Chirurgische robot: hoe robots de operatiekamer veranderen
Stel je een chirurg voor die niet aan de operatietafel staat, maar een paar meter verderop achter een console zit, met zijn handen in twee bedieningsgrepen en zijn ogen op een 3D-scherm. Wat hij beweegt, wordt via kabels en computers vertaald naar de bewegingen van robotarmen die naast de patiënt staan en die de daadwerkelijke ingreep uitvoeren. Dit is in het kort een chirurgische robot: geen zelfstandig opererende machine, maar een geavanceerd verlengstuk van de handen van een menselijke chirurg.
Een bekende vergelijking is die met een kraanmachinist die vanaf een afstand een grote graafmachine bestuurt: de machinist blijft de baas over elke beweging, maar de machine kan dingen die met blote handen niet lukken, zoals extreem nauwkeurig en trillingsvrij werken. Zo ook bij een chirurgische robot: het systeem filtert de natuurlijke trilling van een hand weg en kan instrumenten door een opening van nog geen centimeter net zo soepel laten draaien als een pols dat zou doen. Het resultaat is chirurgie die vaak minimaal invasief is, dus met kleine sneetjes in plaats van een grote opening.
Wat is het precies?
Een chirurgische robot bestaat meestal uit drie onderdelen. Ten eerste een operatieconsole, waar de chirurg zit en via bedieningsgrepen en pedalen de instrumenten aanstuurt, terwijl een 3D-camerabeeld van binnen het lichaam wordt getoond. Ten tweede een patiëntenzijde met meerdere robotarmen die vlak bij de patiënt staan en waaraan chirurgische instrumenten en een camera zijn bevestigd. Ten derde een computer die de bewegingen van de chirurg vertaalt naar de arm en daarbij correcties toepast: trillingen worden weggefilterd en grove bewegingen kunnen worden afgeschaald tot fijne, submillimeter-nauwkeurige bewegingen.
De instrumenten aan het uiteinde van de armen zijn vaak 'gepolst': ze hebben net als een menselijke pols meerdere draaipunten, waardoor ze binnen het lichaam net zo kunnen bewegen als een hand dat buiten het lichaam zou doen. Dat is iets wat met de rechte, starre instrumenten van traditionele kijkoperaties (laparoscopie) niet mogelijk is. De chirurg werkt via een paar kleine sneetjes van zo'n acht tot twaalf millimeter, waar de armen en de camera doorheen gaan, in plaats van via één grote snede.
Belangrijk om te begrijpen: bij vrijwel alle systemen die nu in gebruik zijn, doet de robot niets uit zichzelf. Het is een zogeheten master-slave-systeem, waarbij elke beweging van de chirurg direct wordt nagebootst door de robotarm, met een vertraging van slechts enkele milliseconden. Er is dus altijd een mens die de uiteindelijke beslissingen neemt en de bewegingen initieert. Volledig autonome chirurgie, waarbij een robot zelfstandig snijdt of hecht, bestaat wel als onderzoeksrichting, maar wordt nog nauwelijks klinisch toegepast.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel van chirurgische robots is het combineren van de voordelen van minimaal invasieve chirurgie met een precisie en bewegingsvrijheid die met de hand of met traditionele kijkchirurgie-instrumenten lastig te bereiken zijn. Kleinere sneetjes betekenen doorgaans minder bloedverlies, minder littekenweefsel, minder kans op infecties en een kortere hersteltijd, waardoor patiënten vaak sneller weer naar huis kunnen.
Voor de chirurg zelf is het doel ook fysiek comfort: zittend werken achter een console is minder belastend voor rug en nek dan urenlang gebogen staan aan een operatietafel. Daarnaast biedt de vergrote 3D-camera een dieper inzicht in het operatiegebied dan het blote oog, wat kan helpen bij het nauwkeuriger herkennen van bloedvaten, zenuwen en tumorranden.
Op de langere termijn hopen onderzoekers en bedrijven dat robotica de weg vrijmaakt voor operaties die nu nog te riskant of te lastig zijn om met de hand uit te voeren, zoals microchirurgie aan piepkleine bloedvaten. Ook wordt gekeken naar een vorm van kennisoverdracht: bewegingen van ervaren chirurgen kunnen worden vastgelegd en gebruikt om jongere chirurgen te trainen, of op termijn om delen van een ingreep te automatiseren.
Voorbeelden uit de praktijk
Da Vinci Surgical System (Intuitive Surgical, sinds 2000): het bekendste en meest verspreide systeem, in 2000 goedgekeurd door de Amerikaanse toezichthouder FDA. Het wordt wereldwijd gebruikt voor onder meer prostaatoperaties, gynaecologische ingrepen en steeds vaker ook algemene chirurgie zoals darmoperaties.
Mako Surgical System (Stryker): een robotarm die orthopeden helpt bij knie- en heupvervangingen. Op basis van een CT-scan van tevoren maakt het systeem een 3D-plan van het gewricht, waarna de robotarm de chirurg begeleidt en beperkt tot het vooraf bepaalde botvolume, wat de plaatsing van implantaten nauwkeuriger moet maken.
Versius (CMR Surgical, Verenigd Koninkrijk): een Brits systeem, sinds 2019 in gebruik, dat bewust compacter en modulairder is ontworpen dan de da Vinci, met losse armen die per operatie anders opgesteld kunnen worden. Het is bedoeld om robotchirurgie ook betaalbaarder te maken voor kleinere ziekenhuizen.
Lindbergh-operatie (2001): een veelgeciteerd vroeg voorbeeld van chirurgie op afstand, waarbij een chirurg in New York via een glasvezelverbinding een galblaasoperatie uitvoerde bij een patiënte in Straatsburg, Frankrijk. Dit soort telechirurgie blijft tot op heden vooral experimenteel, onder meer vanwege de noodzaak van een zeer stabiele, vertragingsvrije verbinding.
STAR-robot (Smart Tissue Autonomous Robot, Johns Hopkins University): een onderzoeksrobot die in gecontroleerde experimenten met dierlijk weefsel zelfstandig delen van een darmnaad kon hechten, in sommige gevallen met een nauwkeuriger resultaat dan een menselijke chirurg. Dit is nadrukkelijk laboratoriumonderzoek en nog niet iets dat in gewone operatiekamers wordt gebruikt.
Hoe ver is de techniek?
Robotchirurgie is voor een aantal specifieke ingrepen inmiddels gangbare praktijk, vooral in de urologie (prostaatoperaties) en gynaecologie, en in toenemende mate in de algemene chirurgie en orthopedie. Wereldwijd zijn er duizenden da Vinci-systemen geïnstalleerd, ook in Nederlandse ziekenhuizen, en concurrenten zoals Medtronic (Hugo RAS) en Johnson & Johnson (Ottava) werken aan de introductie van eigen systemen, wat de markt de komende jaren waarschijnlijk goedkoper en diverser zal maken.
Toch zijn er belangrijke kanttekeningen. Het wetenschappelijk bewijs dat robotchirurgie tot betere medische uitkomsten leidt dan reguliere kijkoperaties, is voor veel ingrepen nog beperkt of gemengd: de voordelen zitten vaak vooral in het gemak voor de chirurg en soms in een kortere hersteltijd, niet altijd in een lagere kans op complicaties. Daarnaast zijn de systemen duur, al snel enkele miljoenen euro's aan aanschaf plus jaarlijkse onderhouds- en instrumentkosten, wat de toegankelijkheid beperkt tot grotere of beter gefinancierde ziekenhuizen. Ook vraagt het gebruik een aanzienlijke leercurve: chirurgen hebben training en oefening nodig om even vaardig te worden als met traditionele technieken.
Autonome chirurgie, waarbij de robot zelfstandig beslissingen neemt, staat nog in een pril, experimenteel stadium en is beperkt tot onderzoekssettings zoals het STAR-project. De verwachting van de meeste experts is dat de komende jaren vooral verdere verfijning brengen: kleinere, goedkopere systemen, betere haptische feedback (het voelen van weerstand van weefsel, wat bij de huidige generatie systemen nog grotendeels ontbreekt), en mogelijk voorzichtige stappen richting deels geautomatiseerde deeltaken zoals hechten, altijd onder toezicht van een chirurg.
Wie werken eraan?
Marktleider is het Amerikaanse Intuitive Surgical, dat met het da Vinci-systeem al sinds 2000 actief is en de markt lange tijd vrijwel alleen heeft bediend. Andere grote medische-technologiebedrijven zijn inmiddels toegetreden of breiden hun activiteiten uit: Medtronic met het Hugo-systeem, Johnson & Johnson met Ottava, Stryker met Mako voor orthopedie, en het Britse CMR Surgical met Versius.
Op onderzoeksgebied lopen universiteiten als Johns Hopkins University (STAR-robot en microchirurgische robotica) en Imperial College London voorop in de ontwikkeling van nieuwe, vaak nog experimentele technieken zoals autonome deeltaken en verbeterde haptische feedback. In Nederland doen onder meer technische universiteiten en academische ziekenhuizen onderzoek naar en gebruiken zij robotchirurgie, onder meer binnen samenwerkingsverbanden op het gebied van medische technologie.
Toezichthouders zoals de Amerikaanse FDA en, in Europa, de CE-markering onder de Medical Device Regulation bepalen of en voor welke ingrepen een systeem mag worden gebruikt, en spelen daarmee een sturende rol in hoe snel nieuwe toepassingen de operatiekamer bereiken.
Verder lezen
- Intuitive Surgical — maker van het da Vinci-systeem
- Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) — regelgeving rond medische robots
- Nature — wetenschappelijke artikelen over chirurgische robotica
- Johns Hopkins Medicine — onderzoek naar autonome chirurgische robots
- CMR Surgical — maker van het Versius-systeem