Eindhoven koploper in microrobotchirurgie


Door Gastauteur
  • 9 augustus 2016

Het genezen van lymfoedeem: in de medische wereld klinkt dit als toekomstmuziek. Maar start-up Microsure uit Eindhoven laat zien dat dit mogelijk wordt met behulp van een assisterende robot. Dit interview met Ferry Schoenmakers, één van de ontwikkelaars, verscheen eerder in een kortere versie als onderdeel in de portrettenserie rond de Gerard & Anton Awards.

Door Gaiwa Slooten

Ferry Schoenmakers (27) afgestudeerd werktuigbouwkundige, neemt me mee naar zijn grote werkplaats op de Technische Universiteit van Eindhoven (TU/e). Om ons heen zitten jonge geconcentreerde technici en developers onderuit aan hun computers. Ook het bedrijf Preceyes is hier bezig met het ontwikkelen van een robot voor oogoperaties. Even verderop staat ‘Sofie’, één van de andere medische robots uit Eindhoven. Dit is dé plek waar gewerkt wordt aan medische robotica.

Glunderend laat Schoenmakers het eerste prototype van Microsure zien. Dit model is in het Maastricht Universitair Medisch Centrum (MUMC+) uitvoerig getest op ‘siliconenvaatjes’, later ook op dieren. “Kijk, deze vaatjes zijn aan elkaar gehecht”, vertelt Schoenmakers trots, wijzend naar zijn hand waar – hiervoor moet ik twee keer kijken – kleine stukjes siliconen liggen die aan elkaar gehecht zijn. Schoenmakers heeft zelf leren hechten met de robot, al gaat het niet zo soepel als René van der Hulst dat doet.

Van der Hulst, plastisch chirurg in het MUMC+, miste iets in de operatiekamer. In 2007 had hij de primeur om de Davinci, bedoeld voor gecompliceerde kijkoperaties in buik en borst, te gebruiken voor een borstreconstructie. Voor microchirurgische operaties bleek de robot echter niet geschikt. De Davinci, die ruim 600 kilo weegt, was te groot en grof. Zijn vergelijking: het inschenken van een glas water met een hijskraan. Bovendien was Van der Hulst bang dat hij op een bepaald moment deze operaties niet meer zou kunnen uitvoeren. Met een leeftijd van rond de 45 zou hij daarmee in de gevarenzone komen.

Microsure1

“Microchirurgen hebben na hun vijftigste geen vaste hand meer. Dat is nodig voor het werk dat veel concentratie vergt en fysiek zwaar is”, vertelt Schoenmakers. Het aantal microchirurgen in Nederland is beperkt en operaties worden populairder. Juist daarom, zegt hij, is het van belang om een apparaat uit te vinden om chirurgen te helpen.

Dus is er, na de vraag van Van der Hulst en collega Tom van Mulken aan de TU/e, een zo compact en goedkoop mogelijke robot ontwikkeld die zich richt op microchirurgie. Werktuigbouwkundige Raimondo Cau promoveerde op de mechanische constructie en is met zijn bedrijf bezig om de robot op de markt te brengen. “We hebben operaties bijgewoond om te kijken wat de problemen zijn van chirurgen. Het scheelt dat ik tegen bloed kan”, lacht Schoenmakers. “We stonden ervan te kijken hoe vol de operatiekamers staan. Ons apparaat kan niet veel ruimte in beslag nemen en een chirurg mag niet over de kabels struikelen. Ook de steriliteit is van groot belang.”

“De robot is eigenlijk niets anders dan een dom apparaat dat de bewegingen van de chirurg kopieert.”

Het apparaat, dat uit de opgedane ideeën is ontstaan, bestaat uit twee robotarmen en twee ‘joysticks’ die de chirurg bestuurt. De robotarmen die de instrumenten vasthouden worden onder de microscoop geplaatst. Zes assen maken de bewegingen van de hand mogelijk, en daarbij ook de zo belangrijke knijpbeweging waar het ziekenhuisgereedschap mee kan worden bediend. Via de joysticks bedient de chirurg de robotarmen. Ongewenste trillingen worden eruit gefilterd en bewegingen worden verkleind. Met een voetpedaal kan de snelheid worden vertraagd of de beweging stopgezet. “Een chirurg kan pauzeren en handelingen stap voor stap uitvoeren.”

Microsure3Is dit een robot te noemen? “Nee”, lacht hij. “De robot is eigenlijk niets anders dan een dom apparaat dat de bewegingen van de chirurg kopieert. Het woord robot is eigenlijk verkeerd.”

Eén keer per week komen ze met de chirurgen bijeen. Dit om misverstanden te voorkomen. Schoenmakers geeft toe dat dit het moeilijkste onderdeel is. “Het blijft zwaar: maar de samenwerking wordt steeds gemakkelijker. Wij worden medisch meer onderlegd, zij wat technischer.”

De grootste focus van het apparaat ligt op de genezing van lymfoedeem. De oorzaken zijn uiteenlopend, bijvoorbeeld na een operatie, bestraling, infectie of zelfs medicatie. Ook vrouwen met borstkanker hebben daar regelmatig last van na het verwijdering van een lymfeklier. Het lymfestelsel kan beschadigd raken, waardoor de doorstroming van lymfevocht niet meer goed werkt en een patiënt zwellingen kan krijgen. Dit was tot op heden niet op te lossen, het bleef bij het bestrijden van de symptomen met behulp van onder andere fysiotherapie en steunkousen.

“Een bloedvat is vier keer zo groot in diameter.”

“Mensen kunnen daar veel last van hebben. Maar artsen durven zich niet aan deze operatie te wagen. Een lymfevaatje is klein en teer weefsel. Het gaat dan om vaatjes met een diameter van 0,3 tot 0,8 millimeter. Ter vergelijking: een bloedvat is vier keer zo groot in diameter. Normaal gesproken kan weefsel kleiner dan 1,5 millimeter niet meer geopereerd worden met de hand. Ook voor het herstellen van fijne bloedvaatjes en zenuwen, bijvoorbeeld binnen de neurologie en vaatchirurgie, kan de robot gebruikt worden om nieuwe behandelingen mogelijk te maken.”

Microsure4Een verbeterd prototype komt in het AZM te staan en wordt de komende anderhalf jaar verder getest. De grootste wensen van Van der Hulst waren een verbeterde precisie om nog nauwkeuriger te kunnen werken met vaatjes die kleiner zijn dan 0,7 millimeter. Ook de ergonomie is verbeterd. “Nu ik ook kan hechten merk ik dat ik allerlei rare draaien en hoeken maak tijdens het knopen. Dan kom je al gauw met de robot in de knoop te zitten. Dit hebben we veranderd door de constructie aan te passen.”

Naast het testen met siliconenvaatjes gaat Van der Hulst dierproeven doen op ratten met vaatjes van 0,7 millimeter. “Als je te lomp daarmee omgaat scheurt het of ontstaan er bloedklontertjes. Dan gaat het vaatje dichtslibben en sterft weefsel af. Dat geeft een realistisch beeld zoals het ook bij mensen zou gaan.”

“Het zijn vooral oudere chirurgen die denken dat een robot geen meerwaarde heeft, omdat ze in het verleden altijd met hun handen hebben gewerkt.”

Tegenstanders zijn er zeker, beaamt Schoenmakers. Op conferenties worden zij met hen geconfronteerd. “Het zijn vooral oudere chirurgen die denken dat een robot geen meerwaarde heeft, omdat ze in het verleden altijd met hun handen hebben gewerkt. Als we beginnen over lymfevaten, geven ze ons toch gelijk. Op dit moment zijn er nog maar een handvol chirurgen die het zonder robot kunnen, met wisselende resultaten.” Ook geld speelt een rol. Toch is de robot relatief goedkoop met zijn twee à drie ton. De Davinci kost 1,7 miljoen met jaarlijkse onderhoudskosten van 150.000 euro.

“En dan zijn ook nog mensen die huiverig zijn voor robots”, vertelt hij. “Zij zijn bang dat robots de wereld overnemen.” Maar is het wel veilig om door een ‘robot’ te worden geopereerd? “Ja hoor”, lacht Schoenmakers. “In het allerergste scenario stopt de computer, dat wil zeggen dat de robot in stilstand komt. En dan is het een kwestie van met de hand doorgaan of de operatie op een later tijdstip opnieuw uitvoeren.”

In onderstaande video maakt Schoenmakers een hechting in stukjes plastic. Het microscopische beeld is 25 keer vergroot.

In de verre toekomst verdient het apparaat wel de naam ‘robot’. Tenminste, dat is waar Schoenmakers op hoopt. Een robot met kunstmatige intelligentie, waarmee een robot zelf mee kan kijken, beoordelen en stomme fouten van een chirurg kan voorkomen of zelfs onderdelen overneemt, ziet hij wel zitten. Heel sporadisch experimenteert het team daarmee. “Ik schat dat dit over twintig jaar wel mogelijk is.”

Telechirurgie, het op afstand opereren, is volgens het bedrijf geen goed idee. “De Davinci is ontstaan vanuit een Defensieproject. Het ideale beeld was: we zetten een robot in Afghanistan neer en opereren de soldaten vanuit Amerika. Theoretisch gezien kan dit. Maar de ervaring leert dat de chirurg graag bij de patiënt wil zijn.”
Op dit moment is het grootste doel het apparaat te laten voldoen aan de medische certificering en het wereldwijd op de markt te brengen. “Microchirurgie is booming business, dat merk ik op de conferenties die we bezoeken. Een directe concurrent hebben we nog niet, maar we voelen wel de druk om vaart te maken.” In 2017 staat de eerste lymfoedeem operatie op de planning. “Als dat mogelijk is hebben we een nieuw vakgebied aangestreept.”

Voor ik de werkplaats verlaat, laat de bevlogen Schoenmakers, huidig wereldkampioen van de RoboCup, zijn winnende robots zien. Meerdere keren per jaar strijdt zijn team tijdens internationale wedstrijden en reist daarvoor de wereld over. In de weekenden wordt er ‘gevoetbald’ op het veldje van de TU. De kennis die Schoenmakers daarmee opdoet is goed bruikbaar in de medische robotica. “Dit is leuk voor mij en mijn team. Maar met Microsure kan ik straks echt wat betekenen voor mensen.”