Biopsierobot verbetert nauwkeurigheid van biopsieën aanzienlijk

Een nieuwe robot moet de nauwkeurigheid van biopsieën aanzienlijk vergroten. De robot combineert MRI-beelden met echografie tot een 3D-model, wat artsen onder meer helpt de juiste plaatsingen route van de biopsienaald te bepalen. Doordat minder MRI-beelden nodig zijn kunnen biopsieën daarnaast goedkoper worden uitgevoerd.

Dit melden Stefano Stramigioli (verbonden aan de afdeling Robotics and Machetronics van de UT), Françoise Siepel (postdoc van de UT), Jeroen Veltman (radioloog bij ZGT) en Wouter Nijhof (Siemens Healthineers) in een interview met HealthMatters Magazine van Siemens Healthineers. De robot wordt ontwikkeld door binnen het MRI and Ultrasound Robotic Assisted Biopsy (MUR&B) project. Dit project heeft als doel de nauwkeurigheid en effectiviteit van biopsieën voor het stellen van kankerdiagnoses drastisch te verbeteren. Binnen het MUR&B project wordt een nieuwe werkwijze ontwikkeld om biopsieën te nemen, waarbij het gebruik van dure MRI-apparatuur tot een minimum wordt beperkt.  

Plaatsing en route van naald bepalen

De biopsierobot maakt gebruik van echografie om een lichaamsdeel van een patiënt te scannen. Deze scan wordt gecombineerd met eerder genomen MRI-beelden tot een 3D-model. Op basis van dit model helpt de robot de arts de optimale plaatsen en route van de biopsienaald te bepalen. 

Het gebruik van de robot biedt volgens de betrokken partijen verschillende voordelen. Zo maakt de robot het mogelijk om: 

• nauwkeurige echogeleide biopsies uit te voeren zonder hierbij gebruik te maken van een duurdere en tijdrovende MRi-scan;
• echogeleide biopsieën uit te voeren bij afwijkingen die normaal niet op echobeeld te zien zijn;
• biopsieën sneller en nauwkeuriger uit te voeren;
• biopsieën uit te voeren met minder ongemak voor de patiënt;
• het aantal te zware diagnoses en daarmee het aantal te zware behandelingen terugdringen.

Diagnoses met bijna 100% zekerheid stellen

Het project is in 2016 opgezet door Stramigioli. “De biopsierobot combineert de voordelen van de systemen die we al hebben”, zegt Stramigioli. “Een MRI is duur, maar zeer nauwkeurig, waardoor een arts precies in dát weefsel kan prikken dat hij of zij nodig heeft. Echoapparatuur geeft realtime beeld, waardoor een radioloog tijdens het nemen van een biopt precies ziet wat er gebeurt. Afwijkingen zijn daarop echter minder goed te onderscheiden en worden daarom niet altijd herkend. Op basis van het 3D-model kan een radioloog heel nauwkeurig een biopt nemen en met bijna 100% zekerheid een diagnose stellen.”

Veltman: “Omdat een MRI geen real-time beeld geeft, moet je meerdere scans maken. Van tevoren, om je target te selecteren, nadat je de naald hebt ingebracht en achteraf, om te kijken of je daadwerkelijk door het gewenste weefsel heen bent gegaan. Voor een patiënt is dit een langdurige procedure waarbij hij oncomfortabel moet liggen met de borst in een breast coil. Tel daarbij op dat de bewegingsvrijheid van de arts door de breast coil beperkt wordt en MURAB betekent dubbel winst. De borst hangt vrij en kan vanaf alle kanten aangeprikt worden, zelfs als de afwijking zich in de buurt van de oksel bevindt. Doordat MRI-beelden in de software van de robotarm geladen worden, kan een arts een verdacht plekje toch op de echo onderscheiden. Als je weet waar een plekje zit, herken je dat sneller op de echo.”

Universiteiten, ziekenhuizen en industriepartners 

Verschillende Nederlandse universiteiten en ziekenhuizen zijn bij het project betrokken, waaronder de Universiteit van Twente, het Radboud UMC en ZGT. Daarnaast zijn ook de Universiteit van Verona en Medische Universiteit van Wenen als partner bij het MUR&B project aangesloten. De robotarm waarop de biopsierobot is gebaseerd is ontwikkeld door KUKA, terwijl Siemens de beeldvormende systemen levert. Het project kreeg eerder een Europese Horizon 2020-subsidie toegekend. 

“Door vroeg in te stappen in een project kunnen we de onderzoekers faciliteren in wat zij nodig hebben. Wij leveren MRI en echografie en zorgen dat die systemen optimaal worden afgesteld om samen te werken met de robotarm”, zegt Nijhof. Stramigioli vult aan: “Siemens Healthineers heeft de beautiful eyes. Wij ontwikkelen nu de effective hands, zodat een arts precies dát kan bereiken wat hij of zij wil, met de best mogelijke nauwkeurigheid.”

Testopstelling bij UT

De biopsierobot wordt momenteel getest in een testopstelling op de UT. De robot is geplaatst onder een behandeltafel, waarin ter hoogte van de borst een uitsparing aanwezig is. Door dit gat hangt in de testopstelling een fantoomborst. De robotarm scant de borst en combineert de verzamelde gegevens met data die eerder zijn verkregen met behulp van MRI en echografie. Op basis hiervan wordt een 3D-model van de binnenzijde van de borst gecreëerd. 

Het 3D-model wordt op een scherm aan de arts getoond, die hier de beelden kan analyseren. Om de biopsie uit te voeren hoeft de arts uitsluitend een locatie te selecteren op het scherm. De robotarm beweegt de biopsienaald vervolgens naar de aangewezen positie en stelt een prikroute voor. Met name dit laatste stuk is volgens de onderzoekers erg uitdagend, onder meer doordat rekening moet worden gehouden met de flexibiliteit van de borst en de vervorming die optreedt op het moment dat de naald de borst binnengaat. Het voorstel van de robot wordt altijd door de arts beoordeeld, die vervolgens zelf de naald inbrengt. Tijdens de biopsie kan de arts de naald in real-time volgen op een beeldscherm. 

Toepassingen

Het project is in eerste instantie gericht op het diagnosticeren van borstkanker en spierziekten. Op termijn willen de betrokken partijen ook andere toepassingen onderzoeken. Stramigioli: “De borst is door zijn flexibiliteit en grote verscheidenheid aan weefsel zeer ingewikkeld om een biopt van te nemen. Als het borstonderzoek slaagt, ligt de weg open naar andere toepassingen. Bovendien is het ongemak dat deze patiënten tijdens een biopsie ervaren relatief groot en de winst die we voor hen kunnen behalen dus ook.” 

Het project gaat nu de klinische testfase in. “We moeten nu eerst zorgen dat alles werkt, bij wijze van spreken met één druk op de knop. Dan kunnen we fantoomborsten scannen en diagnosticeren. Daarna dienen we een aanvraag in bij de medisch-ethische commissie. Pas als zij hebben bevestigd dat onze opstelling veilig is, starten de testen met vrijwilligers”, legt Siepel uit. Het project heeft een looptijd van vier jaar en moet in 2020 zijn afgerond.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: Siemens Healthineers
Bron: MUR&B project
Bron foto: Pixabay / jarmoluk