Introductie
De toepassing van minirobots in de geneeskunde is een gebied van groeiende interesse en innovatie. Van gerichte medicijnafgifte tot het uitvoeren van delicate chirurgische ingrepen, de lijst met mogelijkheden is uitgebreid. Er is al een arsenaal aan robots ontwikkeld en getest, variërend in grootte van nanometers tot centimeters, voor diverse medische taken.
Uitdagingen van minirobots in de geneeskunde
Ondanks de vooruitgang kampen de huidige minirobots met aanzienlijke beperkingen. Bij endoscopische microchirurgische ingrepen bijvoorbeeld zijn de benodigde instrumenten vaak te zwaar voor één enkele robot van een millimeter om ze naar de gewenste bestemming te vervoeren. Bovendien wordt de voortbeweging van deze robots belemmerd door de aanwezigheid van slijm aan de binnenkant van het lichaam, waardoor de grip afneemt en er slipgevaar ontstaat.
TrainBot-innovatie
Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, heeft een team onder leiding van Tian Qiu van het Duitse Kankeronderzoekscentrum (DKFZ) in Dresden een innovatieve oplossing ontwikkeld: de TrainBot, een konvooi dat meerdere minirobots van millimeterformaat met elkaar verbindt. Uitgerust met verbeterde, antislip, puntige voeten, werken deze robots samen om endoscopische instrumenten te vervoeren.
TrainBot werkt draadloos en wordt aangestuurd door een roterend magnetisch veld dat de afzonderlijke eenheden gelijktijdig coördineert. Deze aanpak maakt nauwkeurige bewegingen in één vlak mogelijk, waarbij zowel de richting als de rotatie worden aangestuurd – essentieel voor manoeuvreren in krappe ruimtes binnen het menselijk lichaam. Het externe bedienings- en besturingssysteem is ontworpen om te werken op afstanden die compatibel zijn met de schaal van het menselijk lichaam.
Toepassing in galwegmicrochirurgie
Onderzoekers van het DKFZ in Dresden hebben hun TrainBot-konvooi met drie eenheden al gebruikt om een chirurgische ingreep te simuleren. Bij galwegkanker raakt de galweg vaak geblokkeerd, wat leidt tot een gevaarlijke galophoping. De obstructie moet na een endoscopische diagnose worden geopend, waarbij een scherpe hoek door de dunne darm naar de galweg moet worden gemaakt – een aanzienlijke uitdaging voor flexibele endoscopen.
"Hier kan de flexibele robottrein zijn kracht tonen", zegt projectleider Tian Qiu. Zijn team demonstreerde dit met organen die van een varken waren verwijderd. De robottrein kon een endoscopisch instrument besturen, uitgerust met een draadelektrode voor elektrische ablatie van weefsel in de galwegen. Zodra de elektrodepunt de locatie bereikt, wordt er een elektrische spanning aangelegd en wordt de weefselobstructie geleidelijk verwijderd via een proces dat bekend staat als "elektrocauterisatie". De gebruikte draadelektrode was 25 cm lang en drieënhalf keer zwaarder dan een TrainBot-eenheid.
Toekomstperspectieven
"Na de veelbelovende resultaten met TrainBots in het orgaanmodel zijn we optimistisch over de ontwikkeling van minirobotteams voor andere taken binnen de endoscopische chirurgie", aldus Moonkwang Jeong, eerste auteur van de studie. De mogelijkheid om minirobottreinen te gebruiken opent nieuwe grenzen in de minimaal invasieve geneeskunde. Naast het verwijderen van obstructies kunnen deze robots worden geprogrammeerd om katheters voor vochtdrainage in te brengen of medicijnen rechtstreeks op de aangetaste plek toe te dienen.
Deze vooruitgang vormt een belangrijke stap naar de volgende generatie medische procedures, waarbij technologie en innovatie samenwerken om patiëntresultaten te verbeteren en de grenzen van wat mogelijk is in de moderne geneeskunde te verleggen. Samenwerking tussen robotunits versterkt de individuele mogelijkheden en biedt efficiënte oplossingen voor uitdagingen die voorheen als onoverkomelijk werden beschouwd.
