'Kan niet onnauwkeurig zijn': hoe 2 kleine robotarmpjes de operatietijd voor spijsverteringskanker kunnen halveren.
Auteuir: Elizabeth Cheung - scmp.com/news
Het robotsysteem, ontwikkeld aan de Chinese University of Hong Kong (CUHK), wordt momenteel getest op mensen. Het doel is om gastro-intestinale tumoren in een vroeg stadium sneller te verwijderen en tegelijkertijd de organen van de patiënt te sparen.
Professor Philip Chiu heeft gezegd dat zulke precieze, delicate instrumenten nodig zijn omdat tumoren in een vroeg stadium zich meestal in het slijmvlies bevinden, de binnenste laag van het maag-darmkanaal.
Foto: Elson Li
Het nieuwe chirurgische instrument zou de operatietijd voor letsels van vergelijkbare grootte kunnen halveren, tot gemiddeld 49 minuten.
Foto: Elson Li
Het nieuwe apparaat is voornamelijk bedoeld voor patiënten met gastro-intestinale kankers in een vroeg stadium, of patiënten met poliepen die moeilijk te verwijderen zijn.
Foto: Getty Images.
In het laatste deel van een vierdelige wellnessserie van Health Matters over grensverleggende geneeskunde in Hongkong, onderzoekt Elizabeth Cheung een chirurgische robot met twee armen die gastro-intestinale tumoren in ongeveer de helft van de gebruikelijke tijd kan verwijderen, en de obstakels tussen de eerste proeven op mensen en bredere toegang voor patiënten.
Ho Man-wai onderging eind augustus een colonoscopie, waarbij artsen drie poliepen ontdekten die verwijderd moesten worden voordat ze zich tot kanker konden ontwikkelen.
Twee werden tijdens het eerste onderzoek verwijderd, maar de derde zat dieper geworteld en vereiste een complexere ingreep.
Ho, een 52-jarige medewerker in de vastgoedsector, werd in september opnieuw in het ziekenhuis opgenomen voor een endoscopische submucosale dissectie (ESD), een techniek die wordt gebruikt om grotere of moeilijkere poliepen via een endoscoop te verwijderen.
Zijn poliep was relatief klein, dus de ingreep duurde ongeveer een uur en Ho kon de volgende dag alweer naar huis.
Maar het verwijderen van een poliep of een laesie van 3 tot 4 cm kan tot wel twee uur duren, aldus professor Philip Chiu Wai-yan, decaan van de faculteit geneeskunde aan de Chinese Universiteit van Hong Kong (CUHK), die de ingreep bij Ho uitvoerde.
Een nieuw chirurgisch instrument, ontwikkeld onder leiding van Chiu, zou de operatietijd voor letsels van vergelijkbare omvang kunnen halveren, tot gemiddeld 49 minuten.
Chiu, een internationaal gerenommeerd chirurg, voerde in 2011 's werelds eerste robotgestuurde ESD-procedure in de maag uit en in 2020 's werelds eerste dergelijke procedure in het colon en rectum.
Video: Het CUHK-team demonstreert het nieuwe EndoR-chirurgisch systeem.
Het systeem bestaat uit een lange, dunne buis die via een natuurlijke lichaamsopening, zoals de anus of mond, het lichaam binnenkomt en operaties uitvoert in het maag-darmkanaal zonder incisies te maken.
Momenteel is het 's werelds enige chirurgische robotsysteem met twee armen dat in het gehele maag-darmkanaal kan werken, en het bevindt zich in de fase van klinische proeven.
Andere chirurgische robots die via de natuurlijke lichaamsopeningen naar binnen gaan, kunnen mogelijk sommige delen van het maag-darmstelsel niet bereiken.
Volgens Chiu waren het de robotarmen die het systeem onderscheidden.
"De EndoR heeft twee robotarmen en die zijn erg klein," zei Chiu. "Ze moeten deze dissectie uitvoeren met één arm voor tractie, de andere arm is voor de dissectie zelf."
De twee armen, voorzien van mesjes met een diameter van slechts 1,5 tot 2 mm, bevinden zich in een lange, dunne buis waarin ook een endoscopische camera is ondergebracht. Het apparaat wordt in het lichaam gebracht en navigeert door de kronkelige gangen van het maag-darmkanaal, waarbij het soms wel 70 tot 80 centimeter aflegt vanaf het insteekpunt om de laesie te bereiken.
De chirurg bestuurt de robotarmen met behulp van twee handbedieningsknoppen op een console.
Chiu zei dat zulke precieze, delicate instrumenten nodig waren omdat tumoren in een vroeg stadium zich meestal in het slijmvlies bevinden, de binnenste laag van het maag-darmkanaal.
Om een tumor volledig te verwijderen, moeten artsen de onderliggende laag, de submucosa, doorsnijden.
De procedure stelde artsen in staat om kankercellen te verwijderen met behoud van het orgaan van de patiënt, waardoor de kwaliteit van leven behouden bleef, aldus Chiu.
ESD werd eind jaren negentig voor het eerst ontwikkeld in Japan, maar de procedure kan langdurig zijn omdat de endoscopische camera en het mes bij de eerste generatie apparaten aan hetzelfde instrument zijn bevestigd.
"Het is net alsof je een mes in je voorhoofd steekt [voor de operatie], het is heel moeilijk," zei Chiu, die de beweging beschreef als het langzaam losmaken van weefsel met een klein mesje. "Als we dit alleen met de endoscoop doen, beweegt het op millimeterschaal."
Dankzij de twee robotarmen van het nieuwe apparaat hebben chirurgen echter meer flexibiliteit en kunnen ze zich vrijer bewegen tijdens de dissectie.
"Omdat het hier voortdurend kan bewegen, verloopt de procedure sneller," zei hij.
Het ontwerp van de robot geeft chirurgen ook een beter zicht in het lichaam en stelt hen in staat om bloedingen snel te stoppen, omdat het mes de bloeding ook kan stoppen. Bij de conventionele methode moeten artsen mogelijk het oorspronkelijke instrument terugtrekken en een ander inbrengen om de bloeding te stoppen.
Het systeem, dat vorig jaar steun ontving van het overheidsfinancieringsprogramma RAISe+, is onlangs begonnen met klinische proeven op mensen. De eerste test vond plaats in september op een patiënt in het Prince of Wales Hospital, het academisch ziekenhuis van de universiteit.
Het team test het apparaat op patiënten met darmkanker, een vorm van kanker die vaker voorkomt dan andere vormen van maag-darmkanker vanwege het screeningsprogramma van de stad. Dit programma begon als een pilot in 2016 en werd twee jaar later een regulier programma.
Darmkanker is de derde meest voorkomende kankersoort in Hongkong. In 2023 kregen meer dan 5400 mensen de diagnose en stierven er meer dan 2200 aan de ziekte.
Het team streeft er nu naar om zes tot acht patiënten met darmkanker in een vroeg stadium te werven voor de proef. Na een kleinere versie van het systeem hoopt men het apparaat ook te testen op patiënten met kankers in het bovenste deel van het maag-darmkanaal, zoals maag- en slokdarmkanker.
"Als we het systeem voldoende kunnen verkleinen, kunnen we het ook in het bovenste deel van het maag-darmkanaal gebruiken," zei Chiu. "Als we het veilig willen aanpakken, willen we geen groot systeem in de slokdarm plaatsen en een perforatie veroorzaken."
Professor Philip Chiu was de eerste die ESD in Hongkong introduceerde, nadat hij de techniek in 2004 in Japan had geleerd.
Foto: Elson Li
Nu de proeven gaande zijn, streeft het team ernaar om goedkeuring te verkrijgen van de Chinese Nationale Geneesmiddelenautoriteit. Chiu zei dat er ook gekeken wordt naar klinische proeven in steden op het vasteland zoals Peking, Shanghai, Shenzhen of Guangzhou.
Hij verwacht dat het apparaat binnen drie jaar door de Chinese toezichthouder kan worden goedgekeurd. Het is al vijf jaar in ontwikkeling bij het Multi-scale Medical Robotics Centre van de universiteit, waar Chiu directeur is.
Op de lange termijn hoopt hij de technologie ook naar de markten in de Verenigde Staten en Europa te brengen.
EndoR is het resultaat van een samenwerking tussen geneeskunde en techniek – een partnerschap dat twaalf jaar geleden begon met een gesprek op een tennisbaan.
Chiu was de eerste die ESD in Hongkong introduceerde, nadat hij de techniek in 2004 in Japan had geleerd.
"Dus in 2010 had ik al honderden gevallen behandeld. Maar toen bedacht ik dat dit een lastige technologie was," zei hij.
Later kwam hij in contact met een in Singapore gevestigd bedrijf dat gespecialiseerd was in flexibele robotica, en de twee sloegen de handen ineen om een eerdere generatie robottechnologie voor ESD te ontwikkelen.
Omdat Chiu de samenwerking tussen artsen en ingenieurs aan de Chinese Universiteit van Hong Kong (CUHK) wilde versterken, ging hij tijdens een tennistoernooi aan de universiteit in 2014 een partnerschap aan met professor Yam Yeung van de afdeling werktuigbouwkunde en automatisering.
Chiu, destijds verbonden aan Wu Yee Sun College, en Yam, van Lee Woo Sing College, kwamen in hetzelfde tennisteam terecht, aangezien beide colleges relatief nieuw waren aan de universiteit.
"Tijdens het tennissen wist ik dat hij ingenieur was. Ik vertelde hem dat ik met een Singaporese ingenieur samenwerkte, maar dat het lastig was en dat we [aan de Chinese University of Hong Kong] niet zo goed konden samenwerken," herinnerde Chiu zich.
"En toen zei hij: oké, laten we samenwerken, op de tennisbaan."
Dat gesprek leidde tot een tien jaar durende samenwerking tussen de twee experts op het gebied van het chirurgische instrument.
Het EndoR-prototype werd in 2017 gebouwd en het team heeft er jaren aan gewerkt om het te verfijnen voordat de patiëntenproeven van start gingen.
"Het duurt lang omdat het technisch gezien erg uitdagend is," gaf Chiu toe.
De grootste uitdaging, zei hij, was om het apparaat nauwkeurig in het menselijk lichaam te positioneren.
"Hoe je je flexibele robotarmen nauwkeurig kunt besturen wanneer ze zich door de lange, gebogen ruimte in het maag-darmkanaal bewegen en toch dezelfde procedure kunt blijven uitvoeren, dat is de grootste uitdaging," zei hij.
“Wanneer er sprake is van een kromming, heb je weerstand, wrijving, een verschil in controle, je bent niet zo nauwkeurig.”
"Hoe kun je na het doorlopen van de hele bocht nog nauwkeurig sturen?"
Maar bij een inwendige snede is er geen ruimte voor fouten.
'Je kunt niet onnauwkeurig zijn bij het snijden van iets aan de binnenkant, toch? Dat is een van de moeilijkste en meest uitdagende punten,' zei hij.
Chiu, een chirurg die bekendstaat om zijn voorliefde voor fictieve, door robots bestuurde robots, zei dat die interesse hem had gestimuleerd in zijn werk.
"Ik heb niet per se een hekel aan complexe robotica, want ik heb een goede indruk van robots," zei hij. "Ik denk dat de mogelijkheid om machines in het menselijk lichaam te laten werken... misschien is dit wel hét moment, omdat we momenteel over al deze productietechnologie beschikken."
Hoewel Chiu al meer dan 30 jaar arts is, gelooft hij dat dit het beste moment is voor onderzoek en ontwikkeling op het gebied van medische technologie, gezien de overheidssteun, sterke universiteiten, investeringsmogelijkheden en de grote patiëntenpopulatie in de Greater Bay Area, wat kan helpen om klinische proeven te versnellen.
De Greater Bay Area is een ontwikkelingsinitiatief dat Hongkong, Macau en negen steden in de provincie Guangdong verbindt tot een innovatie- en zakencentrum met een gezamenlijke bevolking van meer dan 88 miljoen mensen.
Omdat het apparaat nog steeds handmatig door artsen moet worden bediend, sloot Chiu niet uit dat het op een dag autonoom zou kunnen werken, ook al is er nog geen kunstmatige intelligentie in verwerkt.
"We sluiten deze mogelijkheid nooit uit vanwege de ontwikkeling van AI," zei hij.
"AI kan zeker een van de ontwikkelingsgebieden voor dit systeem zijn, nadat het volledig is ontwikkeld, zodat we AI kunnen toevoegen om de procedure te ondersteunen en veiliger te maken."