Met computergestuurde flexibele naalden kun je met grote nauwkeurigheid (op submillimeter niveau) injecteren in biologische weefsels.

Dat komt naar voren uit een promotieonderzoek van Momen Abayazid van UT-onderzoeksinstituut MIRA van de Universiteit Twente. Voordeel van het systeem is dat je met de naalden obstakels of kritische weefsels kunt ontwijken en dat het systeem tijdens het inbrengen van de naald real time het pad kan bijsturen als bijvoorbeeld het weefsel vervormt. Abayazid promoveerde 26 augustus op zijn onderzoek te promoveren.

Bij veel diagnostische en therapeutische procedures wordt een naald ingebracht in zacht weefsel. Denk bijvoorbeeld aan biopsies of het inbrengen van radioactieve zaadjes om prostaatkanker te bestrijden. Bij veel van deze ingrepen is de nauwkeurigheid van de plaatsing van de naald zeer belangrijk. In de regel wordt er gebruik gemaakt van stijve naalden met een relatief grote diameter. Nadeel hiervan is echter dat deze alleen rechtdoor kunnen en je er dus geen obstakels mee kunt vermijden. Ook kan het weefsel bij het inbrengen van de naald vervormen, waardoor de naald doel mist.

Flexibele naald met asymmetrische punt
De Universiteit Twente heeft een computergestuurd systeem ontwikkeld voor flexibele naalden met een asymmetrische punt die in bochten het lichaam in gestuurd kunnen worden. Zo’n naald buigt automatisch als je hem inbrengt. Door de naald te draaien ben je hiermee in staat om deze volgens een zelfgekozen pad in drie dimensies in te brengen. Doordat de naald met een robot aangestuurd wordt en tijdens het inbrengen realtime wordt gevolgd – waardoor het mogelijk is om gaandeweg aanpassingen in de route te maken – is het mogelijk om de naald op submillimeter niveau nauwkeurig aan te sturen in biologisch weefsel. In zijn promotieonderzoek ontwikkelde Momen Abayazid promotieonderzoek behelsde het ontwikkelde robotische systeem en het controle systeem dat de naald aanstuurt en het 3D naald-lokalisatiealgoritme, dat gebruikt maakt van echografie beelden. 

Menselijke factor
Om de acceptatie in de klinische praktijk te bevorderen en de nauwkeurigheid van het robotsysteem te combineren met klinische expertise, ontwikkelde Abayazid ook een systeem dat de arts meer controle geeft. Bij deze variant brengt de arts zelf de naald in, maar krijgt hij hierbij stuursignalen van het robotsysteem met behulp van trillingen en visuele terugkoppeling.

Het systeem maakt het in de toekomst in principe ook mogelijk dat de naald wordt aangestuurd door een arts die zich compleet ergens anders bevindt dan de patiënt. De onderzoekers zijn er bijvoorbeeld in geslaagd om de naald in Enschede aan te sturen vanuit het Italiaanse Sienna.

Ten slotte is het ontwikkelde systeem geïntegreerd met een, op echografie gebaseerde, automatische borst-volume scanner (ABVS). Door  het voorgestelde systeem te combineren met een robotisch, klinisch goedgekeurd, ABVS systeem is het mogelijk om robotische naaldsturing vanuit het onderzoekslab naar de operatiekamer te brengen.

Klinische studies bij de mens
Volgens promotor prof. dr. Sarthak Misra toont het onderzoek van Abayazid aan dat het systeem technisch klaar is voor toepassing bij de mens. Misra verwacht dat over drie tot vier jaar de eerste klinische studies van start kunnen gaan.

Onderzoek
Abayazid voerde zijn onderzoek uit bij het Surgical Robotics Laboratory, dat onderdeel is van de vakgroep Biomechanical Engineering van UT-onderzoeksinstituut MIRA. Op 26 augustus promoveerde Abayazid op zijn proefschrift dat is getiteld Robotically steering flexible needles.

Bron Universiteit Twente