Een consortium van Nederlandse bedrijven ontwikkelde de OptiGrip, een operatietang met gevoel. Daarmee is de ‘mes en vork’ van de chirurg eindelijk klaar voor de 21e eeuw. ‘Een preprototype bewees dat het concept werkte. Net als elke start-up moest ik daarna financiering zoeken. Deze ‘valley of death’ heeft twee jaar geduurd.’ Marktintroductie volgt begin 2017.
Michel Vleugels en de OptiGrip: ‘Ik wilde het oplossen met een paktangetje waarmee je kunt voelen.
Chirurgisch ‘mes en vork’ eindelijk klaar voor 21e eeuw
Minimaal-invasieve kijkbuisoperaties hebben zoveel voordelen dat ze tegenwoordig de standard of care zijn. Voor de chirurg zijn er echter enkele nadelen. ‘Op een beeldscherm zie je in 2D wat je aan het doen bent. Je mist dus diepte. Omdat je in spiegelbeeld opereert, moet je ook tegengestelde bewegingen maken. En het belangrijkste: je ziet wat je vastpakt, maar voelt het niet’, aldus Michel Vleugels, gynaecoloog en directeur van EFI (Endoscopic Force-reflecting Instruments). ‘Dat probleem wilde ik oplossen met behulp van een paktangetje waarmee je kunt voelen.’
Close-up van de OptiGrip. De grootste uitdaging was het realtime vertalen van kracht naar gevoel.
Minimaal-invasieve kijkbuisoperaties vergen alleen prikgaatjes: één voor een buisje waar licht en camera-optiek doorheen gaan en een aantal voor de benodigde lange instrumentjes. De patiënt houdt er geen littekens aan over en herstelt snel; de zorg- en maatschappelijke kosten zijn lager. De nadelen zorgen echter voor een lange leercurve voor artsen. In het begin leidt dat tot de nodige complicaties. Michel Vleugels sprak een Delftse ingenieur die afstudeerde op het meten van krachten door middel van glasvezeltjes. ‘Toen viel bij mij het kwartje: stel dat met een glasvezel ook de kracht in een operatie-instrument te meten is en vervolgens via het handvat naar de chirurg terug te koppelen… Want hoe hightech en 3D onze ok’s tegenwoordig ook zijn, de ‘mes en vork’ van de chirurg zijn nog hetzelfde als honderd jaar geleden.’
Haptic feedback
Vleugels werkte zijn idee uit met inzet van drie technieken: optica, mechatronica en computertechnologie. Het begint met fiber bragg grating, microscopisch kleine krasjes op een haardunne glasvezel, die bepaalde lichtfrequenties weerkaatsen. ‘Als die sensoren verbuigen door minimale kracht, verschuiven die krasjes enkele nanometers. Dat wordt uitgelezen in een chip en vertaald in heel kleine elektrische stroompjes. Die gaan naar een motortje in het handvat, dat het gevoel van weerstand van de tip van het operatie-instrument simuleert en doorgeeft aan de vingers van de chirurg.’
Michel Vleugels: ‘De OptiGrip bleek te leiden tot minder complicaties.’
Martin Leonhard
Vleugels patenteerde zijn idee en kwam voor de proof of concept van deze haptic feedback uit bij TNO in Delft. Daar trof hij interesse in gezondheidszorg én kennis van de glasvezeltechniek aan. ‘Er was één technische hobbel: het realtime uitlezen en vertalen van de glasvezelsignalen in elektrische impulsjes voor het handvat, zodat de opererende chirurg meteen voelt wat hij doet. TNO slaagde erin hiervoor een computerprogramma te schrijven.’ Had Vleugels de ontwikkeling aanvankelijk uit eigen zak betaald, nu wist hij Karl Storz(Martin Leonhard), een producent van endoscopen in het Duitse Tüttlingen, te interesseren; dit bedrijf financierde mede het onderzoek van TNO. ‘Daar rolde een preprototype voor de OptiGrip uit dat bewees dat het concept werkte. Net als elke start-up moest ik daarna financiering zoeken. Deze valley of death heeft twee jaar geduurd.’
Minder complicaties
Er volgde onderzoek op dierlijk en niet-dierlijk materiaal. ‘We hebben laten zien dat chirurgen met de OptiGrip drie tot vier keer minder kracht gebruiken om weefsel op te pakken. Dat verkleint de kans op beschadiging. Ook herkent de chirurg sneller het weefsel dat hij vastpakt. Hij kan er zelfs het kloppen van kleine bloedvaatjes mee voelen.’ Vleugels liet tevens een health technology assessment uitvoeren: wat betekent het invoeren van dit duurdere instrument bij alle operaties van bijvoorbeeld dikkedarmkanker voor de kosten van het gezondheidssysteem? ‘De OptiGrip bleek te leiden tot minder complicaties. Ook was het minder vaak nodig om een kijkbuisoperatie te stoppen en alsnog te gaan snijden. Puur omdat de chirurg nu optimaal kan voelen, alsof hij met zijn blote vingers werkt. Kortom, het is beter voor de patiënt, beter voor de chirurg en uiteindelijk bleek de OptiGrip niet duurder dan de bestaande operatiemethode.’
Michel Vleugels en de OptiGrip: ‘Ik wilde het oplossen met een paktangetje waarmee je kunt voelen.
Gevoel voor operatierobots
Vorig najaar toonde Vleugels de OptiGrip op een congres van 6.000 chirurgen in New York en won daar gelijk de Innovation Award 2015. Hij is druk doende het instrument verder te optimaliseren. ‘Tachtig procent van alle chirurgen krijgt na een aantal jaren kijkbuisoperaties klachten aan armen en schouders vanwege de slechte houding. Ingenieurs hebben voor de OptiGrip nu het meest ergonomische model ontworpen. Er is een handvat voor handschoenmaten 5/6 en 7/8. Immers, grote of kleine handen komen anders uit op het handvat en we voelen nu eenmaal het meest met onze vingertoppen.’ Verder is een medical advisory board ingesteld, met twaalf professoren uit heel Europa, om het instrument te introduceren en testen. Dit najaar hoopt Vleugels de eerste mens ermee te opereren.
Consortium van Nederlandse bedrijven en kennisinstellingen
Het definitieve ontwerp moet eind 2016 klaar zijn, de marktintroductie van de OptiGrip volgt dan in januari 2017. De productieketen is ingericht met EFI, Technobis en Hittech Multin. ‘Inmiddels hebben we de vinding ook gepatenteerd voor operatierobots, om die gevoel te geven. Dat maakt heel veel meer onderzoek naar weefsels mogelijk.’
Samen met consultants van KplusV wist Michel Vleugels, EFI, bij het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling (EFRO) één miljoen euro subsidie los te krijgen, en ook de provincies Overijssel en Gelderland gaven financiële steun. Daarna stapten particuliere investeerders in, waaronder de Reggeborgh Groep uit Rijssen. ‘Zegt de EU dat dit de techniek van de toekomst is en steekt die er veel geld in, dan komen andere partijen makkelijker over de brug’, lacht Vleugels. Met 2,2 miljoen euro op zak konden de eerste prototypes worden gebouwd. EFRO-voorwaarde was een consortium van Nederlandse partijen. ‘Dat werden Demcon advanced mechatronics, Universiteit Twente, Radboudumc en Technobis voor de optica.’ De volgende fase is de OptiGrip in de markt te zetten en grote klinische onderzoeken te starten.
