Robot voert zelf kijkoperatie uit

Voor het eerst heeft een robot helemaal autonoom een operatie uitgevoerd. De machine van Johns Hopkins University naaide twee darmen aan elkaar, een fijnzinnig klusje. De operatie gebeurde nu nog bij een varken, maar de onderzoekers denken dat robotoperaties bij mensen in de toekomst mogelijk worden.

 

Zeven jaar geleden mocht deze redacteur van De Ingenieur een robotoperatie meemaken. In een Amsterdams ziekenhuis zag hij van dichtbij hoe een man van zijn problematische prostaat werd verlost.

Bij deze operatie bediende de uroloog in een hoekje van de operatiekamer de hendels. De robot vertaalde die naar bewegingen van scalpels en klemmen, die een stukje verderop aan robotarmen in de buikholte van de patiënt staken. Alle bloederige details waren in high definition te volgen op verschillende beeldschermen.

De robot van de prostaatoperatie was een zogeheten master-slave-systeem. Wat de chirurg deed (master), voerde de robot uit (slave), met als bijkomend voordeel dat het apparaat de trillingen van de handen weg kan regelen.

 

 

Helemaal autonoom

Hoe indrukwekkend dit toen ook was, de medische robotica is zeven jaar na dato een flinke stap verder. Een robotsysteem heeft kort geleden een lastige operatie helemaal autonoom uitgevoerd, zo maakte de Amerikaanse Johns Hopkins University deze week bekend.

Bij varkens weliswaar, maar daarom niet minder knap. De details van de robotoperatie staan beschreven in een artikel in het wetenschappelijke tijdschrift Science Robotics dat eerder deze week verscheen.

De mechanische chirurg in kwestie die voor deze doorbraak zorgde, is de Smart Tissue Autonomous Robot (STAR). Dit is een apparaat met verschillende robotarmen, ontwikkeld aan de Johns Hopkins University in de Amerikaanse stad Baltimore.
 

Kwetsbaar weefsel

Deze operatierobot heeft een lastige klus uitgevoerd: het verbinden van twee stukken darm. Dat is voor chirurgen altijd opletten geblazen, omdat darmweefsel kwetsbaar is en snel stuk kan gaan. Wordt het niet helemaal goed gedaan, dan kan de gehechte darm gaan lekken, wat complicaties geeft.

Het hechten vraagt dus om extreme voorzichtigheid, maar ook precisie, terwijl het steeds weer moeten herhalen van de hechting het uiterste vergt van de concentratie en het uithoudingsvermogen van de chirurg.
 

Robot wordt niet moe

De STAR voerde deze operatie uit bij vier proefdieren en schijnt dat beter te hebben gedaan dan menselijke chirurgen het kunnen. Het sterke punt van een robot is dat hij niet moe wordt en dus ook hechting nummer drieëntachtig net zo aandachtig en rustig aanbrengt als de allereerste.
 

Onvoorspelbaarheid

Toch blijft het een kunststukje van formaat dat een machine zo’n subtiel klusje kan klaren. Het lastigste is de onvoorspelbaarheid van de operatie, geven de onderzoekers aan. Darmweefsel is zacht en kan ineens omklappen, waardoor de hechtnaald mistast en de hechting dreigt te mislukken.

Om flexibel op dit soort hindernissen in te kunnen spelen, heeft STAR een nieuw besturingssysteem dat het operatieplan in real time kan aanpassen, net zoals een menselijke chirurg dat zou doen.
 

Steeds bijsturen

De chirurgische robot heeft hiertoe een driedimensionale endoscoop aan boord, die beelden maakt van de omgeving van de darm. Een op machine learning gebaseerd algoritme bekijkt die beelden en stuurt de robot steeds bij. ‘Wij zijn ervan overtuigd dat een geavanceerd driedimensionaal machine vision-systeem onmisbaar is om intelligente chirurgische robots slimmer en veiliger te maken,’ zei hoogleraar Jin Kang in het persbericht.

 

Kleine opening in de buikwand

De operatie die robot STAR uitvoerde, was een zogeheten kijkoperatie, ook wel minimaal-invasieve operatie genoemd. Dat wil zeggen dat maar een kleine opening in de buikwand wordt gemaakt, waar precies de benodigde (smalle) instrumenten doorheen passen. Hierdoor verliest de patiënt minder bloed, is er minder kans op een litteken en gaat het herstel doorgaans sneller.

Wanneer we de autonome operatierobot in het ziekenhuis mogen verwachten hebben de ingenieurs en artsen van Johns Hopkins University nog niet laten weten.

 

Openingsfoto Johns Hopkins University