- Nieuwe robot kan borstkanker in een vroeg stadium detecteren
- Deze robotarm gebruikt AI om kankercellen te vernietigen
- Robottentakel kan kanker diep in de longen opsporen
- Tweehandige robot voert hersenoperatie uit
Met elke nieuwe ontwikkeling in de medische wetenschap groeit de hoop op genezing en een beter leven voor hen die getroffen zijn door kanker. Belangrijke doorbraken zorgen ervoor dat we kanker steeds beter begrijpen. Nieuwe vroegtijdige detectiemethoden en behandelingen die nauwkeuriger en minder invasief zijn, brengen ons dichter bij een wereld waar deze ziekte geen doodvonnis meer hoeft te zijn. Kanker is een van de grootste gezondheidsproblemen en een van de belangrijkste doodsoorzaken ter wereld. Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) kwamen er in 2022 wereldwijd 20 miljoen nieuwe gevallen bij en maar liefst 9,7 miljoen mensen overleden aan de ziekte. Omdat de wereldbevolking maar blijft toenemen en mensen ook steeds langer leven, zal het aantal nieuwe gevallen van kanker in de wereld de komende periode nog verder toenemen. Deze groei wordt ook mede veroorzaakt door de groeiende blootstelling aan risicofactoren als luchtvervuiling, tabak, alcohol en obesitas.
Het vermijden van risicofactoren is nog altijd de beste manier om kanker te voorkomen. In combinatie met bestaande en bewezen preventiestrategieën kun je op deze manier de helft van de kankergevallen op afstand houden. Een andere effectieve manier om het aantal gevallen te verminderen, is door de ziekte zo vroeg mogelijk op te sporen en direct met de juiste behandeling te beginnen, zoals chirurgie, radiotherapie of systemische therapie — afhankelijk van het soort kanker en het stadium van de ziekte. Vroegtijdige detectie zorgt er bovendien voor dat het slagingspercentage van de behandeling aanzienlijk toeneemt. Maar zelfs dan zijn er natuurlijk geen garanties. Het grootste probleem met conventionele kankerbehandelingen is dat ze het omliggende gezonde weefsel vaak beschadigen, wat een aanzienlijke impact kan hebben op de levenskwaliteit van de patiënt. Dit is de reden waarom onderzoekers voortdurend op zoek zijn naar nieuwe manieren om kanker op te sporen voordat de ziekte de kans krijgt zich naar andere delen van het lichaam te verspreiden. Ook willen ze effectievere behandelingen ontwikkelen die kankercellen kunnen uitroeien zonder dat dat invloed heeft op het omliggende gezonde weefsel. In dit artikel nemen we een aantal veelbelovende ontwikkelingen onder de loep, die de manier waarop we kanker diagnosticeren en behandelen voor altijd veranderen.
“We hopen dat het onderzoek kan bijdragen aan en een aanvulling kan zijn op de technieken die al worden gebruikt om borstkanker te diagnosticeren, en om een grote hoeveelheid gegevens te genereren waarmee we belangrijke trends kunnen identificeren, zodat we borstkanker vroegtijdig kunnen diagnosticeren”.
George Jenkinson, promovendus mechanical engineering aan de Universiteit van Bristol
Nieuwe robot kan borstkanker in een vroeg stadium detecteren
Klinische borstonderzoeken (KBO) spelen een belangrijke rol bij de detectie van borstkanker. Ze worden normaal gesproken uitgevoerd door artsen of verpleegkundigen en maken vaak deel uit van routinecontroles. Het grootste voordeel van deze onderzoeken is dat ze in verschillende zorgomgevingen kunnen worden uitgevoerd en dat er geen gespecialiseerde apparatuur voor nodig is, waardoor ze toegankelijker en goedkoper zijn dan bijvoorbeeld een mammografie. KBO’s zijn over het algemeen wel minder gevoelig en specifiek dan een mammografie, waardoor de kans dat er tijdens zo’n onderzoek kanker ontdekt wordt kleiner is en bovendien het aantal vals positieven toeneemt. Een ander probleem is dat dit type onderzoek zeer subjectief is en dat de effectiviteit ervan voor een groot deel afhangt van de vaardigheden en ervaring van degene die het onderzoek uitvoert. Het hoge percentage valse positieven leidt vaak tot onnodige invasieve ingrepen en angst voor een mogelijk dodelijke ziekte, om er later achter te komen dat het eigenlijk vals alarm was. Ook valse negatieven zijn natuurlijk problematisch. Ten eerste geven ze de patiënt een misplaatst gevoel van opluchting en veiligheid en leiden ertoe dat de patient pas veel later — en soms te laat — de juiste diagnose krijgt. Nu heeft een team van onderzoekers van de Universiteit van Bristol pasgeleden een robot ontwikkeld die door middel van sensortechnologie klinische borstonderzoeken kan uitvoeren en uiteindelijk ook knobbeltjes op grotere diepte kan detecteren.
Er zijn al eerder (onsuccesvolle) pogingen geweest om een robot of elektronisch apparaat te ontwikkelen waarmee je borstweefsel fysiek kunt onderzoeken, maar recente ontwikkelingen op het gebied van manipulatie en sensortechnologie maken dit soort devices in de toekomst eindelijk mogelijk. Het apparaat is gemaakt met 3D-printtechnologie en ‘computerised numerical control’ of CNC-technologie. Het is inmiddels zowel in een laboratoriumomgeving als in een virtuele simulatie op een siliconenborst en een digital twin ervan getest. Tijdens deze experimenten voerde het team duizenden onderzoeken uit om de efficiëntie van het apparaat te bepalen, en de resultaten waren veelbelovend. “We hopen dat het onderzoek kan bijdragen aan en een aanvulling kan zijn op de technieken die al worden gebruikt om borstkanker te diagnosticeren, en om een grote hoeveelheid gegevens te genereren waarmee we belangrijke trends kunnen identificeren, zodat we borstkanker vroegtijdig kunnen diagnosticeren”, vertelt hoofdauteur George Jenkinson. “Een van de voordelen die artsen hebben genoemd, is dat we hiermee objectief en op een risico-arme manier medische gegevens kunnen vastleggen. Je zou het systeem bijvoorbeeld kunnen gebruiken om onderzoeken makkelijker met elkaar te kunnen vergelijken, of als onderdeel van het informatiepakket dat naar een specialist wordt gestuurd als een patiënt voor verder onderzoek wordt doorverwezen”. De onderzoekers zijn echter niet van plan om het daar bij te laten. Om de mogelijkheden van de robot te verbeteren, experimenteren ze nu met het integreren van AI. Hopelijk kan het apparaat hiermee niet alleen knobbeltjes nauwkeuriger detecteren dan zorgprofessionals, maar ook dieper gelegen afwijkingen opsporen, waardoor de ziekte in een vroeg stadium ontdekt kan worden.
Deze robotarm gebruikt AI om kankercellen te vernietigen
High-intensity focused ultrasound (HIFU) of hoogintensieve gerichte echografie, is een innovatieve, minimaal invasieve ingreep om verschillende soorten kanker te behandelen. Het werkt door ultrasone energie op een exact punt in het lichaam te richten, waardoor een snelle temperatuurstijging ontstaat. Hierdoor kan kankerweefsel nauwkeuriger en meer gecontroleerd worden vernietigd. Hoewel HIFU is ontworpen om schade aan omliggend weefsel te verminderen, bestaat er nog steeds een risico op onbedoeld letsel op andere plekken in het lichaam. Dit is vooral problematisch als de behandeling in de buurt van belangrijke organen plaatsvindt. Afhankelijk van het te behandelen gebied bestaat er ook een risico op zenuwbeschadiging, wat kan leiden tot tijdelijke of permanente veranderingen in het gevoel of de motorische functie. Om dit probleem op te lossen heeft een team van onderzoekers van de Universiteit van Waterloo een AI-gestuurde robotarm ontwikkeld.
“HIFU-echografieën zijn niet makkelijk voor artsen. Ze hebben daar speciale skills en training voor nodig en bovendien is de techniek niet echt nauwkeurig. Het hangt van de vaardigheden van de arts af of het behandelde gebied gedetecteerd kan worden”, vertelt Moslem Sadeghi Goughari, hoofdonderzoeker van het project. “Technisch gezien is dit het grootste obstakel voor de HIFU-behandeling”. Tijdens de behandeling worden de beelden van de ultrasone sonde door AI voortdurend vergeleken met de beelden die vóór de behandeling zijn gemaakt. Hierdoor krijgen de artsen een realtime overzicht van wat er in een specifiek gebied gebeurt. Volgens de onderzoekers kan het systeem 93 procent nauwkeurig detecteren hoeveel kankerweefsel er is vernietigd, waardoor artsen de behandeling beter kunnen controleren en de schade aan gezond weefsel kunnen beperken. Hierdoor hoef je nog maar twee dagen te herstellen, in plaats van gemiddeld tien. Het kan echter nog wel een tijdje duren voordat het systeem op mensen getest kan worden. De grootste beperking is dat de nauwkeurigheid ervan sterk afhankelijk is van de trainingsdata, iets wat de onderzoekers in samenwerking met artsen in Zuid-Korea willen verbeteren.
“Het voordeel van de nieuwe aanpak is dat deze anatomie-specifiek is en zelfs zachter dan de anatomie [van de longen]. Bovendien kun je de vorm ervan met magnetisme volledig aanpassen. Dankzij deze drie hoofdkenmerken kunnen we de navigatie in het lichaam radicaal veranderen”.
Professor Pietro Valdastri, directeur van STORM Lab aan de Universiteit van Leeds
Robottentakel kan kanker diep in de longen opsporen
Een team onderzoekers van de Universiteit van Leeds heeft een kleine chirurgische robot ontwikkeld die diep in de longen ingebracht kan worden om kankerweefsel te detecteren en te vernietigen. De robot heeft de vorm van een tentakel en bestaat uit meerdere cilindrische delen van ultrazachte siliconen die met elkaar verbonden zijn. Elk segment is ongeveer 80 millimeter lang en bevat kleine magnetische deeltjes. Hierdoor kunnen onderzoekers de bewegingen ervan met behulp van magneten op een robotarm besturen. Een ander belangrijk kenmerk is dat elk segment onafhankelijk van de rest kan bewegen, waardoor de robot — door zijn vorm aan de anatomie van het lichaam aan te passen — effectiever door de longen kan manoeuvreren. Normaal gesproken wordt er een bronchoscoop via de neus van de patiënt in de bronchiën ingebracht om een biopt van het longweefsel te nemen. Het voornaamste obstakel bij deze techniek is dat de afmetingen van de bronchoscoop, die een diameter van 3,5 tot 4 millimeter heeft, de toegang tot de kleinere luchtwegvertakkingen belemmeren. De robottentakel is maar 2,4 millimeter in doorsnee, waardoor deze 37 procent verder in de longen kan doordringen dan de bronchoscoop en zelfs de meest fijnvertakte bronchiën kan bereiken.
“Dit is een veelbelovende ontwikkeling”, zegt professor Pietro Valdastri, directeur van STORM Lab aan de Universiteit van Leeds. “Het voordeel van de nieuwe aanpak is dat deze anatomie-specifiek is en zelfs zachter dan de anatomie [van de longen]. Bovendien kun je de vorm ervan door middel van magnetisme volledig aanpassen. Dankzij deze drie hoofdkenmerken kunnen we de navigatie in het lichaam radicaal veranderen”. Tot nu toe is de tentakel alleen op de longen van kadavers getest, dus het kan nog jaren duren voordat deze bij levende patiënten kan worden gebruikt. Maar de onderzoekers zijn ervan overtuigd dat hun aanpak de nauwkeurigheid en veiligheid van dit soort onderzoeken aanzienlijk kan verbeteren en tegelijkertijd de pijn, het ongemak en de hersteltijd voor patiënten kan beperken. “Ons streven was en blijft het bieden van genezende zorg met minimale pijnbeleving voor de patiënt”, vertelt Giovanni Pittiglio, medeauteur van de studie. “Door gebruik te maken van magnetische besturing op afstand met ultrazachte tentakels hebben we dit doel bereikt. Deze kunnen dieper in de bronchiën doordringen en zich aan de anatomie van het lichaam aanpassen, waardoor het risico op trauma vermindert”.
Tweehandige robot voert hersenoperatie uit
De rol van robots in operatiekamers wordt steeds belangrijker en leidt ertoe dat invasieve open chirurgie steeds minder vaak nodig is. In de neurochirurgie, een enorm complex vakgebied, is dit echter nog niet het geval. Hier helpen robots voornamelijk bij ondersteunende taken, zoals het plaatsen van elektrodes of het uitvoeren van eenvoudige handelingen. Voor complexere ingrepen, zoals het verwijderen van een hersentumor, moet de chirurg nog steeds de schedel openen om bij het aangetaste weefsel te kunnen. Maar dankzij Pierre Dupont, hoofd van de afdeling Pediatric Cardiac Bioengineering bij het Boston Children’s Hospital, komt hier binnenkort mogelijk verandering in. Dupont heeft namelijk een robot ontworpen die verschillende taken zeer nauwkeurig kan uitvoeren, zoals die bij het verwijderen van een hersentumor.
Deze tweehandige robot, die met een joystick bestuurd wordt, heeft al een succesvolle laboratoriumtest achter de rug. Daar verwijderde hij bijvoorbeeld een pijnappelkliertumor uit het 3D-geprinte breinmodel van een vier maanden oude patiënt. Met één arm kon de robot de capsule rond de tumor voorzichtig openen en stabiel houden, terwijl hij met de andere arm een bloedvat dichtschroeide, het zicht vrijmaakte door weefsel opzij te schuiven, en tumordeeltjes oppakte om deze in een zuigbuis ernaast te deponeren. Volgens chirurgen die de robot hebben getest, konden deze taken nu sneller uitgevoerd worden dan met handmatige instrumenten mogelijk zou zijn geweest. Het belangrijkste was dat ze het konden doen zonder daarbij het omringende hersenweefsel te beschadigen. “Dit systeem onderscheidt zich doordat het direct met weefsel kan werken en flexibel inspeelt op onverwachte situaties, zoals bloedingen of het verwijderen van resterende tumordeeltjes”, vertelt Scellig Stone, een neurochirurg die de robot samen met Dupont heeft ontwikkeld. “Andere robotsystemen bieden alleen begeleiding”. Hoewel de robot in de eerste plaats is ontworpen om hersentumoren te verwijderen, wordt het apparaat in de toekomst mogelijk ook bij de behandeling van hydrocephalus (waterhoofd), goedaardige prostaatvergroting en blaastumoren ingezet.
Een laatste overweging
Je kunt haast niet anders dan optimistisch zijn over de ontwikkelingen die we in dit artikel besproken hebben. Kanker, een woord dat ooit een onvermijdelijke tragedie betekende, krijgt een steeds groter arsenaal aan technologische tegenstanders die ons kunnen bijstaan in de strijd tegen kanker. Van robothanden die bostkankerscreening efficiënter maken tot de tweearmige robot die op een dag zelfstandig hersentumoren kan verwijderen: we zijn getuige van enorm belangrijke ontwikkelingen in de medische wetenschap. Tegelijkertijd moeten we onszelf een aantal cruciale vragen stellen. Bijvoorbeeld: hoe kunnen we deze vooruitgang niet alleen inzetten om levens te redden, maar ook om geavanceerde behandelingen voor iedereen toegankelijk te maken? Hoe zorgen we ervoor dat de kosten van deze innovaties niet leiden tot een nog grotere ongelijkheid in de toegang tot gezondheidszorg? Het ware succes in de strijd tegen kanker schuilt misschien niet alleen in de technologie zelf, maar in hoe we deze met iedereen, overal ter wereld, kunnen delen.
