Opereren als een drummer (video)

Opereren met handen en voeten. Dat moet een nieuw robotsysteem van de TU in Lausanne mogelijk maken. Maar kan een chirurg zijn handen en voeten onafhankelijk van elkaar bewegen met de precisie die nodig is om een operatie uit te voeren?

Volgens de roboticaspecialisten van de EPFL wel. En de eerste specialisten zijn al getraind. Klinische proeven zijn aan de gang in Genève.

Het systeem is bedoeld voor kijkoperaties in de buik. De chirurgen besturen, naast hun eigen armen, twee extra robotarmen middels haptische voetinterfaces met vijf vrijheidsgraden. De echte handen bedienen een manipulatief instrument, terwijl één voet een endoscoop/camera bedient en een andere voet een met actuatoren uitgeruste grijper.

Volgens de onderzoekers is dit het eerste besturingskader waarmee een chirurg en robots gelijktijdig kunnen werken in dezelfde omgeving terwijl wordt voldaan aan de precisie- en veiligheidseisen van laparoscopische chirurgie.

De resultaten zijn gepubliceerd in The International Journal of Robotics Research.

Onzichtbaar krachtenveld

Volgens Mohamed Bouri, hoofd van de zorgrobotgroep REHAssist, “geven actuatoren in de voetpedalen haptische feedback aan de gebruiker, leiden de voet naar het doel alsof ze een onzichtbaar krachtenveld volgen, en beperken ook kracht en beweging om ervoor te zorgen dat foutieve voetbewegingen de patiënt niet in gevaar brengen.”

Vermoeidheid minimaliseren

De robotica leidt soms de besturing van het instrument door de chirurg omdat ze voorspellen waar de chirurg heen wil. Bij het leggen van een knoop bijvoorbeeld, past de endoscoop zich aan in de juiste positie en kan de grijper uit de weg gaan. Dit staat bekend als gedeelde controle.

“Vier armen tegelijk besturen, bovendien met de voeten, is verre van routinematig en kan behoorlijk vermoeiend zijn. Om de complexiteit van de besturing te verminderen, helpen de robots de chirurg actief door hun bewegingen te coördineren met die van de chirurg, door actieve voorspellingen te doen van de intentie van de chirurg, en door visuele tracking van de operatie-instrumenten met de camera. Bovendien wordt hulp geboden voor het nauwkeuriger vastpakken van het weefsel”, zegt professor Aude Billard, hoofd van het algoritme-lab.

Commentaar van een chirurg

Er is een uitgebreid gebruikersonderzoek met praktiserende chirurgen uitgevoerd om het gebruiksgemak en de effectiviteit van het systeem te evalueren. Volgens dr. Enrico Broennimann, die heeft deelgenomen aan de proeven in samenwerking met de Zwitserse Stichting voor Innovatie en Training in Chirurgie (SFITS): “Het idee om actief de voeten te gebruiken om robotondersteunde chirurgie uit te voeren, is een goed idee en zeker te leren vaardigheid. Ik zou het graag geïmplementeerd zien in de operatiekamer, misschien als een cockpit ver weg van de patiënt om de ergonomie te verbeteren.”

Hoewel het systeem nog steeds wordt getest en verbeterd, bevestigen de resultaten die in dit onderzoek zijn gepubliceerd de haalbaarheid van het uitvoeren van vierarmige chirurgische taken, volgens de onderzoekers “zonder intensieve training. De gedeelde controlestrategieën die in het systeem zijn geïmplementeerd, bleken de taakbelasting te verminderen, de prestaties te verbeteren, de spreekvaardigheid te vergroten en de coördinatie tijdens laparoscopische taken te verbeteren.”