Op de Messe Compamed van 16 tot 19 november in Düsseldorf presenteren de onderzoekers een nieuw systeem (hal 08a, stand K38) waarbij een robot-worm het freeswerk doet bij een hoofdoperatie. In de toekomst is het voldoende om een tunnel van 5 mm breed door het bot te maken, die wordt gefreesd met de minirobot NiLiBoRo. Hij maakt daarbij een grote bocht om gevoelige gebieden als bloedvaten en zenuwen.
Een tumor in het binnenoor verwijderen is een riskante zaak: de artsen moeten dan vaak het complete slaapbeen wegnemen. Met behulp van oppompbare kussens wordt de fixering van de NiLiBoRo bij de operatie verzorgd. Bij een binnenoor tumor is opereren noodzakelijk. Het binnenoor is echter niet goed toegankelijk. Het wordt afgedekt door een schedelbot, het slaapbeen genaamd. Bovendien liggen er veel bloedvaten en zenuwen in het naburige weefsel.
De artsen frezen daarom precies zoveel uit de botstructuur weg, dat ze deze gevoelige structuren kunnen opsporen. Alleen zo kunnen ze garanderen dat ze deze niet beschadigen. Meestal betekent dit echter, dat de medici het complete boot moeten wegnemen. Na de operatie vullen ze het ontstane gat weer op met vetweefsel uit de buik.
Opereren door 5 mm brede tunnel
In de toekomst moet deze operatie minder belastend worden uitgevoerd. Dan is een klein gat van 5 mm doorsnede voldoende, om de tumor uit het binnenoor weg te nemen. Dit wordt mogelijk gemaakt door de NiLiBoRo, afkorting voor Niet Lineaire Boor Robot, die werd ontwikkeld door de onderzoekers uit Mannheim van de projectgroep Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie van het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, samen met hun collega’s van de technische Universiteit Darmstadt, de universiteit Aken en de universiteitskliniek Düsseldorf.
Robotworm die vooruit kruipt
Hoe krijgt deze worm het nu voor elkaar om met een bocht en de hoek om door het slaapbeen te frezen? “De worm bestaat uit een kop en een staart”, verduidelijkt Karstensen. “Deze twee delen zijn met behulp van een flexibele balg met elkaar verbonden. De constructie lijkt op een zeer lange lijnbus, waarbij het voorste en het achterste deel voor een balgvormige constructie aan elkaar zijn gekoppeld, die lijkt op een accordeon”.
Op zijn weg door het bot is de robot met behulp van 8 tot 12 hydraulische leidingen verbonden met de buitenwereld, de stuurapparaten en pompen in de operatiezaal. Deze leidingen laten hem in de juiste richting kruipen. Eerst pompen ze hydraulische vloeistof in drie kussens, die zich aan de achterzijde bevinden. De kussens vullen de ruimte op tussen de worm en het bot en fixeren zo het achterste deel van de minirobot ter plaatse. Daarna stroomt de vloeistof in de balg. De balg ontvouwt zich en drukt de kop naar voren. De worm strekt zich als het ware en beweegt daarbij het voorste gedeelte verder het bot in.
De boor, die aan de kop zit bevestigd, freest de weg open. Daarna wordt het achterste gedeelte naar binnen getrokken, net als bij een levende worm. De kussens aan het voorste deel worden nu opgepompt en houden dit deel vast, terwijl de hydraulische vloeistof uit het achterste kussens verdwijnt. De leidingen zuigen nu ook de vloeistof uit de balg. De balg trekt samen en sleept het achterste deel achter zich aan.
NiLiBoRo
Stukje voor stukje werkt de NiLiBoRo zich op deze manier vooruit. “De richting, waarin de robot zich moet bewegen, kunnen we met behulp van het kussen aan de voorzijde instellen. Moet hij bijvoorbeeld naar links afbuigen, dan vullen we het linker kussen minder stijf dan de andere, zodat de robot kantelt naar de linkerzijde”, zegt Karstensen.
In het laboratorium en later ook in de operatiezaal wordt de weg, die de NiLiBoRo zich baant, nauwkeurig bewaakt met behulp van een elektromagnetisch trackingsysteem, afgekort EMT, dat is ontwikkeld door collega’s van de technische Universiteit Darmstadt. Bovendien neemt een computertomografie een aantal foto’s en controleert zo de positie.
De onderzoekers hebben het eerste prototype van NiLiBoRo al opgebouwd. Deze is momenteel nog vijf maal groter dan de geplande eindversie. Hij bestaat nu alleen nog uit het voorste deel, compleet met balg, dus het hart van de constructie. De wetenschappers willen nu het prototype stapsgewijs optimaliseren en uitbreiden. Als de complete techniek gereed is, moet NiLiBoRo krimpen tot zijn uiteindelijke grootte. De onderzoekers hopen, dat de artsen over twee jaar de mini robot voor het eerst kunnen testen.
