Ga verder na de inhoud
Chirurg met game-ervaring gezocht
Bij oogchirugie kan een robotisch hulpmiddel voor extra demping zorgen en de natuurlijke trillingen van de hand van de chirurg wegwerken.
© KU Leuven
Onderzoek

Chirurg met game-ervaring gezocht

Robotchirurgie spreekt tot verbeelding: in realiteit blijkt het vooral… heel klein te zijn.

5 minuten
01 maart 2021

Wil je graag chirurg worden? Dan kan een beetje ervaring met videogames als Grand Theft Auto of Minecraft zeker geen kwaad. Want de klassieke scalpel zal in de toekomst een piepklein, slim instrumentje vol robotica worden. En net zoals piloten oefenen in een vluchtsimulator, zullen chirurgen in spe dat doen in een operatiesimulator.

Vroeger maakten chirurgen vaak een grote incisie in de patiënt. Zo konden ze alles goed zien en hadden ze alle organen binnen handbereik. Maar voor de patiënt betekende een grote wonde natuurlijk een langer herstel. Nu gebeurt alles zoveel mogelijk via sleutelgatoperaties. Daarbij werkt de chirurg met een zo klein mogelijke incisie, of zelfs via natuurlijke openingen van het lichaam, zoals de navel. Veel beter voor de patiënt, maar niet noodzakelijk voor de chirurg: alles moet nu met kleinere en moeilijker te hanteren instrumenten gebeuren.

Die evolutie naar miniaturisatie is hand in hand gegaan met de opgang van de robotica in de chirurgie, vertelt professor Emmanuel Vander Poorten van Campus Groep T in Leuven. Hij werkt in een multidisciplinair team van industrieel en burgerlijk ingenieurs dat met vele afdelingen van het universitair ziekenhuis UZ Leuven samenwerkt, onder andere in de onderzoeksgroep Smart Instrumentation. En de naam doet het al raden: het gaat niet om levensgrote operatierobots, maar wel om slimme instrumenten voor de medische sector – minuscule operatierobots zeg maar.

Robotchirugie MG 9473s
© KU Leuven - RS

Gps voor chirurgen

Je komt al heel ver door bestaande instrumenten uit te rusten met de nieuwste hightech, vervolgt Vander Poorten. “Je kan in bestaande instrumenten allerlei sensoren inbouwen, zoals een camera of een sensor die voortdurend een echografie neemt. Zo krijgt de chirurg een beter beeld van het gebied waarin hij opereert.” Een voorbeeld daarvan is foetale chirurgie waarbij een foetus al in de baarmoeder wordt geopereerd: bij zo’n foetus is alles uiteraard heel klein en door de kleine incisie ziet de chirurg zelf heel weinig. Zo’n slim instrument kan de echobeelden aan mekaar plakken tot een 2D of 3D kaart. Zo maak je een gps-navigatiesysteem voor de chirurg.”

Om sommige problemen op te lossen, moeten er vanaf nul nieuwe instrumenten ontwikkeld worden. Denk aan flexibele, haast slangachtige tools die door kleine openingen naar binnen kunnen en plaatsen bereiken die voordien moeilijk toegankelijk waren. En ook die instrumenten zijn uitgerust met allerlei sensoren. Een voorbeeld van zo’n nieuw snufje is een shape sensing sensor: een sensor die de 3D-vorm van het instrument berekent, door licht uit te sturen en de reflectie te meten. De sensor slaat alarm als het instrument met te grote kracht tegen de wand van de bloedbaan buigt en drukt. Zo kan de chirurg beter doseren en preciezer en veiliger werken.

In plaats van instrumenten direct te bouwen, maken we er eerst een virtuele dummy van en dan laten we de chirurgen ze in virtual reality uittesten.

Katheter met spierballen

Op de tekentafel liggen nu slimme instrumenten die op eigen kracht voortbewegen. De onderzoekers ontwikkelden zo bijvoorbeeld een zelfbewegende katheter – een buisje dat als medisch hulpmiddel dient: daarmee zal een cardioloog een hartklep kunnen inbrengen. “Onze katheter heeft artificiële spieren om zich voort te bewegen. De katheter meet met shape sensing en een echosonde waar het zich bevindt, richt zich dan mooi naar het midden van de bloedbaan en glijdt naar het hart toe. Er is dus geen risico meer om de slagaderwand te raken. Daardoor kan de chirurg zich concentreren op het plaatsen van de klep.”

Nu chirurgen steeds op kleinere schaal moeten werken, stijgt ook de vraag naar instrumenten die helpen om de bewegingen van de chirurg te stabiliseren. De menselijke hand trilt nu eenmaal altijd een beetje. Het is bijvoorbeeld voor een oogchirurg aartsmoeilijk om in een bloedvat in het oog te prikken omdat dat bloedvat nu eenmaal dunner is dan een menselijk haar. Laat staan dat de chirurg die positie minutenlang weet aan te houden zonder het netvlies te beschadigen. Een robotisch hulpmiddel kan dan voor extra demping zorgen en die natuurlijke trillingen van de hand wegwerken. Het systeem kan ook een perimeter instellen waarbinnen het instrument moet werken, zodat het netvlies niet nodeloos geraakt wordt. “De resultaten bij de eerste ingrepen met dit systemen waren alvast veelbelovend.”

MG 9510
© KU Leuven - RS

Surgeon simulator

Net zoals in de gamewereld zal de chirurg in de toekomst dus meer en meer werken aan een dashboard met slimme tools die informatie en assistentie leveren. Maar de chirurg gaat ook letterlijk meer gamen, of beter digitaal werken met virtuele modellen en simulaties. “Vergelijk het met de vluchtsimulator van een piloot: vlieguren zijn duur en fouten fataal, dus oefenen piloten eerst in een virtuele omgeving. Zo is er ook een sterke trend om chirurgen virtueel ingrepen te laten oefenen, apparatuur te leren gebruiken of nieuwe instrumenten te laten uitproberen.”

Met scans kan je de patiënt al virtueel nabouwen en zo kan een chirurg vooraf oefenen voor een moeilijke operatie. “Maar virtual reality wordt nu ook veel gebruikt om chirurgen veilig te laten trainen met instrumenten. Dat kan gaan om virtuele versies van bestaande instrumenten, want die kunnen behoorlijk complex zijn. Of het kan gaan om nieuwe apparaten die nog in ontwikkeling zijn. In plaats van die instrumenten direct te bouwen, maken we er eerst een virtuele dummy van, vaak in verschillende versies. En dan laten we de chirurgen ze uittesten met een console: zo krijgen we heel wat feedback over de gebruiksvriendelijkheid. Als de tests goed uitdraaien, kunnen we gericht verder ontwikkelen.”

Zullen we ooit nog heuse volautomatische robots in het operatiekwartier aan het werk zien? Een robot zal de chirurg van vlees en bloed niet snel vervangen denkt professor Vander Poorten. “Dat heeft te maken met het menselijk lichaam: dat zit complex in elkaar en is bij iedereen anders. Constant meten en bijsturen is nodig, maar zeer moeilijk. Een volledig automatische robot bij operaties is niet voor de nabije toekomst.” De medische robot die wij nog te zien zullen krijgen, zal hoogstwaarschijnlijk piepklein zijn en vanop afstand bediend worden door een chirurg. Aspirant-chirurgen blijven dus best oefenen met joysticks en pedalen!

Heeft dit onderzoek je nieuwsgierig gemaakt naar meer?

Ontdek ons onderzoek en opleidingen.