Onderzoekers van de University of Florida en de University of Tennessee hebben een robotcamera ontwikkeld die tijdens kijkoperaties zelfstandig de lens schoonhoudt en voortdurend de optimale kijkhoek kiest. De technologie combineert AI, flexibele robotica en biomimetica, het nabootsen van natuurlijke processen, om de werking van het menselijk oog te imiteren. Daarmee willen de onderzoekers de veiligheid en efficiëntie van laparoscopische operaties verbeteren.
Bij laparoscopie brengt de chirurg via een kleine incisie een camera in de buikholte in om de ingreep te begeleiden. Wanneer de cameralens tijdens de operatie vervuild raakt door bloed, weefselvocht of operatierook, moet deze vaak worden verwijderd en handmatig worden gereinigd. Dat kost kostbare tijd en onderbreekt de ingreep. De nieuwe robotcamera moet dit proces automatiseren. Volgens de onderzoekers kan de technologie niet alleen de operatietijd verkorten, maar ook de werklast van de chirurg verminderen.
Knipperen en 'tranen'
De robotcamera is ontwikkeld onder leiding van Jindong Tan van de University of Tennessee, in samenwerking met Shuai Li van de University of Florida. Het systeem maakt gebruik van een zachte, magnetisch aangestuurde robot die zich langs de binnenzijde van de buikwand kan verplaatsen zonder de chirurgische instrumenten te hinderen.
De inspiratie kwam rechtstreeks uit de menselijke fysiologie. Net zoals een ooglid stof en vuil verwijdert tijdens het knipperen, beschikt de robot over een flexibel "ooglid" dat de cameralens automatisch schoonveegt wanneer vervuiling wordt gedetecteerd. Daarnaast gebruikt het systeem een kleine sproeikop die vergelijkbaar is met traanvocht om vuil te verwijderen. Een tweede nozzle blaast operatierook weg, waardoor het zicht tijdens de ingreep behouden blijft. Hierdoor hoeft de chirurg de camera niet langer handmatig te reinigen of voortdurend te verplaatsen om een goed zicht op het operatiegebied te houden.
Bediening door AI
Het brein van het systeem wordt gevormd door AI. Algoritmen analyseren continu de camerabeelden en herkennen automatisch wanneer de lens vervuild raakt of wanneer het zicht verslechtert. Vervolgens stuurt de software de robot aan om de lens schoon te maken of een betere positie in te nemen. Volgens de onderzoekers kan de chirurg zich daardoor volledig richten op de operatie zelf, terwijl de camera autonoom zorgt voor een optimaal beeld. De combinatie van AI en robotica past binnen een bredere ontwikkeling waarbij steeds meer chirurgische hulpmiddelen zelfstandig ondersteunende taken uitvoeren. Dat kan niet alleen de efficiëntie verhogen, maar ook bijdragen aan een lagere mentale belasting van operatieteams en mogelijk de patiëntveiligheid verbeteren.
Voordat de technologie in de operatiekamer kan worden toegepast, is vervolgonderzoek nodig. Toch laat het project zien hoe ontwikkelingen op het gebied van AI, flexibele robotica en biomimetica niet alleen kunnen bijdragen aan veiligere chirurgie, maar ook nieuwe mogelijkheden openen voor autonome robots in extreme omgevingen.
AI-gestuurde operatierobot
Vorig jaar berichtten wij over de ontwikkeling van een AI-model dat een autonome operatierobot moet aansturen bij mechanische trombectomieën, een spoedbehandeling voor patiënten met een beroerte. Het systeem moet een katheter zelfstandig vanuit de lies naar de hals kunnen navigeren, waardoor de behandeling sneller kan starten en de kans op herstel toeneemt. Met behulp van computermodellen toonden de onderzoekers aan dat deze navigatie autonoom kan worden uitgevoerd. Door gebruik te maken van inverse reinforcement learning, waarbij het AI-model leert van voorbeelden uit de praktijk, bereikten zij prestaties die vergelijkbaar zijn met de beste bestaande methoden.
De volgende stap is het ontwikkelen van AI-modellen die een katheter kunnen navigeren zonder gebruik te maken van beeldvorming van de bloedvaten. Volgens de onderzoekers kan de technologie de veiligheid, nauwkeurigheid en toegankelijkheid van endovasculaire ingrepen verbeteren en bijdragen aan betere behandeluitkomsten voor beroertepatiënten.
