Minimaal invasieve chirurgie, ook wel kijkoperaties genoemd, biedt patiënten diverse voordelen zoals minder pijn en een sneller herstel. Echter, deze techniek heeft ook een belangrijk nadeel: chirurgen verliezen hun tastzin doordat zij op afstand werken met lange instrumenten. Hierdoor is het moeilijker om te voelen hoeveel kracht wordt uitgeoefend op kwetsbaar weefsel, wat risico’s met zich meebrengt tijdens ingrepen.
Onderzoekers van NYU Abu Dhabi hebben hiervoor een oplossing bedacht en ontwikkeld: slimme, zachte sensoren. Een technologie die het mogelijk maakt tijdens operaties realtime feedback te krijgen over de kracht die uitgeoefend wordt. Daardoor kan de precisie en veiligheid van ingrepen verbeterd worden.
Flexibele sensoren
Het onderzoek, gepubliceerd in Microsystems & Nanoengineering, beschrijft de ontwikkeling van zogeheten multichannel soft sensors. Deze sensoren zijn gemaakt van flexibel siliconenmateriaal met microscopisch kleine kanaaltjes gevuld met vloeibaar metaal. Wanneer er druk op wordt uitgeoefend, vervormen deze kanaaltjes licht, waardoor het systeem nauwkeurig kan meten hoeveel kracht wordt toegepast.
Volgens projectleider Mohammad A. Qasaimeh kunnen de sensoren zowel zeer lichte aanrakingen als stevig knijpen detecteren. “Minimaal invasieve chirurgie ontneemt chirurgen een essentieel zintuig. Met deze technologie brengen we dat gevoel gedeeltelijk terug,” aldus Qasaimeh.
De sensoren zijn ontworpen om eenvoudig te integreren in bestaande chirurgische instrumenten. Dit maakt implementatie in de praktijk haalbaarder zonder dat complete systemen vervangen hoeven te worden.
Integratie in chirurgische instrumenten
Om de werking te demonstreren, integreerden de onderzoekers de sensoren in een laparoscopische grijper. Eén sensor werd geplaatst in het handvat om de kracht van de chirurg te meten, terwijl een tweede sensor in de ‘bek’ van het instrument werd verwerkt om de interactie met het weefsel te registreren.
Deze dubbele meting biedt waardevolle inzichten in zowel de input van de chirurg als de daadwerkelijke impact op het lichaam. Volgens eerste auteur Wael Othman maakt het ontwerp het mogelijk om verschillende krachten binnen één compact systeem te meten. “We wilden een oplossing ontwikkelen die zowel gevoelig als praktisch is voor gebruik in echte operaties,” stelt hij.
Daarnaast is het ontwerp flexibel: sensoren kunnen op verschillende plekken worden geplaatst, afhankelijk van de toepassing. Zo kunnen ze in het handvat worden geïntegreerd om sterilisatie te vereenvoudigen, of direct op de tip van het instrument voor maximale precisie.
Brede toepassingen
Hoewel de technologie in eerste instantie is ontwikkeld voor chirurgische toepassingen, zien de onderzoekers ook kansen in andere domeinen. Denk aan robotica, waar nauwkeurige krachtmeting essentieel is, of aan wearables die lichaamssignalen monitoren.
De ontwikkeling van deze zachte sensoren laat zien hoe technologie kan bijdragen aan het herstellen van menselijke vaardigheden die verloren gaan door digitalisering en instrumentgebruik. Daarmee vormt het een belangrijke stap richting slimmere, veiligere en meer intuïtieve medische hulpmiddelen.
