Coverstory

Steeds kleiner, steeds fijner

Steeds beter, steeds kleinere weefselstructuren opereren. De digitale microscoop maakt het mogelijk.

25 likes
Leestijd 9 min

Hero alt/video title

Dalibor

Chirurgen van de afdelingen Plastische Chirurgie en Neurochirurgie van het Erasmus MC zijn zo enthousiast over de mogelijkheden dat zij, ondersteund door de Raad van Bestuur, de eerste digitale operatiemicroscoop in Nederland hebben aangeschaft.

‘De mogelijkheden zijn ongekend’, zegt plastisch chirurg dr. Dalibor Vasilic. ‘Bloedvaatjes met een diameter van 0,3 millimeter worden gehecht met een draadje dat tien keer dunner is dan een menselijke haar.’ ‘Dit is voor de microchirurgie het begin van een nieuw tijdperk’, meent neurochirurg prof. dr. Clemens Dirven.

 

Dankzij digitale technologie kunnen we toch weer een stap verder

 

Stap verder

Dirven: ‘In de neurochirurgie en plastische chirurgie wordt veel gebruik gemaakt van microchirurgie. Die techniek is al redelijk oud. In de jaren zeventig van de vorig eeuw zijn we daarmee begonnen, toen de operatiemicroscoop in gebruik werd genomen. In eerste instantie was er alleen een loepbril voor de chirurg, toen kwam de operatiemicroscoop. Die maakte dat je veel nauwkeuriger operatieve handelingen kunt verrichten aan kleine bloedvaten of andere weefselstructuren. Vijftig jaar lang hebben we de mogelijkheden van de microchirurgie uitgemolken, door steeds betere microscopen, met steeds betere lenssystemen. Maar uiteindelijk kwam het resultaat van de operatie neer op de vaardigheid van de handen van de chirurg. Dat was toch de limiterende factor. Op kleinere schaal opereren is onmogelijk. Maar dankzij digitale technologie kunnen we toch weer een stap verder.’

 

 

Fotografie Frank Koevoets

Kleine vaatjes

Dat de chirurgen nóg kleinere vaatjes kunnen hechten is belangrijk.

Vasilic: ‘De afdeling Plastische Chirurgie verricht per jaar meer dan 300 vrije lap operaties. Dat zijn operaties waarbij eigen weefsel van de patiënt wordt gebruikt om een wond elders aan het lichaam te sluiten. Denk aan huidweefsel van het bovenbeen om een verminkt gezicht te herstellen, of weefsel van de buik om een borst na een borstamputatie te reconstrueren. Bij zo’n operatie moet de chirurg kleine bloedvaatjes aan elkaar hechten. We streven ernaar om de donorwond, die ontstaat als we weefsel wegnemen om elders een wond te sluiten, zo klein mogelijk te houden. Want hoe kleiner die wond, hoe voorspoediger het herstel en hoe kleiner het risico op complicaties. De grootte van die donorwond hangt samen met de grootte van de bloedvaten die we nog kunnen hechten. Hoe groter dat bloedvat, hoe groter de wond die ontstaat bij het vrijmaken van het donorweefsel. Het is dus van belang dat we hele kleine bloedvaatjes kunnen hechten.’

 

Scherptediepte

Met een digitale microscoop is dat mogelijk. Een gewone microscoop vergroot zo’n acht keer, de digitale microscoop vijfentwintig keer. ‘In principe zou je die vergrotingsfactor ook met een gewone microscoop kunnen halen,’ zegt Dirven, ‘maar dan loop je tegen een beperkte scherptediepte aan: als je een millimeter uit je focusgebied gaat, wordt je zicht onscherp. Je kunt dan nooit goed in de driedimensionale ruimte bewegingen maken. Met digitale technologie speelt dat scherptediepte-probleem veel minder.’

 

 

Dynamische arm

Wat direct opvalt: de chirurg zit tijdens de operatie niet langer door de microscoop te turen. Vasilic: ‘De camera van de digitale microscoop is gericht op het operatiegebied en de chirurg kijkt naar een beeldscherm. De camera is gekoppeld aan een dynamische arm, ontwikkeld door NASA, waardoor we het wondgebied vanuit alle denkbare posities in beeld kunnen brengen. Met een traditionele microscoop is dat volstrekt onmogelijk. Dankzij de ongelofelijke wendbaarheid van de camera kunnen we het operatiegebied vanuit vrijwel elke positie op het beeldscherm bekijken, terwijl de chirurg op een ergonomische manier zit. Vroeger moesten we ons in allerlei bochten wringen om een bepaald gebied goed te kunnen zien, soms was het zelfs onmogelijk om iets in beeld te krijgen, nu kunnen we comfortabel blijven zitten. Dat is gunstig voor de concentratie, we raken minder snel vermoeid, en rug- of nekklachten worden voorkomen. In de nabije toekomst is het mogelijk dat de robotarm ‘meedenkt’ en meebeweegt met de handelingen van de chirurg.’

 

 

Ik schat dat ik zo’n vijftien tot twintig ‘vlieguren’ heb moeten maken om mijn oude niveau te bereiken

 

 

Leertraject

Is het verschil met kijken door een oculair groot?

Vasilic: ‘Die omschakeling kun je een beetje vergelijken met de omschakeling in de jaren negentig van de traditionele chirurgie, waarbij de buik wordt geopend om te opereren, naar de endoscopische ingreep, waarbij de operatie met behulp van een camera via een buisje wordt uitgevoerd. Je moet zeker een leertraject afleggen. Voor een deel moet je opnieuw leren opereren. Ik schat dat ik zo’n vijftien tot twintig ‘vlieguren’ heb moeten maken om mijn oude niveau te bereiken.’

 

Optimale aanpak

De digitale microscoop kan meer dan alleen vergroten.

Dirven: ‘We kunnen licht met een breed spectrum aan golflengten toepassen. Daardoor kunnen we gebruik maken van de eigenschap dat tumorweefsel licht op een andere manier reflecteert dan gezond weefsel. Dat, in combinatie met de enorme toename van de vergrotingsfactor, geeft ons ongekende mogelijkheden. Ik kan me voorstellen dat een robot in de toekomst zo geprogrammeerd kan worden dat hij automatisch zeer nauwkeurig weefsel kan verwijderen dat voldoet aan de criteria ‘tumorweefsel’.’

Ook complexe operaties kunnen worden voorbereid. Vasilic: ‘Met MRI of CT kunnen opnamen worden gemaakt van het te opereren gebied. Denk aan tumorweefsel dat zich rond een bloedvat heeft gewikkeld, of moeilijk bereikbaar is. Op basis van de MRI- of CT-scan kunnen we een 3D-model printen, en met dat 3D-model kan de chirurg de operatie met de digitale microscoop uitgebreid oefenen tot de optimale aanpak is gevonden. Maar de toepassing gaat nog verder. Ik verwacht dat het systeem ons gaat adviseren om onze techniek of het instrumentarium aan te passen als uit de videopnamen en de daaruit voortvloeiende analysegegevens blijkt dat we steeds tegen dezelfde problemen aanlopen.’

 

 

Robotisering

‘De digitale operatiemicroscoop moet een platform worden’, zegt Dirven. Ook daar ziet hij een parallel met de gewone chirurgie: ‘Bij de endoscopische chirurgie werd de DaVinci robot ingevoerd. De operatie was inmiddels zo technisch geworden, dat een machine de handelingen voor een deel kon overnemen. Wij denken dat de digitale microscopie de weg vrijmaakt voor dezelfde ontwikkelingen in de microchirurgie, dus ook de introductie van robotisering. Op termijn zullen robots de handelingen preciezer kunnen uitvoeren dan wij met onze handen.’

 

Referentiecentrum

De ambities van de microchirurgen gaat verder dan het opleiden en trainen van de eigen chirurgen. Vasilic: ‘We willen hét Europees referentiecentrum voor digitale microscopie vormen. Chirurgen uit Nederland en de ons omringende landen kunnen hier oefenen met digitale microscopie en wij geven advies hoe ze hun techniek kunnen vervolmaken. Dat advies is volledig gepersonaliseerd. Het is namelijk niet alleen afhankelijk van de soort ingreep, maar ook van de fysieke eigenschappen van de chirurg: hoe lang is iemand, hoe lang zijn de armen, hoe groot zijn de handen, hoe is de zithouding? Op basis van video-opnamen en artificial intelligence worden analyses gemaakt waarmee de leercurve zo efficiënt mogelijk wordt afgelegd.’

 

Handwerk

De invoering van de digitale microscopie maakt onderdeel uit van het Augmenting Humans programma van de convergentie, de samensmelting van de Erasmus Universiteit Rotterdam, het Erasmus MC en de TU Delft. Vasilic en Dirven werken nauw samen met prof. dr. Jenny Dankelman, hoogleraar Technologie voor minimaal-invasive chirurgie en interventies aan de TU Delft.

Dankelman: ‘Wij brengen alle handelingen tijdens de operatie in kaart. Als we al die stappen hebben verzameld, kunnen we gaan analyseren of er verschillen zijn tussen de ene operatie en de andere, of tussen de ene chirurg en de andere. Hoe verlopen de leercurves van de verschillende chirurgen? Wat gebeurt er als je een andere techniek toepast? Wat zijn de consequenties voor het proces?’

Als input voor de inventarisatie worden de video-opnamen gebruikt die door de digitale microscoop en de camera’s op de operatiekamer zijn gemaakt. Dankelman: ‘We streven ernaar om de analyses te automatiseren, maar nu is dat nog grotendeels handwerk. In eerste instantie is ons doel om na te gaan of deze analyses nut hebben. Kunnen we zo de leercurves van chirurgen volgen? En krijgen we kwantitatief inzicht in de operatieprocessen? Mijn promovenda Maryam Gholinejad is daar intensief mee bezig.’

 

Monnikenwerk

Waarom deze arbeidsintensieve aanpak?

Dankelman: ‘Het is inderdaad monnikenwerk, maar op deze manier verkrijgen we objectieve data. Natuurlijk kunnen we de chirurgen direct vragen naar hun bevindingen, maar dan krijg je subjectieve antwoorden. Ze ervaren bijvoorbeeld dat een nieuwe ingreep veel langer duurt dan de oude, maar als je dat gaat meten, blijkt dat niet zo te zijn. Ook ‘loops’, ingesleten herhalingen tijdens de operatie, vallen bij de chirurg niet direct op, wij halen die er met onze methode wel uit. We meten een stuk zuiverder.’

 

Interface

Wordt de chirurg een programmeur? Dirven: ‘Ik zou hem eerder een interface willen noemen. Hij koppelt de patiënt aan de technologie die aangestuurd moet worden. Voor bepaalde handelingen maken we daar in ons vakgebied nu al gebruik van. Bij het plaatsen van schroefjes in wervels worden al geprogrammeerde robots ingezet. Bij de breuk van de wervelkolom wordt een CT-scan gemaakt. Op basis daarvan wordt bepaald waar schroeven moeten worden geplaatst. Op de operatietafel wordt opnieuw een CT-scan gemaakt, die wordt gekoppeld aan de eerste CT-scan, zodat de robot exact de plek weet te vinden waar de schroeven moeten komen.’

 

Veiligheid

Wat gebeurt er als de robot er tijdens de operatie mee ophoudt? Kun je dan als mens nog corrigeren? Dirven: ‘Dat is inderdaad een belangrijk punt. Want kunnen we de robot wel ‘overnemen’ of schieten onze vaardigheden dan tekort? Ik verwacht dat daar wel een oplossing voor komt. Denk aan een werkstation waarbij de bewegingen van de chirurg feilloos worden opgevolgd door de ultra fijne armpjes en instrumentjes van de robot.’

Vasilic: ‘In ieder geval blijft de chirurg/mens altijd de baas met de mogelijkheid om te allen tijde te kunnen ingrijpen.’

 

Symbiose

Gaat de digitale microscoop zich ontwikkelen tot een operatierobot waarbij de mens geen rol meer speelt? Dirven: ‘Ik verwacht niet op korte termijn. Dat zie je ook niet in de gewone chirurgie. De DaVinci robot wordt ook nog steeds door de chirurg bestuurd. Het is niet zo dat de robot wordt geprogrammeerd met: haal nou die galblaas eruit. De anatomie van de mens is zo variabel, operaties zijn daardoor zo moeilijk te standaardiseren. Het gaat nog wel een tijdje duren voordat de robot ons werk overneemt. Maar dat we er belangrijke stappen door kunnen zetten is zeker.’

Ook Vasilic heeft een ander toekomstbeeld. ‘Ik verwacht eerder dat er een morph zal ontstaan, een symbiose tussen mens en machine. Artificial intelligence vormt daarbinnen de essentiële schakel. Voortdurend gaat er informatie heen en weer tussen mens en digitale microscoop. Dankzij artificial intelligence opgezet als assistance gaming (waarbij de chirurg samenwerkt met de robot), wordt die informatie vertaald in aanwijzingen waardoor de chirurg tot steeds betere prestaties komt. Binnen die continue wisselwerking vervult de chirurg een cruciale rol.’