31/07/2023
Door Ad Spijkers
Een kleine chirurgische robot kan tot diep in de longen reizen om de eerste tekenen van kanker op te sporen en te behandelen
Longkanker heeft wereldwijd het hoogste sterftecijfer voor kanker. Bij niet-kleincellige longkanker in een vroeg stadium, die goed is voor ongeveer 84% van de gevallen, is chirurgische ingreep de standaardbehandeling. Deze is doorgaans erg invasief en leidt tot aanzienlijke verwijdering van weefsel.
Deze aanpak is niet geschikt voor alle patiënten en kan gevolgen hebben voor de longfunctie. Screeningprogramma's voor longkanker hebben geleid tot betere overlevingspercentages, maar hebben ook de dringende noodzaak benadrukt om niet-invasieve manieren te vinden om patiënten vroegtijdig te diagnosticeren en te behandelen.
Nieuwe benadering
Ingenieurs, wetenschappers en clinici in het Storm Lab aan de University of Leeds hebben de weg vrij gemaakt voor een nauwkeurigere, op maat gemaakte en veel minder invasieve benadering van behandeling van kanker. Storm staat voor Science and Technologies Of Robotics in Medicine.
De onderzoekers testten de magnetische tentakelrobot op de longen van een kadaver. De ultrazachte tentakel, die slechts 2 mm in doorsnee is en wordt bestuurd door magneten, kan enkele van de kleinste bronchiën bereiken en de behandeling van longkanker ingrijpend veranderen. De wetenschappers ontdekten dat de tentakelrobot 37% dieper kan reizen dan de standaarduitrusting en leidt tot minder weefselbeschadiging.
De nieuwe benadering heeft het voordeel dat deze specifiek is voor de anatomie, zachter is dan de anatomie en volledig qua vorm bestuurbaar is via magnetisme. Deze drie hoofdkenmerken hebben het potentieel om de navigatie in het lichaam radicaal te veranderen.
Magnetische tentakelrobots
De onderzoekers van het Storm Lab hebben ook manieren onderzocht om twee onafhankelijke magnetische robots te besturen, zodat ze kunnen samenwerken in een beperkt gebied van de menselijke anatomie. Daarbij kan de ene robot een camera bewegen en de andere een laser besturen om tumoren te verwijderen. De apparaten zijn gemaakt van siliconen om weefselschade te minimaliseren en worden gestuurd door magneten die op robotarmen buiten het lichaam van de patiënt zijn gemonteerd.
Met behulp van een replica van een schedel heeft het team met succes het gebruik van twee robots uitgeprobeerd om endonasale hersenchirurgie uit te voeren. Bij deze techniek kan een chirurg door de neus gaan om gebieden aan de voorkant van de hersenen en de bovenkant van de wervelkolom te opereren. Normaal gesproken zouden twee dicht bij elkaar geplaatste magneten elkaar aantrekken, wat een uitdaging vormt voor de onderzoekers.
De onderzoekers hebben dit overwonnen door de lichamen van de tentakels zo te ontwerpen dat ze alleen in specifieke richtingen kunnen buigen en door de noord- en zuidpool in elke magnetische robottentakel te verplaatsen. Ze konden toen de verwijdering van een goedaardige tumor op de hypofyse aan de basis van de schedel simuleren, wat bewees dat het mogelijk is om twee robots in één beperkt deel van het lichaam te besturen.
Voortgang
Behalve voor het verbeteren van de navigatie in de longen tijdens biopsieën zou de magnetische tentakelrobot de weg kunnen effenen voor een minder ingrijpende behandeling. Hierdoor kunnen clinici zich alleen op kwaadaardige cellen richten, terwijl gezond weefsel en gezonde organen normaal kunnen blijven functioneren.
De bevindingen van het onderzoek tonen aan dat diagnostische procedures met een camera maar ook volledige chirurgische procedures kunnen worden uitgevoerd in kleine anatomische ruimtes. Het doel van de onderzoekers was en is om curatieve hulp te bieden met minimale pijn voor de patiënt. Door magnetische bediening op afstand behulp van ultrazachte tentakels kunnen ze dieper reiken, terwijl de tentakels zich vormen naar de anatomie en trauma verminderen. Het team gaat nu aan de slag met het verzamelen van alle gegevens waarmee ze menselijke proeven kunnen starten.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: StormLab, University of Leeds