Urenlang achterelkaar opereren. Het is niet moeilijk voor te stellen dat iemand daar doodmoe van wordt, maar dat mag nou precies niet gebeuren. Gelukkig schieten robots te hulp.

Een groot aantal mechanische chirurgen heeft al ervaring met de snijtafel, maar nog altijd onder toeziend oog van mensen. Onderzoekers van de Johns Hopkins University hebben daarom een nieuwe soloster in de geneeskunde ontwikkeld. In Science Robotics schrijft het roboticateam hoe de Smart Tissue Autonomous Robot (STAR) zelfstandig anastomoses uitvoert.

Lees ook:

• Universiteit Twente: robotarm voert operatie uit
• Klein maar fijn, de Origamirobot

Anastomose

Soms moet er wat gesleuteld worden aan de ‘buizen’ in ons lichaam. Patiënten met de Ziekte van Crohn hebben bijvoorbeeld chronisch ontstoken darmen, terwijl anderen lijden aan darmkanker. In zo’n geval kan een chirurg het aangetaste stukje weefsel weghalen. Maar met een doormidden geknipte darm kan het lichaam niet functioneren. De chirurg verbindt daarom de twee uiteindes van de vaten met een ingreep: een anastomose.

Dat is makkelijker gezegd dan gedaan. Anastomose van de darm wordt als één van de moeilijkste operaties in de maag- en darmchirurgie gezien. Als de arts niet met uiterste precisie opereert, kan dat het einde van de patiënt betekenen.

Gerobotiseerde operaties

Robots gaan altijd nauwkeurig via protocol te werk. Dat lijkt een handige eigenschap voor het uitvoeren van een anastomose. Maar juist die consistentie zit robots tegelijkertijd in de weg. Ieder lichaam is anders en onvoorspelbaar. Om zich snel aan te passen aan onverwachte obstakels moet een bot zijn vaste protocol leren loslaten.

Bovendien wordt een anastomose uitgevoerd met een kijkoperatie. Camera’s en chirurgische instrumenten worden dan via een holte of kleine snede in het lichaam gebracht. Een darm-anastomose is daarom minder ingrijpend dan een openbuikoperatie, maar tegelijkertijd is de boel daarbinnen ook moeilijker te zien.

Vijf STARren chirurgie

Dus hoe ging STAR te werk? Het onderzoekteam rustte de operatiebot uit met een innovatief beeldvormingssysteem. STAR gebruikt een 3D-scanner zodat hij in het donker alle verschillende structuren en texturen in het lichaam herkent.

Maar aan zo’n systeem heb je niks zonder een degelijk algoritme. Dus heeft het onderzoeksteam het besturingssysteem van de robot eindeloos met machine learning getraind. STAR analyseerde 9294 beelden van levend weefsel tijdens echte operaties voor hij aan de slag kon. Dankzij die intensieve training weet de bot hoe verschillende organen tijdens de operatie bewegen, welk weefsel gezond is en wanneer hij moet overschakelen opeen andere aanpak.

Zo heeft de robo-arts op vier levende varkens een anastomose uitgevoerd, zonder tegenslagen. Omdat STAR zó veel bestaande informatie kan opslaan en analyseren, is professor aan de Johns Hopkins University Axel Krieger ervan overtuigd dat STAR beter is voorbereid op onverwachte scenario’s dan menselijke chirurgen. In een persbericht liet hij weten: “We denken dat gerobotiseerde operaties resulteren in meer voorspelbare en consistente patiëntresultaten.”

Bronnen: Science Robotics, EurekAlert, The Guardian

Beeld: Johns Hopkins University

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!