read more - Preceyes

ROBOT ALS OPERATIEASSISTENT
DE EINDHOVENSE START-UP PRECEYES HEEFT
SAMEN MET HET AMC EEN OPERATIEROBOT
ONTWIKKELD WAARMEE DE OOGCHIRURG
TIEN TOT TWINTIG KEER NAUWKEURIGER
KAN WERKEN DAN NU HET GEVAL IS.
ZO WORDEN OPERATIES MOGELIJK DIE NU ONUITVOERBAAR ZIJN.
5
Haptische feedback
Omdat de krachten die de chirurg in het oog uitoefent lager zijn dan
de menselijke detectiegrens, werkt hij/zij volledig op zicht. In de toekomst zullen sensoren op het instrument data naar motoren in de
joystick sturen zodat de chirurg wel voelt wat het instrument doet.
a
7
d
instrument
B
C
4
b
9
Contragewicht
Een contragewicht van 445 g
zorgt dat de manipulator in
balans blijft als de motoren
niet meer werken omdat de
stroom uitvalt.
instrumentmanipulator
robotarm
van 2 kg
STARTPOSITIE ROBOTARM
Met het positioneringssysteem (in
de hoofdsteun) stelt de chirurg voor
de operatie de positie van de manipulator in ten opzichte van het oog:
het draaipunt van het instrument ligt
precies daar waar de naald door de
oogbol steekt.
ONTSTOPPEN VAN BLOEDVATEN
D
a
6
DE CHIRURG MANIPULEERT,
DE ROBOT ASSISTEERT
De chirurg gebruikt een microscoop om via de
pupil in het oog te kijken. De ene hand hanteert
een instrument (een pincetje of een lampje) en
de andere hand stuurt de robotarm aan voor
precisietaken.
3
A
a
DE PATIËNT
Door verdoofde oogspieren ligt het oog ‘los’ in de
oogkas, zodat de chirurg het vrij kan bewegen.
c
Veiligheidspal
Als de stroom uitvalt (of
als de chirurg een noodknop indrukt), ontgrendelt
een veiligheidspal waardoor een torsieveer de
manipulator binnen
0,2 s van de patiënt
wegdraait.
Aansluiting bij de praktijk
Oogchirurgen hebben behoefte aan een robot die hen assisteert bij
precisietaken die zij niet met de hand kunnen uitvoeren. Alle andere
taken, zoals hechten, willen zij met de hand blijven uitvoeren. Onderzoek laat zien dat operaties die volledig door een robot zijn uitgevoerd
(de chirurg bestuurt twee dan robotarmen), even lang duren en tot
evenveel complicaties leiden. Hiervoor is wel een dure robot in een
speciale operatiekamer nodig. De robotarm van Preceyes is echter
eenvoudig te bevestigen aan elke operatietafel en sluit beter aan op de
praktijk van de oogchirurg. Voor een precisietaak kantelt hij de robotarm tijdes de operatie over de patiënt en klapt hem daarna weer weg.
Motion controller
Hoekopnemers in een joystick meten de handbeweging van de
chirurg. De computer filtert trillingen van de hand weg en zet de
overgebleven beweging (enkele centimeters) om in een beweging
van het instrument in het oog (enkele micrometers).
Sagitale rotatie
De robotarm bestaat uit twee parallellogrammen (de rode streepjeslijn).
Een schroefspindelmotor 3 verkort (of verlengt) de diagonaal van het
primaire parallellogram, waardoor het frame kantelt. Doordat de bovenste ligger doorloopt in het tweede parallellogram, neemt deze de
kanteling exact over. Doordat de onderste ligger hiervan hoger ligt 4
ontstaat een ‘virtueel’ rotatiepunt 5 dat vrij in de ruimte ligt, precies op
de oogbol. Het instrument, bijv. een naald, roteert om dit punt zonder
zijwaartse krachten op de oogbol uit te oefenen. De mechanische
aandrijving zorgt voor een zeer nauwkeurige positionering.
Kleine motoren zijn voldoende om het lichte (maar stijve)
aluminium frame snel van positie te veranderen.
INBRENGEN CANNULES
b
De chirurg maakt een incisie in het
oogwit en brengt hierdoor cannules 1 aan.
Via deze buisjes (diameter 0,7 mm) kan de
chirurg dunne instrumenten 2 (diameter 0,4
tot 0,6 mm, 30 mm lang) in het oog brengen.
Zonder buisjes zijn de gaatjes in het oog
moeilijk terug te vinden nadat er van instrument is gewisseld. Vaak worden drie gaatjes
gemaakt: voor een instrument, een infuus en
een lampje. De gaatjes zijn zo klein dat
ze na de operatie helen zonder hechting.
iris
Instrumentbeweging
8
c
hoornvlies
d
a
lens
b
netvlies
8
Transversale rotatie
Een motor laat de robotarm om zijn
hoofdas 6 kantelen. Doordat deze
as door het virtuele rotatiepunt
loopt, roteert de naald rondom het
entreepunt in de oogbol.
Instrumentbeweging
Axiale rotatie
Een motor laat het instrument om
zijn as draaien, bijv. een naald die
aan een kant een zuigmond heeft.
Instrumentbeweging
Axiale translatie
Een schroefspindelmotor 7 schuift
een houder met instrument het oog
in of uit.
Lokale elektronica
Lokale elektronica 8 regelt de
motoraansturing en datacollectie
van twee hoeksensoren 9 .
oogbol
diameter 2,5 cm
Mensen met hoge bloeddruk en diabetes hebben een grote kans op
verstopte haarvaatjes in het oog. Het netvlies krijgt dan te weinig zuurstof
waardoor het zicht achteruit gaat. Rondom een verstopping ontstaat een
wildgroei van adertjes die het oog vertroebelen. Met een laser kan een chirurg
deze adertjes wegbranden, maar dit kan niet in het centrum van het netvlies
omdat de laser daar veel lichtgevoelige cellen zou verbranden. Een betere
aanpak die de verstopping aanpakt en niet slechts de gevolgen beperkt, is om
met een naald in het verstopte bloedvat te prikken en een medicijn te injecteren
dat de verstopping oplost. Omdat de adertjes dunner zijn dan een haar is het
onmogelijk om dit met de hand te doen; een robot kan deze taak wel uitvoeren.
Instrumentbeweging
5
2
1
Nauwkeurigheid
De trilbeweging van de hand is 200-500 μm. Een goeie chirurg kan zijn/haar
hand positioneren met een nauwkeurigheid van 100-125 μm. Voor het ontstoppen van een haarvaatje in het oog moet een naald (diameter 20-50 μm)
precies in een bloedvat (diameter 50-500 μm) prikken. Deze ingreep is met
de hand onmogelijk. De Preceyes-robot heeft aan de instrumenttip een
nauwkeurigheid kleiner dan 10 μm, tien tot twintig keer beter dan de hand.
a
oogzenuw
illustratie & tekst: Eric Verdult, www.kennisinbeeld.nl C 2014
NAAR DE MARKT
Preceyes gebruikt het prototype van de oogoperatierobot nu voor
farmaceutisch onderzoek, bijvoorbeeld om het inspuiten van een medicijn
in een varkensoog te testen. Voor de ontwikkeling van deze robot tot een
operatiekamersysteem zoekt Preceyes nog een grote investeerder. Over
circa drie jaar moet een gecertificeerd systeem leverbaar zijn dat voldoet
aan de strenge eisen van de Amerikaanse FDA. Preceyes verwacht
wereldwijd jaarlijke twee- tot driehonderd apparaten te kunnen verkopen.
In de Nederlandse markt zijn circa drie oogrobots nodig.

Download Report