MRI-geleide meertraps robotpositionering

Sun Jun 16 2024

06 16

MRI-geleide meertraps robotpositionering

29/05/2024

Door Ad Spijkers

Een onderzoeksteam in Hongkong verbetert de precisie van stereotactische neurochirurgie met behulp van een door een MRI geleid meertraps robotpositioneersysteem


     

Deze technologie vertegenwoordigt een doorbraak in door MRI geleide stereotactische neurochirurgie, waardoor nauwkeurige interventies mogelijk zijn. Het systeem kan assisteren bij interventies met canule/naald-targeting, waaronder diepe hersenstimulatie (DBS), voor de behandeling van bewegingsstoornissen zoals de ziekte van Parkinson.

Het nieuwe systeem vergemakkelijkt ook een breed scala aan therapeutische toepassingen, zoals biopsie, medicijnafgifte, ablatie en katheterplaatsing in diepe hersengebieden. (Een ablatie is een behandeling die wordt toegepast bij ernstige hartritmestoornissen, wanneer medicijnen niet voldoende werken).

Prototype

In 2018 heeft een team aan de University of Hongkong het eerste robotsysteem gecreëerd dat bilaterale stereotactische neurochirurgie kan uitvoeren in een MRI-omgeving. Hiermee kunnen lange proceduretijden en gecompliceerde workflows worden aangepakt.

Anno 2024 heeft het team het eerste prototype verder verfijnd. Het ontwikkelde systeem is gevalideerd door kadaverstudies en testen van schedelmodellen, waarbij een precisiefout van minder dan 3 mm werd bereikt. Ook werd een groot potentieel voor integratie in de klinische praktijk aangetoond. Op de uitvinding is octrooi aangevraagd. De nieuwste ontwikkeling van het systeem maakt interactieve, semi-automatische manipulatie in twee fasen mogelijk:

Ingreep in twee fasen

Fase 1 omvat een handmatige grove aanpassing, interactief uitgevoerd door de chirurg. Op basis van preoperatieve beelden oriënteert hij of zij de robotinstrumentgeleider in de richting van het geplande traject. De in het systeem ingebouwde glasvezelverlichting geeft intuïtief de hoekfout aan ten opzichte van het geplande traject. Zodra de instrumentgeleiding het geplande traject nadert met een fout van minder dan 5°, wordt het systeem op afstand vergrendeld. In fase 2 vindt de atomatische fijnafstelling met nauwkeurige, responsieve zachte robotpositionering met hoge resolutie

Vervolgens brengt de chirurg het instrument handmatig in via de instrumentgeleider van de robot. Met behulp van een stopper wordt de insteekdiepte ingesteld. Het systeem kan de intrinsieke fouten in conventionele op frames gebaseerde stereotaxis elimineren. Als gevolg hiervan zal de nauwkeurigheid van het inbrengen toenemen, waardoor chirurgische resultaten worden gegarandeerd. De kortere operatietijd zal het comfort en de tevredenheid van de patiënt helpen verbeteren.

Techniek

Door gebruik te maken van een op eindige elementenanalyse (FEA) gebaseerd ontwerp en optimalisatie van de door een vloeistof aangedreven zachte actuatorarchitectuur kon het instrument nauwkeurig worden gepositioneerd met een oriëntatiefout van <0,2°. Robuuste oriëntatievergrendeling wordt bereikt door zachte robotmechanismen.

De compacte en lichtgewicht, op de schedel gemonteerde robot (97 mm x 81 mm en 203 g) is ontworpen voor de meeste standaard beeldkopspoelen. Het beschikt over op maat gemaakte miniatuur draadloze omnidirectionele trackingmarkers en een systeem zonder elektromagnetische interferentie om robotregistratie onder real-time MRI te vergemakkelijken.

De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.

Foto: University of Hong Kong