Door de tangen van een operatierobot uit te rusten met detectoren voor radioactiviteit en fluorescentie, krijgt de chirurg extra feedback over het weefsel waarin deze opereert. Dat zorgt voor preciezere ingrepen. Radioloog prof. dr. Fijs van Leeuwen, Leids Universitair Medisch Centrum te Leiden: “Als de operatierobot eigenschappen van het weefsel kan ‘voelen’, kan dat voor de precisie van de operatie van enorme toegevoegde waarde zijn.”
Tijdens een robotgeassisteerde prostaatkankeroperatie heeft een chirurg de taak om ziek van gezond weefsel te onderscheiden. Het is daarbij belangrijk om zoveel mogelijk van het tumorweefsel te verwijderen, zodat de progressie van de ziekte stopt. Bovendien wil een chirurg niet te veel gezond weefsel weghalen of beschadigen, zodat de functies van het weefsel behouden blijven. Preciezere operaties kunnen daarbij helpen, omdat ze chirurgische complicaties doen afnemen.
De huidige technieken om een operatie preciezer te maken, voldoen nog niet aan deze klinische behoeftes. Daarom werken onderzoekers van het Antoni van Leeuwenhoek (Amsterdam), het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC; Leiden) en de TU Delft aan manieren om de tangen van de operatierobot ‘intelligenter’ te maken. Door de tangen te laten meten of ze in aanraking komen met tumorweefsel en deze signalen terug te koppelen aan de chirurg, kan die ter plekke zijn bewegingen corrigeren.
Weefsels herkennen
“Het is voor een chirurg soms moeilijk om tijdens een operatie ziek en gezond weefsel van elkaar te onderscheiden”, zegt Fijs van Leeuwen, mede-hoofd van het LUMC-brede initiatief voor beeldgeleide chirurgie. “Ieder mens is verschillend, dus kan een chirurg niet altijd uitgaan van de standaardeigenschappen.” Van Leeuwen en zijn collega’s werken daarom aan methodes om weefsels tijdens een operatie aan te kleuren met behulp van radioactiviteit en fluorescentie. Deze tracers worden al bij operaties ingezet om moleculaire eigenschappen van een tumor aan te kleuren. “Zo geeft de prostaattumor-biomarker PSMA mogelijkheden voor detectie in de diepte”, zegt Van Leeuwen. “Op basis daarvan kunnen we een PET-scan maken. Dat geeft een driedimensionale kaart van het operatieveld, waar je de chirurgie op kunt plannen.”
Die informatie kan een chirurg vervolgens gebruiken om de instrumenten naar de juiste locatie in de patiënt te navigeren. Een toevoeging daaraan is fluorescentie, waarmee oppervlakkige contouren van de laesies aan het beeld kunnen worden toegevoegd. “Maar”, zegt Van Leeuwen, “die fluorescentieplaatjes zijn in de praktijk zelden zo mooi als in theorie. Chirurgen zijn getraind in het opereren onder wit licht, omdat je daarin makkelijker weefsels en bloedingen herkent. Dat betekent dat ze het vertekende fluorescente beeld steeds moeten terugvertalen door constant te wisselen tussen camerafilters.” Van Leeuwen vergelijkt het met het telkens op- en afzetten van een leesbril. “Die onderbrekingen zijn verre van ideaal.”
Detectoren
“Het zou wenselijk zijn als de locatie van het fluorescente tumorweefsel ook bekend is onder wit licht”, zegt Van Leeuwen. Hij en zijn collega’s kwamen op het idee om de operatierobot een grotere rol te laten spelen door niet alleen fluorescentie te laten ‘zien’, maar ook radioactieve en fluorescente signalen te laten ‘voelen’. Met het SurgiSense-project willen zij de tangen van een chirurgische robot zo aanpassen dat deze eigenschappen kan ‘voelen’. De robot kan die signalen doorgeven naar de chirurg, die aan de hand daarvan diens aanpak kan aanpassen. “Mensen handelen op zicht in combinatie met tast”, zegt Van Leeuwen. “We voelen of iets hard of zacht is, warm of koud, of het vochtig is en welke structuur het heeft. Als we de operatietang van een robot ook die eigenschappen kunnen laten ervaren, krijgen we meer inzicht in het weefsel. Dat kan bij een operatie van enorme toegevoegde waarde zijn.”
Die toegevoegde waarde bleek al toen de onderzoekers chirurgen tijdens de operatie een detector lieten gebruiken voor radioactieve tracers. “Zo’n detector geeft een piep als er radioactiviteit is”, legt Van Leeuwen uit. Hij liet chirurgen en urologen werken met een detector aan een touwtje, die ze konden oppakken en sturen met een instrument. “We zagen dat ze meer ingrepen gingen doen waarbij radioactieve tracers werden gebruikt”, zegt Van Leeuwen. “Dat geeft het eerste bewijs dat je de capaciteit van de chirurg kunt verbeteren met een robot die ook met zijn instrumenten kan ‘voelen’.”
Integreren
Maar die integratie in het operatiemateriaal is nog geen sinecure, volgens Van Leeuwen. “Voor radioactiviteit gebruikten we een gammadetector. De vroegere detector op een lange stok hebben we al kunnen verkleinen tot een drop-in-detector. Die hoeft de chirurg niet meer op te pakken met de tang, maar kan op de tang worden vastgeklikt, zodat hij de tang kan blijven gebruiken.” Maar nog steeds is de praktijk weerbarstig. Van Leeuwen: “De drop-in-detector is zo groot als de batterij uit een afstandsbediening. Een tang van een operatierobot is een stuk kleiner, dus zit de detector al gauw in de weg. De crux is dus: hoe krijgen we detectoren klein genoeg, zodat ze niet in de weg zitten?”
Als die integratie eenmaal is gelukt, kan de techniek ook worden gebruikt bij andere soorten operaties. “We hebben gekozen voor prostaatkankeroperaties, omdat we daarbij veel ervaring hebben met het gecombineerde gebruik van een operatierobot en radioactieve en fluorescente tracers”, zegt Van Leeuwen. “Daarom gebruiken we dit als platform om te beoordelen of het concept klinische meerwaarde heeft.” De detectoren meten immers een signaal dat ook afkomstig kan zijn van tracers die worden ingezet bij operaties voor long- of pancreastumoren. “De detectietechniek moet een generiek product zijn. Als het werkt voor prostaatkanker, werkt het bij alle ingrepen waar we de operatierobot voor gebruiken.”
Kinematiek
Maar wat is de invloed van deze technieken op de prestaties van de chirurg? Dat meten Van Leeuwen en zijn collega’s aan de hand van de zogenoemde kinematiek: analyses van de bewegingen die een chirurg de instrumenten laat maken. “Daarmee komen we erachter hoe het ontwerp van een operatietang het operatieproces beïnvloedt, en waar we het moeten verfijnen”, zegt Van Leeuwen. “Zo proberen we het ontwerpproces vanuit de gebruiker te sturen. Het uiteindelijke doel is het verbeteren van de zorg door het verbeteren van het proces voor de chirurg.”
Van Leeuwen hoopt dat in de toekomst minder focus zal liggen op het ontwikkelen van nieuwe technieken, maar dat deze verschuift naar de invloed van techniek binnen de zorg. “Voldoet een ontwerp aan wat nodig is in de kliniek? Kunnen we de juiste data verzamelen, waarmee we - met artificial intelligence - robotsystemen slimmer kunnen maken en de chirurg actief kunnen helpen bij operaties? Het is belangrijk dat operatierobots nog meer sensorische ervaringen krijgen, onder andere van de detectoren die wij ontwikkelen.”
Drs. Koen Scheerders, wetenschapsjournalist
Oncologie Up-to-date 2023 vol 14 nummer 4
DEEL DIT ARTIKEL:
