De toekomst van de robotchirurgie is hier: robotarmen door je navel

• Even voorstellen: da Vinci, robot chirurg
• Robotarmen in je buik door een incisie in je navel
• Een buikoperatie uitvoeren bij een patiënt aan de andere kant van het land
• OctoMags in je oog, Shakespeare in je hersenen: de microscopische toekomst is hier

Het menselijk lichaam is nogal een chaos van binnen met al die organen, botten, vlees, spieren, bloedvaten en bindweefsel die allemaal vechten om een plekje. Enkele jaren geleden, als een chirurg een patiënt moest opereren, werden er grote incisies gemaakt en moest hij als het ware ‘waden’ door een soort van moeras om het betreffende orgaan te vinden. Dit had meestal lelijke littekens tot gevolg die lang duurden om te genezen. Er kan dus gezegd worden dat conventionele chirurgie niet geheel zonder complicaties was en is. Laparoscopische chirurgie, de allereerste vorm van minimaal-invasieve methoden voor eenvoudige buikoperaties die zich in de jaren zeventig ontwikkelde, veranderde het chirurgische landschap compleet. In de negentiger jaren werden laparoscopische technieken steeds geavanceerder, en het type laparoscopische toepassingen dat toen als verre toekomstdromen werd beschouwd, is inmiddels werkelijkheid geworden. En het is geweldig!

Even voorstellen: da Vinci, robot chirurg

De toekomst van de minimaal-invasieve chirurgische methoden ziet er rooskleurig uit: het belooft minder pijn, lagere kosten, kortere genezingstijd, minder littekenvorming en een kleinere kans op complicaties en morbiditeit. Met behulp van robotchirurgie kunnen chirurgen minimaal-invasieve en tegelijkertijd nóg ingewikkelder operaties verrichten die nauwkeuriger zijn dan conventionele, ‘handmatige’ operaties, hoe vakkundig ze ook worden uitgevoerd.

De door Intuitive Surgical ontwikkelde da Vinci robot, bijvoorbeeld, geeft chirurgen meer wendbaarheid en fijngevoeligheid, wat het eenvoudiger maakt om buikoperaties binnen  de beperkte ruimte van het menselijk lichaam uit te voeren. Als je dit combineert met de geavanceerde 3D imaging technologie en augmented reality kan een chirurg als het ware dwars door je heen kijken. Dit wordt mogelijk gemaakt door superpositie, waarmee 3D-informatie van CAT-scans en MRI’s op het eigenlijke weefsel weergegeven wordt.

In deze 3D virtuele omgeving kunnen bepaalde delen van het lichaam ook van binnenuit ‘verlicht’ worden, waardoor de chirurg in feite ‘het onzichtbare’ kan zien. Dit is vooral waardevol in situaties waarin bijvoorbeeld kanker zich via het lymfestelsel verspreid heeft, zodat de chirurg waar mogelijk kan ingrijpen. Hoewel de da Vinci met name ingezet wordt bij buikoperaties, zal de bot ook een rol gaan spelen tijdens oog-, gewrichts- en hersenoperaties.

Chirurgische robots hebben exponentiële technologische ontwikkelingen doorgemaakt, maar ze zijn duur, wat verklaart waarom ze vooral worden ingezet in-state-of-the-art klinieken in rijke landen zoals de VS en het VK. Aan de da Vinci’s hangt een prijskaartje van niet minder dan $ 2 miljoen – en daar zijn de bijbehorende chirurgische instrumenten en materialen nog niet eens bij inbegrepen. Ook de trainingskosten voor de chirurgen komen daar nog bovenop. Naast de extra fysieke mogelijkheden die de robotchirurg tijdens operaties kan bieden, zullen de ingrepen ook vaker gaan plaatsvinden in steeds geavanceerdere virtuele ruimten, waar de chirurgen in de toekomst misschien zelfs in staat zullen zijn om de robots met hun gedachten te bedienen.

Robotarmen in je buik door een incisie in je navel?

Dr. Michael Palese, uroloog en directeur van het Mount Sinai Ziekenhuis in New York, voert elk jaar naar schatting 800 laparoscopische en endoscopische ingrepen uit. Bij een groot aantal daarvan wordt hij door een robot geassisteerd. Dit maakt het Dr. Palese mogelijk om prostaat- en nieroperaties met extreme nauwkeurigheid uit te voeren. In het verleden moesten delen van de ribbenkast van de patiënt verwijderd worden om bij de nier te kunnen komen. Robotchirurgie wordt nu op grote schaal en in verschillende medische vakgebieden toegepast; met name in de gynaecologie en urologie, maar ook bij complexe ingrepen, zoals operaties aan de hartkleppen.

Lees ook: 7 Disruptive innovaties in de gezondheidszorg die het ziekenhuis naar je slaapkamer brengen

Met zijn futuristische bedieningselementen lijkt de da Vinci operatierobot eigenlijk meer op een computerspel met 3 kleine, wendbare en interactieve robotarmen en een 3D-scherm. Het systeem bestaat uit twee componenten; het robotgedeelte dat de ingreep verricht en de console die door de chirurg wordt bestuurd. De armen houden de chirurgische instrumenten zoals scalpels, tangen en scharen vast en ze bewegen de endoscopische camera’s om de chirurg nauwkeurige 3D-beelden te kunnen laten zien. De robot ‘vertaalt’ de bewegingen van de chirurg, maar doet dat veel preciezer, door middel van kleine incisies waardoor de armen het lichaam van de patiënt binnengaan. Vind je het futuristisch klinken? Wat dacht je hier dan van: in de toekomst wordt er maar één enkele incisie gemaakt, waarna slangachtige armen – via bijvoorbeeld de navel – ingebracht zullen worden, die vervolgens in de buikholte aan het werk gaan. Bijna niet voor te stellen! En om het verhaal nóg ongelooflijker te maken: deze technologie kan ook op afstand worden gebruikt – op heel grote afstand. Hierover meer in de volgende paragraaf.

Een buikoperatie uitvoeren bij een patiënt aan de andere kant van het land? Geen probleem!

Tele-operatie werd in de jaren zeventig ontwikkeld, toen technologiespecialisten van NASA onderzoek deden naar de mogelijkheden om astronauten in de ruimte door robots te laten opereren. In de daaropvolgende jaren hebben de NASA en het Amerikaanse leger nauw samengewerkt aan de ontwikkeling van robots die operaties ook daadwerkelijk op afstand kunnen uitvoeren. Om te simuleren hoe dit soort operaties in de ruimte zouden werken, voerde Mehran Anvari van het CMAS (Centre for Minimal Access Surgery) zijn eerste tele-operatie uit – het hechten van een wond van iemand die op de Aquarius underwater base woonde. Sindsdien is de technologie dusdanig ontwikkeld dat Zeus, de robot van Anvari, al meer dan 20 ingrepen heeft verricht, waaronder hernia- en buikoperaties. Anvari bestuurt zijn robot – die zich bevindt in een ander deel van het land – vanuit een console in het St. Joseph’s ziekenhuis in Hamilton, Canada. Hij zegt dat deze operaties niet veel anders zijn dan de operaties die hij in zijn eigen operatiezaal verricht; hij plaatst zijn handen op de bedieningselementen alsof hij zelf zijn chirurgische instrumenten vasthoudt, de robot camera’s fungeren als Anvari’s ogen en hij kan het medische personeel instructies geven.

OctoMags in je oog, Shakespeare in je hersenen: de microscopische toekomst is hier!

Operaties worden vooralsnog op ‘menselijke schaal’ gedaan, met menselijke handen en menselijke ogen. Maar stel je eens voor hoeveel beter de resultaten zouden zijn als alle handelingen gelijkschalig verkleind werden? Dan worden chirurgen getransformeerd in micro-chirurgen en dit is geen fictie! Microscopisch kleine robotchirurgen worden al ingebracht in ogen en bloedbanen as we speak.

Lees ook: 6 technologieën in de zorg die de huisarts overbodig zullen maken

OctoMags – het is maar hoe je het bekijkt

Onderzoekers in Zürich zijn bezig met de ontwikkeling van microscopisch kleine robots genaamd OctoMags, die ingezet kunnen worden voor delicate (kijk)operaties. De kleine bots maken gebruik van intrekbare naalden en het ‘lichaam’ zelf heeft een diameter van om en nabij vier menselijke haren, net zo dun als een chirurgische scalpel. De OctoMag kan gemanipuleerd worden door middel van electromagnetische impulsen van magneten bij het hoofd van de patiënt en zo gemanoeuvreerd worden naar de plek waar de ingreep moet plaatsvinden. De nanobot wordt nog niet officieel voor operaties gebruikt, maar er zijn wel al experimenten met deze technologie om (de binnenkant van) het oog te verkennen. Kijk maar eens naar deze video.

De behandeling van kanker bij de bron

Een onderzoeksteam van de Bar-Ilan Universiteit in Israël is begonnen met menselijke proeven waarin nanobots ingezet worden bij de bestrijding van kanker, zoals bijvoorbeeld bij leukemiepatiënten. Deze nanobots zijn ontwikkeld om kankercellen op te sporen en medicatie op celniveau toe te dienen. Deze proeven met menselijk bloed zijn ongelooflijk nauwkeurig gebleken; de kankercellen werden bestreden en de gezonde cellen bleven gespaard en onbeschadigd. Hopelijk zullen deze nanobots in de toekomst op veel grotere schaal ingezet kunnen worden bij delicate chirurgische ingrepen – zodat er op precieze en veilige manier ingegrepen kan worden op plekken waar dat voorheen fysiek moeilijk of onmogelijk was; bij de bron. Hierdoor kunnen risico’s met betrekking tot bijwerkingen, medisch letsel en complicaties ook beperkt worden.

Shakespeare in je hersenen

We gaan een glansrijke nanobot-toekomst tegemoet; en niet alleen vanuit een medisch en chirurgisch perspectief. De mede-oprichter van het MIT Media Lab, Nicholas Negropronte, heeft voor de mini-bot iets in gedachten dat net zo intrigerend, of zelfs nóg intrigerender is. Volgens Negropronte kunnen de nanobots namelijk ook met informatie geprogrammeerd worden. Stel je voor dat je van binnenuit kunt communiceren met je hersenen, in plaats van buitenaf. Dit zou theoretisch gedaan kunnen worden door de microbots in de bloedbaan te injecteren, waarna ze via het zenuwstelsel in de hersenen terecht komen. Theoretisch, zegt Negropronte, zouden we de werken van bijvoorbeeld William Shakespeare of Christopher Marlowe maar onze grijze massa kunnen uploaden. Wauw, als dát toch eens echt zou kunnen!

Niet goed in wiskunde? Vraag een kakkerlak om hulp

Een team van Israëlische wetenschappers heeft veelbelovende doorbraken gemaakt met nanobots die gemaakt zijn van genetisch materiaal in plaats van metaal of kunststof. Het team liet zien hoe DNA gebruikt kan worden voor het maken van minuscule apparaatjes en die in een kakkerlak te ‘installeren’ zodat het insekt eigenlijk kan functioneren als een primitieve biologische computer. De wetenschappers zijn er zelfs in geslaagd om dit piepkleine computertje zó te programmeren dat het elementaire wiskundige problemen kan oplossen!

Zoals je kunt zien, vinden er overal ter wereld allerlei proeven met robotchirurgie plaats. En het lijkt nog maar zo kort geleden dat er in 2000 in een artikel in het tijdschrift Popular Science voorspeld werd dat medische en chirurgische robots zo dun als een menselijke haar al snel en masse geproduceerd zouden gaan worden, op reis naar die delen van het lichaam die voor conventionele geneeskunde onbereikbaar waren. Maar het zal ook niet lang meer duren. Als je de voorspellingen moet geloven zullen chirurgische nanobots in 2020 al gebruikt worden in menselijke proeven. Ben jij er klaar voor?