Oogoperaties, zoals het herstellen van het netvlies of het vastzetten van een netvlies dat losgekomen is van de oogbol, vergen grote nauwkeurigheid. Artsen kunnen dit soort ingrepen meestal maar een beperkte periode van hun loopbaan doen. Er is namelijk veel expertise voor nodig, maar tegelijkertijd is het op hogere leeftijd lastig om zonder trillen de instrumenten te hanteren.
Oogchirurg Marc de Smet van het Academisch Medisch Centrum vroeg daarom of de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) een robotsysteem kon ontwikkelen om een chirurg te ondersteunen. Promovendi Ron Hendrix en Thijs Meenink gingen hiermee en de slag en maandag 31 oktober promoveert Meenink aan het laatste onderdeel van de robot, de zogehoten slave.
De slave van de nieuwe oogchirurgierobot, met op de achtergrond promovendus Thijs Meenink. Afbeelding: © TUe/Bart van Overbeeke
Arts in controle
De robot bestaat uit twee hoofdonderdelen, een master en een slave. De oogarts opereert vanaf de master en de slave kopieert de bewegingen; die voert dus de echte operatie uit, maar de arts heeft de volledige controle.
Robots in de operatiekamer
Bij steeds meer medische ingrepen wordt de hulp ingeschakeld van robotsystemen. Bijvoorbeeld bij hartoperaties, bij het verwijderen van tumoren en bij een operatie in de maag. Zie ook het artikel ‘De opmars van de technodokter’.
In maart promoveerde Ron Hendrix op het ontwikkelen van de master. Hij maakte een zogeheten haptische pen. “Dat is het deel van de master waarmee de chirurg de slave aanstuurt”, vertelde Hendrix in Cursor. “We noemen het haptische pennen omdat het penvormige handgrepen zijn die krachtterugkoppeling geven.” Dat betekent dat de pennen weerstand bieden als de virtuele tegenhanger (de slave) ergens tegenaan komt. “De chirurg kan zo goed voelen wat hij doet. Alle bewegingen van het instrument zijn ermee aan te sturen.”
De master wordt aan de hoofdsteun van de operatietafel vastgemaakt en is gecombineerd met de slave. Hendrix: “Het systeem is compact, snel te plaatsen en biedt de arts de mogelijkheid om direct zicht- en fysiek contact met de patiënt te hebben. Een patiënt wordt plaatselijk verdoofd en het wil wel eens gebeuren dat er ongewenste abrupte bewegingen ontstaan.”
Robotarmen
De master was al af in maart, nu is het de beurt aan de slave. Die ontwikkelde Thijs Meenink. De slave bestaat uit twee robotische armen met naaldachtige instrumenten aan het uiteinde. De naalden hebben een diameter van slechts een halve millimeter! De kleine schaal maakt het mogelijk taken uit te voeren die niet handmatig kunnen worden gedaan, zoals het toedienen van medicatie in een haarvat.
De andere instrumenten variëren van een pincetje en een zuigertje tot bijvoorbeeld een schaartje. De robot is zo ontworpen dat het punt waar de naald door de oogbol gaat altijd op dezelfde plek blijft, waardoor schade aan het oog wordt voorkomen.
Luie stoel
Het systeem van Meenink en Hendrix heeft ook ergonomische voordelen. Waar artsen nu voor langere tijd in een statische houding voorover gebogen staan, kan de oogarts straks de robot rustig bedienen vanuit een comfortabele stoel.
Snel en precies
Meenink heeft voor de slave ook een unieke ‘instrumentwisselaar’ ontworpen, waarmee de armen binnen enkele seconden kunnen wisselen van bijvoorbeeld pincet naar schaartje. Dat is belangrijk voor de snelheid, want sommige oogoperaties tellen wel veertig instrumentwisselingen. Zonder zo’n wisselsysteem vergt dat flink wat tijd. Daarnaast is de slave zo compact, licht en eenvoudig te monteren dat verplegend personeel hem binnen enkele minuten op de operationeel kan krijgen.
Maar snelheid is natuurlijk niet alles: de robot moet bovenal heel precies werken. Ook daar heeft Meenink voor gezorgd. De bewegingen van de chirurg worden teruggeschaald, waardoor bijvoorbeeld elke centimeter die de chirurg de joystick beweegt, wordt vertaald naar een beweging van een millimeter van het pincetje aan het uiteinde van de naald. “Dat maakt de bewegingen veel nauwkeuriger”, aldus Meenink. Bovendien kan de slave heel kleine tegendrukkrachten in de oogbol meten, die de arts vervolgens voelt in de master.
Bij een ‘gewone’ oogoperatie voelt de chirurg niet precies wat hij doet, daarvoor zijn de krachten die hij uitoefent in de oogbol te klein. Een oogchirurg opereert nu dus nog volledig op zicht. Afbeelding: © Wikimedia Commons
Op de markt
Zowel de slave als de master van de robot zijn gereed. Meenink gaat dit geheel de komende tijd verder testen en afstellen. Ook gaat hij kijken hoe de robot de markt op kan. Oogchirurgie met robots is een nieuwe ontwikkeling; er zijn momenteel nog geen oogchirurgierobots te koop.
Marc de Smet is enthousiast over het systeem, onder meer vanwege de snelheidswinst. Maar ook omdat volgens hem de grenzen zijn bereikt van wat met handmatige ingrepen mogelijk is. “Robotische oogchirurgie is de volgende stap in de evolutie van oogheelkundige microchirurgie. Hierdoor worden nieuwe handelingen mogelijk”, vertelt De Smet.
Ir. Thijs Meenink promoveert maandag 31 oktober aan de Technische Universiteit Eindhoven op zijn proefschrift getiteld Vitreo-retinal eye surgery robot: sustainable precision. Ron Hendrix promoveerde 31 maart 2011 op zijn proefschrift Robotically assisted eye surgery: a haptic master control.
Lees meer over techniek in de medische wereld op Kennislink:
