgica.
Il futuro
Nelle situazioni create da questo tipo di chirurgia si modifica il rapporto tra medico e paziente con l’introduzione di un terzo attore: la macchina con un inizio di intelligenza artificiale. Quali sono le responsabilità nel caso di complicanze legate a un, peraltro raro, cattivo funzionamento del sistema oppure a imperizia del chirurgo? Quali sono i ruoli delle diverse figure professionali nel caso di cooperazione a distanza? Queste sono solo alcune delle domande che si possono ipotizzare e che saranno materia di nuovi studi di medicina forense.
Il ruolo della chirurgia negli anni a venire sarà molto differente da quello attuale, cosi come diversa sarà l’organizzazione sanitaria ospedaliera. I progressi della medicina ridurranno e cambieranno le indicazioni della chirurgia stessa. Gli interventi saranno sempre più selettivi, minitraumatici, funzionali, cosmetici, fisiologici, senza perdite di sangue, microscopici, cellulari, realizzati anche da grandi distanze nello spazio. Solo attraverso l’espansione del concetto di virtualità e grazie allo sviluppo crescente del computer e della tecnologia questi obiettivi saranno realizzabili.
La robotica è nel destino della medicina e dell’umanità. In futuro tutti gli ospedali avranno una piattaforma robotica, grazie alla quale potranno interfacciarsi con gli altri sistemi presenti nel mondo e, forse, nell’Universo.
Breve storia della chirurgia
La chirurgia, dal greco χειρουργία, composto di χείρ, «mano» ed ἔργον, «opera», è quella branca della medicina che cura malformazioni, malattie, lesioni traumatiche con atti manuali o con operazioni strumentali. La sua storia è stata condizionata dall’evoluzione del pensiero medico in genere e, in particolare, dai progressi dell’anatomia e della fisiologia e dalle conquiste della medicina sperimentale; solo a partire dalla metà del 19° secolo, con lo sviluppo delle tecniche di anestesia, di antisepsi e poi di asepsi, nonché del trattamento profilattico dello shock postoperatorio, e grazie all’acquisizione di sempre più appropriate tecniche d’indagine, la chirurgia ha compiuto progressi notevolissimi, fino a raggiungere, in anni recenti, un grado molto elevato di perfezionamento e specializzazione
Dal mondo antico al 18° secolo
Probabilmente la nascita della chirurgia precede quella delle altre pratiche mediche, in quanto il trattamento delle ferite e l’arresto delle emorragie esterne devono essere stati, senza dubbio, i primi interventi terapeutici in cui l’uomo ha avuto occasione di cimentarsi fin dall’inizio della sua storia. Atti chirurgici sono documentati in papiri egiziani del 1600 a.C., ma è assai probabile che fossero praticati dagli Egizi in epoca molto più antica. A Babilonia vigevano regolamenti assai rigidi riguardo all’esercizio dell’attività chirurgica: se un paziente moriva in conseguenza di un intervento, al chirurgo veniva tagliata la mano destra nel caso in cui il paziente era una persona libera, mentre se era uno schiavo il chirurgo doveva risarcire il proprietario con una somma di denaro. In Persia, nessun chirurgo era abilitato a operare, se non dopo aver eseguito in modo corretto tre interventi su cittadini non liberi. In India, la chirurgia aveva raggiunto un notevole livello già 2000 anni fa e prevedeva l’uso di un gran numero di strumenti originali; la chirurgia plastica si era sviluppata raggiungendo un alto grado di specializzazione: un testo in sanscrito discute in dettaglio di trapianti autologhi di cute per la ricostruzione di nasi, orecchie e labbra.
In Grecia e a Roma la pratica chirurgica ebbe un notevole sviluppo; all’epoca di Ippocrate (5°-4° secolo a.C.) risale un testo contenente descrizioni accurate di operazioni, nel quale si specificano anche le qualità che il chirurgo deve possedere. All’inizio del 1° secolo d.C., fondamentale importanza ebbe l’opera di Aulo Cornelio Celso De re medica, che aveva per oggetto tutta la medicina e i cui libri di chirurgia (il 7° e l’8°) contengono fra l’altro la descrizione dei sintomi dell’infiammazione, norme per il trattamento degli ascessi, un metodo di plastica cutanea con scorrimento dei lembi (autoplastico), istruzioni per la riduzione dei visceri addominali e per la sutura di ferite profonde dell’addome con la descrizione di una particolare posizione da far assumere al malato, corrispondente a quella detta oggi di Trendelenburg («resupinandus autem homo est, coxibus exterioribus»). Secondo Celso, il chirurgo dovrebbe essere giovane o comunque di carattere giovanile; essere capace di usare tanto la mano destra che la sinistra; possedere una vista netta e chiara; essere dotato di spirito audace; essere animato da sentimenti di pietà e desideroso di curare il paziente, ma non mosso dalle sue grida ad agire con eccessiva fretta e ad asportare meno di quanto non sia necessario; agire sempre, infine, senza emozioni. Nel 2° secolo d.C., l’opera di Galeno, con la sua concezione delle malattie causate dagli ‘umori’ – la bile gialla, la bile nera, il sangue, la flemma – in eccesso o in posizione sbagliata nel corpo, non favorì lo sviluppo della chirurgia, dal momento che essa non può agire sugli ‘umori’, tranne nel caso di un’emorragia o di un ascesso.
Nel Medioevo, i chirurghi itineranti operavano le ernie ed eseguivano pochi altri interventi, oltre a quelli sui traumi. Peraltro, al pari della medicina, la chirurgia in questo periodo subisce un processo di involuzione, al cui verificarsi non fu certo estranea l’interdizione del suo esercizio al clero pronunciata da vari concili e motivata dagli aspetti cruenti di questa disciplina. Successivamente, per una serie di fattori, quali la grande espansione della civiltà araba, l’influenza esercitata dalla Scuola medica salernitana (fiorita tra il 10° e il 12° secolo), la diffusione delle polveri da sparo nel 14° secolo, con la conseguente necessità di curare ferite da arma da fuoco, e nello stesso periodo l’accrescersi dell’interesse per lo studio dell’anatomia in Europa, si determinò un notevole sviluppo della chirurgia. A partire dal 13° secolo i chirurghi vennero considerati specialisti separati dagli altri rappresentanti della professione medica, che peraltro non li tenevano in grande considerazione. Esercitavano la disciplina, pur se a un livello inferiore, anche i barbieri, preferiti dai medici in quanto ne seguivano più docilmente le direttive.
A Bologna, nella seconda metà del Cinquecento, Gaspare Tagliacozzi fu autore del primo trattato sistematico di chirurgia plastica, che contiene anche la descrizione della tecnica di ricostruzione del naso con lembo cutaneo del cranio. In Inghilterra, barbieri e chirurghi appartenevano a corporazioni separate; nel 1540, però, venne fondata una Compagnia comprendente sia gli uni sia gli altri: i chirurghi accettavano di non fare i barbieri e questi si impegnavano a limitare la propria attività all’odontoiatria (nel 1745 la Compagnia fu sciolta e la corporazione dei chirurghi si rese definitivamente indipendente, fino a trasformarsi, nel 1843, nel Royal college of surgeons, tuttora esistente). Alla fine del 16° secolo, un testo inglese di chirurgia descriveva le caratteristiche di questa disciplina, scienza e arte allo stesso tempo, che insegna come si lavora sul corpo umano e come si devono eseguire le operazioni manuali che sono necessarie a guarirlo. Alla metà del Seicento, uno specialista inglese affermava che per esercitare la professione del chirurgo è indispensabile essere esperti, ingegnosi e di buone maniere.
Durante il Rinascimento, la chirurgia acquistò una più alta dignità sociale e Paracelso, nel 16° secolo, ne patrocinò l’unione con la medicina, sostenendo che non si può essere chirurghi se non si è medici. In questo periodo, il progresso della chirurgia va di pari passo con lo sviluppo dello studio dell’anatomia umana. In passato, fatta eccezione per l’età ellenistica, gli anatomisti si avvalevano esclusivamente delle osservazioni sugli animali. In epoca medievale si era cominciato a indagare l’anatomia umana mediante le autopsie eseguite dai chirurghi per accertare la causa di morte. Solamente alla metà del 15° secolo, però, lo studio dell’anatomia umana divenne comune, tanto che a Padova fu costruita una sala di dimostrazione, tuttora conservata. Testi di anatomia cominciarono a comparire alla fine del Quattrocento, tuttavia il fondamentale trattato di Andrea Vesalio, De humani corporis fabrica, fu pubblicato solo nel 1543. Vesalio, nato a Lovanio, divenne professore di anatomia e chirurgia a Padova a 23 anni, e scrisse una guida per studenti, nella quale sottolineava l’importanza dell’anatomia come materia di imprescindibile ausilio per la chirurgia. Questa impostazione fu a lungo prevalente e ancora agli inizi dell’Ottocento i professori di chirurgia insegnavano insieme le due materie.
Nel Settecento il progresso della disciplina si deve in particolare a Giovanni Battista Morgagni, professore di anatomia a Padova e autore di un testo fondamentale che poneva in risalto l’importanza del controllo post mortem della patologia, e a John Hunter, scozzese, che, combinando le nozioni di chirurgia, fisiologia e patologia, diede inizio alla chirurgia sperimentale. Tra l’altro, Hunter scoprì che la legatura di un’arteria periferica viene compensata da un circolo collaterale e suggerì questo tipo di intervento nella terapia degli aneurismi degli arti, onde evitare l’amputazione. Molti dei migliori chirurghi inglesi e americani dell’epoca furono suoi allievi.
I grandi progressi dell’Ottocento e del Novecento
Il cammino della chirurgia, comunque, progredì molto lentamente; al principio dell’Ottocento, gli interventi chirurgici erano poco frequenti: in molti grandi ospedali europei venivano effettuate in un anno meno operazioni di quante se ne eseguano oggi in due giorni in un moderno ospedale in piena attività. La maggior parte degli interventi riguardava la tubercolosi ossea, traumi, ascessi, ernie e aneurismi, e la mortalità arrivava al 40-60%. I problemi principali che il chirurgo si trovava ad affrontare erano sostanzialmente il dolore durante e dopo l’atto operatorio, le infezioni, l’emorragia e lo shock.
Uno dei più importanti progressi fu segnato dunque dallo sviluppo dell’anestesia: l’alcol, l’oppio e perfino la riduzione della massa sanguigna per mezzo di un’emorragia, programmata per ridurre la circolazione cerebrale e di conseguenza la sensibilità, erano i mezzi anestetici usati fin dall’antichità; solo nel 1842 si cominciò a impiegare l’etere e pochi anni più tardi il cloroformio. Charles T. Jackson, William T. Morton, James Y. Simpson sono considerati gli iniziatori dei metodi di anestesia generale ai quali, in successione di tempo, si sono affiancate le altre tecniche: l’anestesia rachidiana e quella locale. L’anestesia è però divenuta una branca specialistica solo dopo la Seconda guerra mondiale; fino ad allora, a eseguire questa pratica era un infermiere o un giovane chirurgo, o addirittura uno studente.
Il problema delle infezioni si avviò a soluzione nella seconda metà dell’Ottocento, quando il chirurgo inglese Joseph Lister, in seguito alla scoperta realizzata da Louis Pasteur sul ruolo causale dei germi nelle sepsi, suggerì il lavaggio attento della cute del paziente e delle mani del chirurgo, nonché l’impiego di strumenti disinfettati e di telini sterili per circondare l’area dell’intervento. Fu questo un passo fondamentale, anche se la chirurgia addominale, quella toracica e quella cranica furono ancora per molti anni poco praticate. Alla fine dell’Ottocento, il settore della chirurgia più sviluppato era quello addominale: l’appendicectomia, la colecistectomia, la resezione gastrica, la riparazione delle ernie, l’asportazione dell’ovaio e le suture intestinali erano gli interventi più comuni. L’intervento più originale sull’ernia inguinale venne descritto dall’italiano Edoardo Bassini nel 1884.
I progressi dell’anatomia patologica, legati principalmente all’opera del patologo tedesco Rudolf Virchow, resero possibile la comprensione delle malattie affrontabili chirurgicamente. La nascita della neurochirurgia si deve all’americano Harvey Cushing, che prima di dedicarsi a questa specialità aveva seguito un tirocinio di chirurgia generale. L’apertura della calotta cranica era eseguita già in tempi remoti, sostanzialmente per la riparazione delle lesioni traumatiche, ma solo dopo che la patologia ebbe descritto le lesioni localizzate nel cervello, l’apertura del cranio divenne il metodo razionale per la loro asportazione.
La cardiochirurgia iniziò con la riparazione di ferite: il primo chirurgo che eseguì questo intervento con risultati positivi fu il tedesco Ludwing Rehn. Per la riparazione di lesioni valvolari si deve attendere il 1925, quando l’inglese Henry Souttar penetrò con il dito nell’atrio sinistro e aprì la valvola mitralica stenotica di una ragazza di 19 anni. La chirurgia toracica, che rende necessaria l’apertura della cassa toracica, poté avere inizio solo dopo che il tedesco Ferdinand Sauerbruch ebbe costruito, nel 1903, una camera in cui veniva mantenuta una pressione minore di quella esistente all’interno dei polmoni, in modo da permetterne l’espansione ed evitarne il collasso. Intorno al 1910 le difficoltà tecniche connesse all’impiego della camera furono superate per mezzo dell’introduzione del tubo endotracheale, che determina l’espansione sotto pressione del polmone. L’ipotermia e la macchina cardiopolmonare per eseguire interventi sul cuore fermo sono sviluppi più recenti, verificatisi tra le due guerre, e l’applicazione clinica della macchina si ebbe nel 1953, per opera dell’americano John Gibbon, che aveva dedicato oltre vent’anni di lavoro alla messa a punto di questa tecnica. Passi avanti fondamentali per i trapianti di organi furono compiuti dal francese Alexis Carrel, che mise a punto sperimentalmente la tecnica della sutura vascolare termino-terminale: è a lui che si deve, sostanzialmente, la fondazione della chirurgia vascolare. Il francese Charles Dubost asportò per primo un aneurisma dell’aorta addominale e l’americano Michael E. De Bakey introdusse l’uso di arterie in materiale plastico.
I progressi conseguiti dalla chirurgia nella seconda metà del 20° secolo sono legati all’imponente sviluppo tecnologico e scientifico registratosi in ogni campo delle attività umane, grazie al quale la chirurgia ha acquisito nuove possibilità di diagnosi e di terapia, nuove macchine e anche nuovi materiali.
Si sono sviluppati sia metodi di assistenza delle funzioni fisiologiche fondamentali durante l’intervento, sia tecniche di protezione dallo shock operatorio e dai danni specifici che le alterate condizioni di irrorazione fatalmente indurrebbero: di queste innovazioni è un esempio particolarmente significativo l’ipotermia controllata, o ibernazione, che raggiunge il suo scopo protettivo riducendo, per tutta la durata della sua applicazione, il bisogno di O2 dei singoli tessuti. Il caso limite di assistenza delle funzioni fondamentali è rappresentato dalle tecniche di circolazione extracorporea e da quelle di emodialisi.
Progressi fondamentali sono stati conseguiti nel campo della diagnostica. In primo luogo è da ricordare l’endoscopia clinica con l’adozione di apparecchi molto flessibili a fibre ottiche, e, ulteriore conquista della miniaturizzazione nell’elettronica, dei videoendoscopi, con la possibilità di eseguire interventi sotto il controllo endoscopico mediante un particolare strumentario. Questi interventi consistono in prelievi bioptici di tessuto e di cellule per una diagnosi istologica e citologica, nell’asportazione di polipi e corpi estranei, nella dilatazione di visceri cavi stenotici, nella distruzione di tessuto tumorale, accoppiando all’endoscopio l’uso di laser chirurgici ad argon e a neodimio-YAG (Yttrium-Aluminium-Garnet). L’uso degli ultrasuoni, di macchine a effetto Doppler e a effetto eco, lo studio angiografico del sistema arterioso e venoso, l’impiego dei raggi Roentgen, della TAC (tomografia assiale computerizzata), della RMN (risonanza magnetica nucleare) e della scintigrafia costituiscono metodi di diagnosi di grande precisione, in grado di visualizzare alterazioni patologiche prima non diagnosticabili.
Nel campo del supporto all’attività intraoperatoria del chirurgo, esempio di apparecchiatura frutto di avanzata tecnologia è il cavitron, bisturi aspiratore, che distrugge con l’emissione di ultrasuoni le cellule parenchimatose colpite e aspira, ma lascia intatte, le strutture vascolari e biliari, consentendo in questo modo di operare con relativa sicurezza sul cervello e sul fegato. I laser chirurgici ad anidride carbonica, ad argon e a neodimio-YAG utilizzati direttamente, o accoppiati ad apparecchi endoscopici, permettono di incidere tessuti ottenendo un’emostasi dei vasi sanguigni recisi, o di distruggere completamente il tessuto tumorale lasciando intatto il tessuto sano residuo.
Le suturatrici meccaniche di tipo circolare e lineare, usate in chirurgia intestinale, permettono, dopo resezioni parziali o totali dell’esofago e dello stomaco, ricostruzioni rapide e sicure, perché le anastomosi intestinali, invece di essere praticate a mano con ago e filo, vengono eseguite automaticamente con una serie di punti metallici simultaneamente messi in opera dalla semplice pressione di un grilletto. Ciò consente interventi più semplici, più rapidi e più sicuri. Il miglioramento dei materiali artificiali, dai fili di sutura alle protesi vascolari, consente un ulteriore salto di qualità nelle percentuali positive dei risultati degli interventi chirurgici.
Questo continuo arricchimento di risorse si è ripercosso favorevolmente nei vari settori specializzati della chirurgia. In quello della neurochirurgia, oltre al conseguimento di una maggior sicurezza negli interventi demolitori per i tumori endocranici, è stato realizzato il trattamento di varie condizioni morbose, per es. alcune sindromi parkinsoniane, sfruttando tra l’altro un metodo (la stereotassia) mutuato dalla neurofisiologia sperimentale, che permette di penetrare nella profondità degli emisferi senza danneggiare il parenchima sovrastante. Inoltre, non solo in neurochirurgia, ma in altri ambiti chirurgici (urologia, oculistica, otorinolaringologia ecc.), l’introduzione del microscopio chirurgico ha consentito interventi su strutture di piccole dimensioni. Nel campo della chirurgia vascolare, superati con successo i tentativi di effettuare omotrapianti di arterie, si è poi prescelta l’attuazione di protesi con materiale plastico (dacron) che hanno permesso di sostituire anche tratti estesi di arterie obliterate.
Una vera rivoluzione tecnica in chirurgia è rappresentata infine dalle tecniche microchirurgiche, che consistono nell’uso di strumenti miniaturizzati, in fili atraumatici sottili molto più di un capello (50 mm), e naturalmente in mezzi diottrici (microscopio operatore) che permettono ingrandimenti da 2 a 40 volte. Con il dovuto allenamento, il chirurgo esperto in queste tecniche può operare le delicate e piccole strutture anatomiche di un neonato, o addirittura di un feto; può riparare arterie il cui diametro sia inferiore di un millimetro o ricostruire nervi traumaticamente lesi.
La specializzazione chirurgica
L’istituzionalizzazione della pratica del tirocinio dei giovani chirurghi nacque in Germania durante l’Ottocento per merito di Bernard von Langenbeck, professore a Berlino, e si è successivamente estesa a opera dei suoi allievi, tra cui Theodor Billroth, professore a Vienna, Theodor Kocher a Berna e Friedrich Trendelenburg a Lipsia. Il metodo tedesco passò quindi negli Stati Uniti attraverso uno dei più grandi chirurghi di tutti i tempi, William Halsted, che fu il primo professore della nuova Università Johns Hopkins di Baltimora. Halsted, come già Langenbeck, sceglieva i migliori laureati e li addestrava nella pratica chirurgica portandoli allo stesso grado di abilità dei docenti. Molti dei suoi allievi svolsero la loro attività ai massimi livelli in vari centri universitari americani. Oltre al tirocinio pratico, gli specializzandi si dedicavano a ricerche cliniche e sperimentali: in una conferenza tenuta nel 1904 alla Yale University, Halsted raccomandava infatti che gli specializzandi, oltre al lavoro in corsia e in sala operatoria, eseguissero ricerche originali, mantenendo altresì uno stretto contatto con la patologia, la batteriologia e, fin dove possibile, con la fisiologia.