De autonome robotchirurg levert superieure prestaties bij het hechten van zacht weefsel, zo melden onderzoekers van het Instituut voor Pediatric Surgical Innovation in Washington. De robot herkent zelf de randen van het weefsel en stemt zijn handelingen af op het zachte materiaal.

De artsen van het Instituut voor Pediatric Surgical Innovation gebruikten een robotarm die is uitgerust met een hechtgereedschap. Om deze tot Smart Tissue Autonomous Robot om te bouwen zijn er verschillende technieken aan toegevoegd.

  • Beeldherkenning die in staat is om virtueel een oppervlak in 3D te reconstrueren,
  • 3D visual tracking die met behulp van fluorescende markers zorgt dat de robot exact de actuele positie van de randen van het weefsel kent,
  • Krachtopnemers die de weerstand van het zachte materiaal registreren en zo bepalen met welke kracht de naald door het weefsel moet worden gestoken.

De operatie gebeurt onder supervisie van de chirurg. Die supervisie houdt in dat de chirurg de operatie plant, voorbereidt, de robot instrueert en de operatie zelf in de gaten houdt en zo nodig kan ingrijpen. Een algoritme stelt een hechtingsplan op dat de coördinaten van de steken bevat, de onderlinge afstand, de hechtdiepte en de aantrekkracht van de draad.

Tijdens de operatie zorgt de robot dat dit hechtingsplan voortdurend is aangepast aan de positie van het te hechten materiaal. De kwaliteit van de hechten bepaalt of er geen lek optreedt, maar tegelijk de doorbloeding ter plekke niet wordt gehinderd.


Lastige operatie

Het hechten van bloedvaten of ingewanden bij operaties geldt als een van de lastige chirurgische handelingen. Het zachte materiaal biedt namelijk geen enkele stevigheid, de kwaliteit hangt sterk af van de ervaring en de oog-hand coördinatie van de chirurg. Er zijn ook chirurg ondersteunende robots. Dat zijn apparaten die bijvoorbeeld de handbeweging van de chirurg overbrengen naar de beweging van de naald, en die beweging tegelijkertijd ontdoen van trillingen.  

Er zijn al autonome robots, bijvoorbeeld voor het plaatsen van een kunstgewricht in een heup, die onder supervisie van de chirurg een operatie uitvoeren. Bij harde materialen als bot is er een duidelijk een-op-een relatie tussen het model dat de robot gebruikt om te navigeren en het bot zelf, omdat de vorm van het bot tijdens de operatie niet verandert.

Zacht weefsel verandert wel, bijvoorbeeld bij het hechten na een operatieve ingreep in de maag. Zowel de positie van de maag verandert als die van de maagwand wanneer daar een hechtnaald in wordt geprikt. De Smart Tissue Autonomous Robot is in staat zijn navigatie en de noodzakelijke hechthandelingen voortdurend aan te passen.


Snee

Als test werden operaties werden uitgevoerd aan een snee in een ingewand, het  weer aan elkaar hechten van twee losgemaakte delen,  en dat laatste aan organen zowel buiten een lichaam als inwendig bij een biggetje.

De artsen voerden de verschillende operaties uit,  zowel zelf als met robotondersteuning, en lieten ze door de autonome robot uitvoeren. Het resultaat overtrof de verwachtingen: de kwaliteit van de hechtingen van de autonome robot was vele malen beter dan die waar de chirurg zelf een hand in had.


Niet-invasief

Volgens de onderzoekers is hiermee aangetoond dat autonome robots in de toekomst een belangrijke rol kunnen gaan spelen bij bepaalde operaties. Verdere vervolmaking van de robot is nog wel nodig voordat er sprake kan zijn van daadwerkelijk gebruik in de operatiekamer. Het gaat zowel om verdere miniaturisering van het robotgereedschap om niet-invasieve behandeling mogelijk te maken, en vervolgmaking van de beeldherkenning zodat het plaatsen van fluorescerende markers niet meer nodig is.

De artsen benadrukken dat met de autonome operatierobot de chirurg niet uit de operatiekamer zal verdwijnen. De  Smart Tissue Autonomous Robot is een hulpmiddel voor een specifieke handeling, niet meer en niet minder.

 

Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.