02/10/2024
Door Ad Spijkers
Door miniatuurrobots te koppelen, konden onderzoekers een obstructie van de galbuis behandelen.
Miniatuurrobots op millimeterschaal hebben vaak niet genoeg kracht om instrumenten voor endoscopische chirurgie door het lichaam te transporteren. Wetenschappers van het Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) verbinden meerdere TrainBots van millimeterformaat met elkaar en voorzien ze ook van verbeterde 'voeten'. Met een robotkonvooi konden de onderzoekers een obstructie in de galbuis experimenteel behandelen met een elektrochirurgische ingreep.
Miniatuurrobots
De lijst met denkbare toepassingsgebieden van miniatuurrobots in de geneeskunde is lang, van gerichte medicatietoepassing tot scoutingactiviteiten en chirurgische ingrepen. Voor dit takenpakket is al een heel arsenaal aan robots ontwikkeld en getest, van nanometer tot centimeterschaal.
De kleine helpers die tegenwoordig beschikbaar zijn, bereiken echter bij veel taken hun grenzen. Dat is bijvoorbeeld het geval bij endoscopische microchirurgie. De benodigde instrumenten zijn vaak te zwaar om door een robot van enkele millimeters naar hun bestemming te worden gedragen. Een ander veel voorkomend probleem is dat de robots vaak moeten 'kruipen'. Maar de oppervlakken van talloze lichaamsstructuren zijn bedekt met slijm, waardoor de robots uitglijden en niet meer kunnen bewegen.
Een team op de locatie van DKFZ in Dresden heeft een oplossing voor deze twee problemen ontwikkeld. Ze verbinden verschillende individuele roboteenheden op millimeterschaal met elkaar om een konvooi te vormen. De units zijn uitgerust met verbeterde 'antislip' voeten, waardoor ze een endoscopisch instrument kunnen vervoeren zonder kabels; evenals de controle van rotatie. Het externe controle- en controlesysteem werkt over afstanden van het menselijk lichaam.
Operatie aan de galbuis
De DKFZ-onderzoekers hebben al een chirurgische ingreep kunnen simuleren met hun robotkonvooi van drie TrainBot-eenheden. Bij galbuiskanker is de galbuis heel vaak geblokkeerd en dit leidt tot galstasis, een gevaarlijke situatie voor de getroffenen. In dit geval moet de blokkade endoscopisch worden gediagnosticeerd en geopend. Hiervoor wordt een flexibele endoscoop door de mond in de dunne darm geschoven en van daaruit in de galbuis. Een grote moeilijkheid is onder meer het overwinnen van de scherpe hoek tussen de galbuis en de dunne darm met de endoscoop.
Hier kan het flexibele robotkonvooi zijn sterke punten laten zien. Het team demonstreerde dit met behulp van organen die uit een varken waren verwijderd. De onderzoekers konden een endoscopisch instrument manoeuvreren voor het verwijderen van elektrisch weefsel in de galbuis. De punt was de draad. Zodra de elektrode op zijn plaats zat, werd er elektrische spanning aangelegd en werd een weefselblokkade geleidelijk elektrisch verwijderd; artsen spreken van elektrocauterisatie.
De gebruikte draadelektrode was 25 cm lang en drieënhalf keer zo zwaar als een TrainBot-eenheid. Een ander TrainBot-konvooi kan dan bijvoorbeeld een katheter binnenbrengen voor drainage of medicatie toedienen. Na de veelbelovende resultaten met het TrainBot-konvooi zijn de onderzoekers optimistisch dat ze miniatuurrobots kunnen ontwikkelen voor verdere taken in de endoscopische chirurgie.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Ill.: DKFZ