De robot die zich in de buik uitvouwt

De start-up NISI (HK) Limited ontwikkelt momenteel een chirurgische miniatuurrobot die via natuurlijke lichaamsopeningen kan worden ingebracht en zich in de buik kan uitvouwen. Om dit doel te bereiken, laten ingenieurs de respectieve onderdelen buiten de nominale specificaties hun werk doen en trachten zo grenzen te verleggen.

Een baanbrekende operatierobot voor minimaal invasieve chirurgie

Verbazingwekkende nieuwe ontwikkelingen zetten de wereld van de medische technologie op z’n kop. Vooral op chirurgisch gebied vinden door robots grote veranderingen plaats. In de zomer van 2018 kondigde de in Hongkong gevestigde start-up NISI aan dat het met succes een reeks gynaecologische operaties op levende varkens had uitgevoerd. Dit klinkt in eerste instantie misschien niet bijzonder, maar de techniek die hierbij werd toegepast was wel degelijk vernieuwend. De chirurgen gebruikten een kleine robot die rectaal werd ingebracht. Volgens het bedrijf was dit een wereldprimeur in de medische geschiedenis.

NISI is opgericht in 2012 en werkt samen met een universiteit in Hongkong en de Universiteit van Cambridge aan de ontwikkeling van een robotsysteem dat complexe, minimaal invasieve operaties in het buik- en bekkengebied mogelijk maakt zonder zichtbare littekens achter te laten. “We willen de wereldmarktleider op het gebied van niet-invasieve chirurgische robottechnologie worden”, vertelt dr. Corinna Ockenfeld van NISI. De succesvolle operaties in de zomer van 2018 hebben de start-up veel momentum gegeven. De eerste operaties op mensen staan gepland voor 2021.

Template DriveTech 1500x1000 robot abdo3

Een hightech-systeem voor de chirurgie

Het idee achter het nieuwe chirurgische systeem van NISI is als volgt: De chirurgische robot wordt via een natuurlijke opening ingebracht, meestal de anus of de vagina. Er is slechts een kleine snede in het lichaam nodig om meerdere robotinstrumenten in de buikholte te voeren. De huidige systemen vereisen meerdere incisies, één voor elk instrument. Deze nieuwe technologie heeft dus veel voordelen: minder bloedverlies tijdens de operatie, minder wondgerelateerde complicaties, een kortere hersteltijd voor de patiënt en geen zichtbare littekens.

De robot zelf heeft twee kleine armen die in de buik uitklappen en door de chirurg met een bedieningspaneel kunnen worden bediend. De twee robotarmen worden rechtstreeks door micromotoren van maxon bestuurd en hebben maximaal acht vrijheidsgraden. Het systeem beschikt ook over een 2D- en 3D-camera met hoge resolutie en levert haptische feedback, zodat de chirurg kan voelen wat er aan het andere einde gebeurt en met nog meer precisie kan werken.

Kwaliteit van de gemotoriseerde componenten is een sleutelelement

Om chirurgische robots naar een hoger technologisch niveau te tillen is meer nodig dan een paar goede technici en ingenieurs: ook hoogwaardige componenten zijn een sleutelelement. NISI test daarom verschillende concepten en combinaties van componenten. “Wij willen de grenzen van de medische en robottechnologie verleggen”, zegt dr. Corinna Ockenfeld. Wat de motoren betreft, vereist dit een extreem kleine omvang en een extreem hoge vermogensdichtheid. “Wij werken nauw samen met maxon en wisselen wekelijks informatie uit. We waarderen de steun die we de afgelopen jaren hebben gekregen enorm. De samenwerking met maxon is zeer productief en uiterst waardevol voor beide partijen.” 

De prototypes van het chirurgisch robotsysteem van NISI zijn momenteel uitgerust met verschillende borstelloze gelijkstroommotoren uit de EC-serie, met diameters van 4 tot 8 mm, aangevuld met bijpassende overbrengingen. Beide partners verleggen de grenzen van de precisieaandrijvingen en laten ze soms buiten de nominale specificaties draaien. De BLDC-motoren zijn echter aangepast aan de specifieke vereisten van de toepassing. Ze vereisen een hoge vermogensdichtheid, moeten voldoen aan uiterst strenge kwaliteitsnormen en zijn afgedicht tegen lichaamsvloeistoffen. In de toekomst zullen de aandrijvingen ook biocompatibel zijn.

Er wordt naar gestreefd om het hele systeem in de toekomst nog kleiner te maken, de motoren nog dynamischer te maken en het werkbereik van de robot uit te breiden. “Wij zorgen voor elk klein detail en pakken problemen innovatief aan”, legt dr. Corinna Ockenfeld uit. Stap voor stap komt NISI dichter bij de verwezenlijking van zijn visie om niet-invasieve chirurgie zonder littekens gemeengoed te maken.