Robots voorzien chirurgen van stabiliteit en precisie

Robots helpen chirurgen met zeer precieze operaties

Robots worden steeds vaker gebruikt om de positionering van instrumenten en gereedschappen tijdens de operatie te vergemakkelijken en te optimaliseren. Deze robots vereenvoudigen de werkstromen in de operatiekamer. Ze zorgen ervoor dat de chirurgische instrumenten onder de juiste hoek worden geplaatst om het best mogelijke resultaat te bereiken. Het vereiste precisieniveau kan vaak niet worden bereikt door mensen, die gevoelig zijn voor onvrijwillige trillingen en een suboptimaal gezichtsvermogen.

De robots plaatsen het instrument slechts op de gewenste plaats. Het geheel wordt uitgevoerd door de chirurg. De robot is eenvoudigweg een hulpmiddel om de planning en de optimale plaatsing van het instrument te vergemakkelijken. Het nieuwe rapport van IDTechEx, “Innovations in Robotic Surgery 2020-2030”, biedt een uitgebreide analyse van deze opkomende technologie.

De meeste robots voor de positionering van chirurgische instrumenten zijn beeldgeleide platforms die zijn ontworpen om een bepaalde plaats op het lichaam nauwkeurig te identificeren en te richten. De robot begeleidt de bewegingen van chirurgen en voorkomt dat ze afwijken van het geplande inbrengpad. Deze technologie maakt de operatie veiliger en sneller, waardoor het herstel van de patiënt wordt versneld en de medische resultaten worden verbeterd. Robotmanipulatie vermindert de noodzaak van manuele interactie, waardoor het risico op mogelijke menselijke fouten afneemt.

In theorie zijn robotgeleidings- en positioneringssystemen voordelig voor elke procedure die met hoge precisie moet worden uitgevoerd. Het doel is om de lengte van het ziekenhuisverblijf te verminderen en de resultaten voor de patiënt te verbeteren door de efficiëntie van de ingreep te verhogen. Vandaag de dag wordt deze markt geschat op meer dan 1,2 miljard dollar. De belangrijkste chirurgische sectoren die van deze technologie profiteren zijn orthopedische chirurgie, neurochirurgie, lasertherapie en biopsie. De orthopedische chirurgie is veruit de meest ontwikkelde markt.

Een grote uitdaging van de orthopedische chirurgie is de positionering en nauwkeurigheid van de implantaten. Robots lenen zich goed voor deze toepassing, omdat computerondersteunde navigatie de chirurg kan helpen bij het identificeren en nauwkeurig richten van het aandachtsgebied.

Robot-orthopedische chirurgiesystemen worden over het algemeen gebruikt voor het uitvoeren van ruggengraat-, knie- en heupprocedures. Stryker, een reus op het gebied van orthopedische zorg, heeft voor de orthopedische kniechirurgie een platform voor het positioneren van robotinstrumenten, Mako, ontwikkeld. Het stelt de chirurg in staat om de ingreep vooraf te plannen, met behulp van virtuele modellen van de anatomie van de patiënt, opgebouwd uit pre-operatieve MRI- of CT-scans. Markers en stereoscopische camera’s volgen en begeleiden de instrumenten van de chirurg in real time.

De robotachtige componenten zorgen voor een grotere stabiliteit en precisie die niet met de hand kan worden bereikt, zodat de schroef of het implantaat precies onder de juiste hoek en op de juiste diepte wordt ingebracht. Dit verbetert de efficiëntie, snelheid en veiligheid van de operatie, waardoor de duur van het verblijf in het ziekenhuis wordt verkort en de resultaten voor de patiënt worden verbeterd.

De meeste gereedschapspositioneringsrobots voor de neurochirurgie voeren stereotactische boringen uit, een vorm van chirurgische ingreep die kleine doelwitten in de schedel lokaliseert met behulp van een driedimensionaal coördinatensysteem en er een soort ingreep op uitvoert (bijv. ablatie, injectie, stimulatie, implantatie, enz.). Stereotactisch boren gebeurt meestal handmatig met behulp van een frame en robots verbeteren deze methode. Renishaw produceert het neuromaatrobotsysteem, dat zorgt voor een consistente, snelle en nauwkeurige positionering van het instrument voor stereotactische neurochirurgische ingrepen. Hierdoor kunnen chirurgen schade aan vitale structuren voorkomen, wat met een conventioneel stereotactisch frame een uitdaging kan zijn.

Pre-operatieve MRI- en CT-scans van de patiënt worden verwerkt door de neurochirurgische planningsoftware voor neuromaten en omgezet in een virtueel model van de hersenen van de patiënt. Chirurgen besturen de robots met behulp van een handheld controller. Zij kunnen gebruik maken van boren, geleidebuizen, biopsienaalden en katheters met neuromaat. Het robotplatform wordt ook geleverd met een lasergereedschap, dat wordt gebruikt om de registratie van de patiënt te controleren en om de ingangspunten op het hoofd van de patiënt te markeren voor de operatie. Toepassingen voor deze technologie zijn onder andere neuroendoscopie en elektrode-implantatieprocedures voor diepe hersenstimulatie.

Lasers kunnen ook robotisch worden gepositioneerd om een operatie uit te voeren. Robotlaserpositioneringssystemen kunnen worden gebruikt voor de behandeling van vasculaire letsels of het uitvoeren van oogchirurgie.

Kuka heeft in samenwerking met Applied Artificial Intelligence (2AI) Laboratory een lasergeleidingsrobot ontwikkeld. De technologie, LaserNAVI genaamd, voert automatisch medische laserbehandelingen uit voor vasculaire (veneuze) letsels. Traditioneel bij medische laserbehandelingen stuurt de arts de laser met de hand. De arts moet de juiste afstand tussen de ader en de laser krijgen en het letsel precies volgen om de procedure te laten slagen. Dit proces is vermoeiend en repetitief voor artsen, wat kan leiden tot fouten en complicaties. LaserNAVI gebruikt zijn twee geïntegreerde camera’s in combinatie met AI-algoritmen om ongezonde aders op te sporen.

Het systeem maakt gebruik van bijna-infrarood licht om de bloedvaten te identificeren en berekent de afstand en het traject automatisch. Eerst wijzen chirurgen de infraroodcamera die in de robot is geïntegreerd op de plaats van het letsel. Vervolgens markeren ze het begin en het einde van het letsel op het beeldscherm, waarna de robot een laserbehandeling van het beoogde veneuze gebied start. Dit systeem is vooral voordelig voor de behandeling van microschepen waarvoor de handapparatuur niet nauwkeurig genoeg is. Het compenseert de beweging van de patiënt in real time, zodat de laser zich aan het gewenste pad houdt.

Biopsies zijn een andere potentiële toepassing van robotsystemen voor het positioneren van instrumenten. Om nauwkeurige informatie over de pathologie van een orgaan te verkrijgen, moeten biopsies met grote precisie worden uitgevoerd, zodat de gewenste cellen kunnen worden verwijderd zonder het omringende weefsel aan te raken. Dit niveau van precisie kan vaak niet worden bereikt door mensen, die gevoelig zijn voor onvrijwillige trillingen en een suboptimaal gezichtsvermogen.

Met behulp van robots kan de chirurg de gewenste plaats markeren en ervoor zorgen dat de naald precies op de juiste plaats wordt ingebracht. XACT Robotics heeft een handsfree robotsysteem geproduceerd dat precisie biedt bij het verplaatsen van naalden en andere instrumenten naar moeilijk te bereiken doelen. Het XACT-apparaat combineert op beeld gebaseerde planning en navigatie met instrumentinbreng en stuurmogelijkheden. Het is ontworpen voor percutane procedures zoals biopsies, maar kan ook worden gebruikt voor andere procedures, zoals tumorablatie en abcesdrainage.

Voor marktprognoses of informatie over de nieuwste trends en technologieën op het gebied van robotchirurgie kunt u het rapport “Innovations in Robotic Surgery 2020-2030” van IDTechEx raadplegen, of voor het volledige portfolio van biowetenschappelijk onderzoek dat beschikbaar is bij IDTechEx kijkt u hier.

Lees ook:
Medische robots
Robots en AI: veel misvattingen
Robots of cobots?