Deze maand verschijnt het proefschrift van Chantal Alleblas, onderzoeker aan Radboudumc in Nijmegen. Dit onafhankelijke onderzoek naar het Force Reflecting Operation Instrument (FROI, ook wel bekend als de OptiGrip) valideert de platformtechnologie achter dit instrument voor minimaal invasieve chirurgie. Met Demcon en Technobis als lead suppliers richt Michel Vleugels van EFI Instruments nu zijn pijlen op brede toepassing in de medische wereld van conventionele en robot-geassisteerde chirurgie.
Michel Vleugels, medisch directeur van EFI Instruments, ziet een nieuwe toekomst voor de platformtechnologie van de OptiGrip. Foto’s: TNO
De initiator van de ontwikkeling van de OptiGrip is Michel Vleugels, gynaecoloog, medisch directeur van EFI Instruments en tevens copromotor van Chantal Alleblas. De ontwikkeling van de OptiGrip speelt in op het optimaliseren van haptische waarneming (waarneming op basis van tast) van de chirurg tijdens laparoscopische chirurgie (ofwel kijkoperaties). Door het implementeren van versterkte haptische feedbacktechnologie in het huidige instrumentarium zou de chirurg de consistentie van het te manipuleren weefsel beter kunnen waarnemen en de toegepaste knijpkrachten beter kunnen doseren. Een andere positieve bijkomstigheid is dat de chirurg pulserende bloedvaten op de tast zou kunnen waarnemen.
‘Eén van de doelen van mijn proefschrift was om te onderzoeken of de haptische feedbacktechnologie deze drie verwachte voordelen daadwerkelijk heeft’, vertelt Alleblas. ‘Ergonomisch gezien zou het in de toekomst interessant zijn om nog te onderzoeken of de implementatie van haptische feedback in laparoscopisch instrumentarium ook kan leiden tot het verlagen van drukkrachten op de hand – wat momenteel voor blessures kan zorgen – en het verlagen van spieractiviteit in de hand van de chirurg waardoor het gebruikscomfort wordt vergroot.’
Stille epidemie
In het eerste deel van haar proefschrift omschrijft onderzoeker Alleblas de fysieke belasting bij kijkoperaties en de impact ervan op het fysieke welzijn van de chirurgen. Uit literatuuronderzoek komt onder andere naar voren dat er bij een dataset van ruim 7.000 chirurgisch specialisten in ongeveer 75 procent van de gevallen sprake is van lichamelijke klachten. ‘Op basis van deze uitkomst kunnen we voorzichtig spreken van een stille epidemie’, aldus Alleblas. ‘De belangrijkste problemen met laparoscopische paktangen zijn de suboptimale ergonomie en het gebrek aan haptische feedback. Wanneer je nieuwe producten wilt ontwikkelen, is de betrokkenheid van eindgebruikers bij het ontwerpproces onmisbaar voor gebruiksvriendelijkheid, veiligheid en acceptatie.’
Michiel Vleugels, medisch directeur van EFI Instruments, ziet een nieuwe toekomst voor de platformtechnologie van de Optigrip. Foto TNO
Praktijktests
EFI Instruments ontwikkelde vervolgens een prototype van de OptiGrip, het Force Reflecting Operating Instrument (FROI). Dat gebeurde in samenwerking met onder meer Demcon, Technobis (optische onderdelen) en Radboudumc. Met behulp van geïntegreerde glasvezeltechnologie kan het instrument de interactiekrachten meten tussen het vastgepakte weefsel en het bekje van het instrument en deze informatie vervolgens doorgeven aan de chirurg via een weerstandmechanisme in de handgreep. ‘De effecten hiervan heb ik onderzocht in een gerandomiseerd experiment met verse plakjes orgaanweefsel van varkens. Twintig chirurgen testten daarbij drie paktangen uit: FROI met en zonder haptische feedback en een standaardtang. Het bleek dat de toegepaste krachten met een factor 3.1 afnamen door de beschikbaarheid van haptische feedback’, stelde Alleblas vast. ‘Bovendien was sprake van een significant verbeterde interpretatie van de weefselconsistentie. Dit kan belangrijke implicaties hebben, zoals minder weefseltrauma, minder complicaties en een kortere operatietijd.’
‘Het bleek dat de toegepaste krachten met een factor 3.1 afnamen door de beschikbaarheid van haptische feedback’
De volgende stap was een dierexperimenteel onderzoek om de functionaliteit van FROI in vivo te bestuderen. Hiertoe voerden elf laparoscopische experts een aantal procedures uit, één keer met FROI en één keer met een traditionele paktang. ‘Waarneming van weefselconsistentie en krachtcontrole werden als superieur beschouwd voor FROI. Bovendien konden chirurgen pulserende bloedvaten op de tast detecteren’, aldus Chantal Alleblas. ‘De functionaliteit van haptische feedbacktechnologie van FROI werd in deze in vivo omgeving valide bevonden.’
Snelle marktontwikkelingen
De ontwikkelingen in de medische wereld zijn de laatste twee jaar vrij snel gegaan, stelt Michel Vleugels. ‘De conventionele laparoscopische operaties worden meer en meer vervangen door robot-geassisteerde ingrepen. De OptiGrip is een prototype om de platformtechnologie te bewijzen en zal niet in de huidige vorm op de markt komen’, zegt hij. ‘We kijken nu of deze platformtechnologie rond realtime haptische feedback te gebruiken is in niet alleen de conventionele benadering, maar ook bij robot-geassisteerde chirurgie. In de robotindustrie wordt bijzonder veel ontwikkeld en wellicht is het interessant om deze technologie niet alleen toe te passen in handheld instrumenten, maar ook in instrumenten die robots gebruiken.’ Vleugels verwacht dat marktintroductie op die manier het snelst te realiseren is. ‘Onze technologie zal daar ook grotere meerwaarde kunnen bieden. Op deze manier denken we de slaagkans van de technologie te kunnen vergroten.’
Voorlopig blijft dit echter toekomstmuziek. Komend jaar zet Vleugels vol in op het verder valideren van de voordelen van realtime haptische feedback, om de platformtechnologie voor een brede chirurgische toepassing nog aantrekkelijker te maken. ‘Het belang van het onderzoek van Chantal is dat nu wetenschappelijk is bewezen dat een chirurg inderdaad meer voelt met de OptiGrip dan zonder. Plus dat hij minder kracht gebruikt om weefsels te voelen.’
