ENGINEERINGNET.BE - "Testen, testen, testen. Wil je nieuwe instrumenten ontwerpen voor kritische interventies door clinici, ben je best zeker van je stuk”, zegt Vander Poorten.
In de designfase doorlopen de onderzoekers al vele iteraties met de clinici. Tijdens sleutelgatoperaties opereren clinici vaak met één oog op een beeldscherm gericht. “Voor de gebruiker moet de interface, het weergeven van de data, zo intuïtief zijn dat die het instrument of de robot als het ware blindelings kan controleren.” De hulp van clinici van UZ Leuven is onmisbaar in dit proces.
Het lab telt 20 doctoraatsstudenten en vijf postdocs. Sinds oktober vertaalt er ook een innovatiemanager het onderzoek naar de markt. In dit lab is nauwelijks 30% Belg. Onderzoekers komen ook uit Frankrijk, Portugal, Italië, maar ook Pakistan, China, Amerika, Brazilië, …
Engels is de voertaal. Samen met LRD (Leuven Research & Development) bekijkt Vander Poorten of het mogelijk is een startup te lanceren of de technologie te licentiëren.
Gerobotiseerde ERCP met shape sensing
“Wij reverse engineeren katheders die vandaag al gebruikt worden in meerdere toepassingen en trachten extra functionaliteit toe te voegen”, zegt Vander Poorten. “Als we iets ontwikkelen, wijkt dat maar best niet te veel af van de huidige work flow zodat clinici er snel mee weg zijn.” Clinici zijn vandaag al erg behendig in ingrepen zoals Endoscopic Retrograde Cholangiopancreatography (ERCP).”
Tijdens ERCP brengt de clinicus een endoscoop via de mond, langs de slokdarm, voorbij de maag in de twaalfvingerige darm via de ‘papil van Vater’ -waar de galgang uitmondt- om die dan verder te voeren naar de aalvleesklier of de galblaas. De endoscopist introduceert dan via een kanaal in de endoscoop een katheder om bijvoorbeeld galstenen te verwijderen of een stent te plaatsen.
Toegang krijgen tot de papila blijft een uitdaging. Het risico op een te intens contact en inflammatie is niet onbestaand. “We onderzoeken of dat beter kan met robotica en het meten van de krachten. Samen met FBGS Internationaal in Geel werken we ook aan ‘shape sensing’ zodat het volledige instrument in beeld kan gebracht worden.”
Men stuurt licht door een kleine optische multicore vezel in het instrument en berekent de 3D vorm uit het gereflecteerde licht. Die vorm kan dan bijvoorbeeld op een 3D-scherm worden weergegeven. “Zo zie je in 3D waar de instrumenten precies zitten”, zegt robotingenieur Zain Syed Mehdi (31) die hier al drie jaar aan sleutelt. Deze techniek tracht de impact van x-stralen -de straling én de loodzware beschermende kledij die clinici moeten verdragen- te beperken.
Foetoscoop met automatische mapping van de ultrasoonsonde
Nu in zijn vierde doctoraatsjaar ontwikkelde de Chinese Yuyu Cai (28) samen met Prof. Jan Deprest, assistieve technologie om foetoscopie te vereenvoudigen. Een ‘foetoscoop’ is een 30 cm lange schacht met aan het uiteinde een chip-on-tip camera met ingebouwde lichtbron. Voorts huist deze ook een 0,6 mm dikke glasvezel die hoogintensiteit laserlicht tot aan de placenta brengt.
De opzet is om hulp te bieden bij behandeling van het twin-to-twin transfusion syndrome (TTTS), een afwijking waarbij de placenta van een ééneiige tweeling die in de baarmoeder één placenta deelt, in onbalans is. Dat houdt een 90% risico op overlijden van beide foetussen in. Laserablatie kan de placenta scheiden voor elk van de foetussen.
Dit is een complexe ingreep waarbij drie mensen aan de slag zijn. Een eerste foetale chirurg bedient de laserfiber. Een tweede houdt de foetoscoop vast. Een derde is de echografist. Die bedient een ultrasoonsonde die de foetoscoop constant in beeld brengt. Die expertise vergt een lange leercurve. Het manipuleren van de sonde is ergonomisch ook heel belastend voor de pols van de echografist.
“Wij willen die last verlichten.” De demo-installatie telt twee Haption robotarmen met haptische terugkoppeling. De ene houdt de foetoscoop vast, de tweede de ultrasoonsonde. Terwijl de foetale chirurg via een eerste robotarm de foetoscoop positioneert, beweegt de tweede Haption robot de sonde heen en weer op de buik van de patiënt en brengt zo de foetoscoop in beeld op de echografische beelden.
“Het is de bedoeling de beelden aan elkaar te rijgen en een 3D-kaart van de placenta op te bouwen zodat de foetoscoop met lasertip correct gemaneuvreerd wordt naar de locatie waar bloedvaten van de placenta dienen geableerd te worden. De echografist volgt alles op en kan verder verfijnen waar nodig. Uiteraard houden we er rekening mee dat de foetussen voortdurend bewegen.” Het onderzoek bevindt zich vandaag op TRL 3 à 4.
Robotchirurgie
“De VS domineert vandaag robotchirurgie”, stelt Vander Poorten. Dat valt te verklaren doordat Intuitive Surgical met zijn da Vinci-robots tot voor kort een quasi-monopolie had en met zijn IP deskundig de toegang tot de markt bemoeilijkte. Sinds een viertal jaar geleden een belangrijk patent van Intuitive Surgical verviel, pakten een handvol bedrijven uit met nieuwe robots: Hugo van het Amerikaanse Medtronic, hinotori van het Japanse Medicaroid, Bitrack van Rob Surgical uit Barcelona,…
Ook China en Korea zitten niet stil. Ondertussen vernieuwt Intuitive weer. Het bracht een single port access systeem uit dat niet vier incisies maakt maar één om, eenmaal in het lichaam, met meerdere instrumenten uit te waaieren. Chirurgische robotica werd een heel dynamisch veld. Op elk lichaamsdeel zijn er vandaag wel een paar bedrijven actief. “Vaak begin je op één veld en schuif je door naar een ander.” Intuitive evolueerde de voorbije decennia van hartoperaties naar laparoscopie, urologie en gynaecologie.
“Aan de KULeuven startten we met robotische microchirurgie op het oog, maar bekijken we nu dus ook robotische katheders voor coronaire behandelingen.” In dit domein gebeurt er wel wat in Europa: Siemens Healthineers met CorPath GRX, het Franse Robocath met R-One en Sentante van het Litouwse UAB Inovatyvi Medicina, maar “er is zeker voldoende werk”.
De vraag is niet alleen hoe je het verschil kan maken maar ook of de markt wel groot genoeg is, want het wordt al snel een dure aangelegenheid om aan de strikte regelgeving te voldoen, wijst Vander Poorten. “De drive om te ontwikkelen en te evolueren is er alvast.” Vander Poorten schat dat er in België nu zo’n 60 à 70 chirurgische robots actief zijn.
“Erg goedkoop zijn die robots niet en de kost van de gezondheidszorg zal alleen maar toenemen. Het is dus erg belangrijk dat we hier lokaal ontwikkelen zodat het verhaal zich niet beperkt tot uitgaven maar dat we op termijn ook inkomsten kunnen genereren, die dan weer kunnen ingezet worden om de zorg te verbeteren.”
