Slimme, flexibele operatienaalden

Succesvolle uitvoering van haast onmogelijke operaties? Met de robotisch gestuurde flexibele naalden die UT-wetenschapper Sarthak Misra ontwikkelt, wordt het mogelijk. Naalden worden veel gebruikt bij operaties, omdat ze de patiënt minimale pijn en weefselschade bezorgen. Slimme, flexibele, bestuurbare naalden brengen deze minimaal-invasieve chirurgie naar een hoger niveau, onder meer doordat ze op moeilijk bereikbare plekken in het lichaam kunnen komen.

Flexibele robotnaalden kunnen ‘onmogelijke’ taken uitvoeren

Behandeling met naalden is heel gangbaar in de chirurgie. Zo worden naalden veel gebruikt voor het diagnosticeren en behandelen van prostaatkanker (biopsie en brachytherapie), bij hersenoperaties en bij operaties aan ongeboren baby’s. Deze zogeheten minimaal-invasieve chirurgie is erg precies en levert relatief weinig weefselschade op. Een nadeel van conventionele naalden is dat ze stijf zijn. Daardoor missen ze soms hun doel, bijvoorbeeld doordat de patiënt of een orgaan beweegt. Die verminderde precisie kan leiden tot misdiagnose en onvolledige behandelingen. En dat heeft soms traumatische – of zelfs fatale – gevolgen voor de patiënt.

 Zelf-navigerende robot

Met zijn robotisch gestuurde flexibele naalden hoopt UT-wetenschapper Sarthak Misra die problemen te verminderen. De buigzame naalden kunnen om gezond weefsel of andere hindernissen in het lichaam heen bewegen en zo op de lastig bereikbare plekken in het lichaam komen. Dat zorgt voor hogere precisie en minder schade en pijn bij de patiënt.

Daarnaast zijn Misra’s naalden slim: dankzij een combinatie van diverse technologieën kunnen ze medische taken uitvoeren die anders niet of nauwelijks mogelijk zijn. ‘De naalden zijn bijvoorbeeld uitgerust met sensoren die de chirurg gedetailleerde informatie sturen over de weefselstijfheid,’ zegt Misra. Een recente uitbreiding is optical shape sensing, waarmee de naald, terwijl deze zich door het lichaam beweegt, zonder gebruik van beelden z’n exacte locatie aan de chirurg kan doorgeven.’

Flexibele micro- of nanorobotische apparaten

Door meer en betere functionaliteiten te integreren in de robotnaalden, hoopt Misra steeds meer medische mogelijkheden te creëren. ‘In de komende jaren hopen we de flexibele naalden door te ontwikkelen en af te stemmen op een aantal selecte medische toepassingsgebieden waar ze extra veel impact kunnen hebben. Denk aan oncologie of neurochirurgie, bijvoorbeeld.’

Eén van Misra’s toekomstdromen: flexibele micro- of nanorobotische apparaten die zelfsturend taken in het lichaam uitvoeren op het gebied van onderzoek, preventie en genezing. Misra, die eerder meewerkte aan robots voor het International Ruimtestation ISS, ontving in 2014 een ERC-beurs van 1,5 miljoen euro voor zijn werk op het gebied van flexibele naalden. Eind 2017 kreeg hij nog eens 150.000 euro voor een vervolgproject, INSPIRE, waarmee hij flexibele naalden inzetbaar wil maken voor tumorablatie en diverse andere minimaal-invasieve chirurgische behandelingen.  

Prof. dr. Sarthak Misra
prof.dr. S. Misra (Sarthak)
Hoogleraar bij het Department of Biomechanical Engineering en hoofd van het Surgical Robotics Laboratory, Universiteit Twente | Adjunct-hoogleraar, Universitair Medisch Centrum Groningen / Rijksuniversiteit Groningen | Studeerde Werktuigbouwkunde aan de Johns Hopkins Universiteit, Verenigde Staten Aandachtsgebied: toegepaste mechanica op zowel macro- als micro- en nanoniveau, op het gebied van chirurgische robotica en voorheen in de ruimterobotica.

‘In de ruimterobotica deed ik op macroniveau hetzelfde als wat we met chirurgische robots op microniveau doen. Je gebruikt robotica om moeilijk oplosbare problemen op te lossen. Voor mij hebben beide werkterreinen bovendien gemeenschappelijk dat je er geen fouten kunt maken. Dat maakt het voor mij uitdagend. Het vermogen om met die druk om te gaan komt met de jaren. Ik heb geleerd om rustig te gaan zitten, goed na te denken en te wachten tot de oplossing zich aandient – ook al gaan er soms weken of maanden voorbij waarin er schijnbaar niets gebeurt. Gemotiveerd blijven is niet altijd gemakkelijk, maar in de loop van de jaren leer je steeds meer te vertrouwen dat het proces op den duur vruchten zal afwerpen.’