Amerikaanse onderzoekers hebben Chinese Unitree G1-humanoïde robots ingezet om laparoscopische operaties bij varkens uit te voeren. Kunnen multifunctionele robots op termijn een alternatief worden voor kostbare, gespecialiseerde operatierobots?
Tijdens een experiment aan de University of California San Diego onderzochten wetenschappers de inzet van humanoïde robots bij laparoscopische chirurgie, waaronder ingrepen bij levende varkens. Bij één procedure werd een humanoïde robot op afstand bestuurd en ondersteund door een chirurg. Bij een andere ingreep werden twee humanoïde robots ingezet.
Assistenten met beperkingen
Een chirurg bestuurde de robots op afstand via een tele-operatiesysteem. De onderzoekers ontwikkelden hiervoor een speciaal framework waarmee de commercieel verkrijgbare Unitree G1-humanoïde robot conventionele laparoscopische instrumenten kon hanteren. De studie levert een eerste bewijs dat multifunctionele humanoïde robots mogelijk inzetbaar zijn voor minimaal invasieve chirurgie.
"Op afstand bestuurde en autonome humanoïde robots hebben daadwerkelijk potentieel om de toegang tot cruciale operaties te vergroten voor patiënten die daar anders geen toegang toe zouden hebben", zegt Michael Yip, hoogleraar electrical and computer engineering aan de University of California San Diego en een van de hoofdonderzoekers. Zijn onderzoek richt zich onder meer op chirurgische robotica, humanoïde robots en autonome robotchirurgie.
Alternatief voor gespecialiseerde operatierobots?
Volgens de onderzoekers zouden humanoïde robots uiteindelijk een alternatief kunnen bieden voor chirurgische platforms die specifiek voor operaties zijn ontwikkeld. Systemen zoals de da Vinci van Intuitive Surgical zijn ontworpen voor minimaal invasieve chirurgie en maken gebruik van gespecialiseerde robotarmen en instrumenten.
Humanoïde robots zijn daarentegen multifunctionele machines die bedoeld zijn om te functioneren in omgevingen en met hulpmiddelen die oorspronkelijk voor mensen zijn ontworpen. Daardoor zouden ze flexibeler kunnen worden ingezet in verschillende klinische omgevingen.
Voor het onderzoek werden commercieel verkrijgbare Unitree G1-robots uitgerust met laparoscopische instrumenten. De onderzoekers ontwikkelden een remote operatiesysteem dat de bewegingen van de chirurg vertaalt naar bewegingen van de robot.
Yip stelde eerder dat humanoïde robots in de toekomst ook routinematige en fysiek belastende werkzaamheden in de operatiekamer zouden kunnen uitvoeren. Denk aan het vasthouden van een echoprobe of endoscopische camera, het aangeven van instrumenten en andere repetitieve taken. Zorgprofessionals zouden zich daardoor meer kunnen richten op complexere onderdelen van de patiëntenzorg.
Opereren op afstand
Een ander mogelijk voordeel is teleoperatie. Wanneer een humanoïde robot op afstand kan worden bestuurd, zou een chirurg die zich honderden of duizenden kilometers verderop bevindt in theorie een patiënt kunnen opereren in een ziekenhuis waar de benodigde specialist niet aanwezig is.
Dit kan vooral relevant zijn in regio's met een tekort aan chirurgen. Volgens Yip zouden chirurgen of andere daarvoor opgeleide professionals humanoïde systemen in de toekomst kunnen gebruiken om zorg te leveren in gebieden waar specialistische capaciteit beperkt beschikbaar is.
"Deze studie laat zien dat humanoïde robots een levensvatbare toekomst binnen de chirurgie kunnen hebben. Je kunt je voorstellen dat deze robots worden ingezet in afgelegen gemeenschappen waar personele bezetting een uitdaging is, of in veeleisende omgevingen zoals zoek- en reddingsoperaties, waar in korte tijd grootschalige medische hulp nodig is", aldus Yip.
De technologie zou daarmee ook buiten traditionele ziekenhuizen inzetbaar kunnen worden, bijvoorbeeld in noodsituaties of op locaties waar het moeilijk is om een grote gespecialiseerde operatierobot te installeren.
Nog niet klaar voor klinische praktijk
Voordat humanoïde robots daadwerkelijk bij patiënten kunnen worden ingezet, moeten nog verschillende technische beperkingen worden opgelost. Het systeem vereist zeer nauwkeurige besturing, betrouwbare tracking en communicatie met een zeer lage vertraging tussen chirurg en robot.
Bij laparoscopische chirurgie moeten instrumenten bovendien rond een vast toegangspunt in de buikwand kunnen bewegen. Hiervoor ontwikkelden de onderzoekers een zogenoemd remote-center-of-motion-systeem (RCM). Dat zorgt ervoor dat de instrumenten rond het punt bewegen waar zij het lichaam binnengaan.
Humanoïde robots bieden vooralsnog niet dezelfde mogelijkheden als speciaal ontwikkelde chirurgische systemen. Die laatste zijn vanaf de basis ontworpen voor zeer nauwkeurige ingrepen, terwijl multifunctionele humanoïde robots moeten worden aangepast om met chirurgische instrumenten en endoscopische apparatuur te kunnen werken.
Daarnaast werden de experimenten uitgevoerd bij varkens en niet bij mensen. De onderzoekers beschouwen de resultaten daarom als bewijs van technische haalbaarheid en niet als bewijs dat de technologie al klaar is voor klinische toepassing. Belangrijke vraagstukken rond precisie, betrouwbaarheid en veiligheid moeten nog worden onderzocht.
Op korte termijn lijkt een rol als chirurgische assistent daarom realistischer dan die van autonome operateur. UC San Diego onderzoekt al hoe humanoïde robots routinematige klinische taken kunnen uitvoeren, waaronder echografie en beeldgestuurde naaldprocedures. Yip benadrukt daarbij dat dergelijke systemen bedoeld zijn om zorgprofessionals te ondersteunen en niet om hoogopgeleide artsen te vervangen.
Voeg ICT&health toe aan Google
Show more content from ICT&health in Google Search.
