Technische Universiteit Delft

De dokter krijgt een robotgestuurde naald

Prikken met een naald in een patiënt, bijvoorbeeld om een stukje weefsel weg te halen dat nader moet worden onderzocht: het is een zeer precaire bezigheid voor een arts. Het risico van beschadigingen of misprikken is altijd aanwezig. Het komt allemaal aan op de (hand)vaardigheid van de dokter.

Onderzoekers van onder meer de TU Delft en TNO denken nu een oplossing voor dit probleem in zicht te hebben. Op donderdag 23 juni demonstreren ze op het MedTech West Event; 'Gezonder door technologie' aan de TU Delft een eerste versie van een robotgestuurde naald die precies op de juiste plek in het lichaam kan worden gebracht.

Verkeerde diagnose

Door gebruik te maken van een flexibel en stuurbaar instrument kunnen ze deze plek met minimale weefselschade benaderen. De juiste plek bereiken is uiteraard ook belangrijk voor een goede diagnose. Momenteel worden er namelijk nog veel biopten genomen op de verkeerde plek. Hierdoor ontstaat een reële kans op een verkeerde diagnose.

PITON

'Zo'n anderhalf jaar geleden zijn we met andere partners aan dit project begonnen', vertelt onderzoeker dr. John van den Dobbelsteen van de afdeling Biomechanical Engineering van de TU Delft. 'En de eerste resultaten van dit PITON-project (Percutaneous Instruments Tele-Operated Needles) kunnen we nu voor het eerst aan een groter publiek laten zien.'

Het kernbegrip bij de medische toepassingen die aan de TU Delft worden ontwikkeld, is 'minimaal invasief'. De patiënt moet van een ingreep dus zo weinig mogelijk last ondervinden. De robotgestuurde naald past hier naadloos in.

(foto: TNO/TU Delft. Hoge resolutie via het persbericht op www.tudelft.nl)

Sensoren

In de naald zijn sensoren aangebracht. Deze kunnen via optische signalen de vorm van het omliggende weefsel meten. De sensoren koppelen deze informatie terug naar de robotbesturing. In combinatie met de gebruikte medische afbeeldingstechniek (bijvoorbeeld MRI) kan de naald vervolgens robot-gestuurd voorzichtig naar de goede plek worden geleid.

'Als de naald eenmaal op de goede plek zit, kan er bijvoorbeeld een biopt worden genomen. Maar de (holle) naald kan ook als basis dienen voor andere handelingen. Er kan daarna bijvoorbeeld een katheter door worden aangebracht. In het algemeen zou je diagnose en behandeling door deze ontwikkeling makkelijker kunnen combineren', zegt Van den Dobbelsteen.

MRI

Deze combinatie van diagnose en behandeling past in een actuele medische trend: theragnostics. Men streeft momenteel bijvoorbeeld naar chirurgische ingrepen in een MRI-omgeving. Maar als een patiënt in een MRI-scanner ligt, kan een chirurg er natuurlijk niet bij. En dus kom je vanzelf uit bij van afstand bestuurde instrumenten, zoals de robotnaald.

'We hebben ons gericht op de toepassing van de naald in combinatie met MRI-afbeeldingen', legt Van den Dobbelsteen uit. 'Dit soort stuurbare naalden zou je in principe ook kunnen combineren met andere afbeeldingstechnieken, maar vooral voor de afbeelding van tumoren, kom je bij MRI uit.'

Compatibel

En dus moet zo'n robotnaald wél verenigbaar zijn met die MRI-techniek. 'Daar ligt vooral onze expertise', vertelt system engineer ir. Maurits van der Heiden van TNO, naast de TU Delft de belangrijkste partner in het PITON-project. 'De naald en de aansturing mogen uiteraard niet van magnetisch materiaal zijn. En de MRI-signalen mogen de optische en elektrische signalen van de sensoren niet storen en omgekeerd. Maar er waren ook andere kwesties. Het materiaal van de naald moet bijvoorbeeld niet te buigzaam zijn, maar ook weer niet te rigide. We denken dat we al deze uitdagingen overwonnen hebben.'

TNO heeft een ruime expertise op het gebied van opto-mechatronica. Binnen PITON heeft TNO optische sensoren en actuatoren ontwikkeld die beide nauwkeurig zijn en dus betrouwbaar in een MRI-omgeving werken. Met de optische sensoren kunnen naast de vorm ook allerlei andere parameters gemeten worden, zoals krachten die voor haptische terugkoppeling erg interessant kunnen zijn.

Evenement

Dit heeft geresulteerd in een werkend model, dat te zien is op donderdag 23 juni aan de TU Delft. Dan vindt op de TU Delft het MedTech West Event 'Gezonder door Technologie' plaats, georganiseerd door de TU Delft en Medical Delta. Dit staat in het teken van medische beeldvorming, minimaal invasieve ingrepen en neurorevalidatie. Op de demonstratiemarkt zal een groot aantal bedrijven en samenwerkingsverbanden zichzelf presenteren.

Toekomst

Van den Dobbelsteen is realistisch. 'Voordat deze technologie echt toegepast zal worden in ziekenhuizen, zijn we echt een aantal jaar verder. Er moeten immers nog allerlei testen plaatsvinden, uiteraard in nauw overleg met medici. We werken dan ook samen met Universitair Medisch Centrum Utrecht. Maar het begin is er zonder twijfel. En we kijken ook al verder. We hebben ons nu vooral op tumoren gericht, maar we denken dat dit soort naalden in principe ook bij cardiovasculaire ziektes zijn in te zetten.'

PITON is een Point-One project, gesubsidieerd door AgentschapNL.