Enorme tijdswinst hersenoperaties door automatische boor

Een computergestuurde automatische boor, vergelijkbaar met de boren die gebruikt worden voor het machinaal vervaardigen van auto-onderdelen, kan een centrale rol gaan spelen in toekomstige chirurgische procedures. De nieuwe machine, ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Utah, kan een specifieke complexe hersenoperatie 50 keer sneller uitvoeren dan standaard procedures; van 2 uur naar 2,5 minuut.

Chirurgen boren nu nog met de hand om toegang te krijgen tot de binnenkant van de schedel. Dat duurt vaak zo’n twee uur, wat de chirurg dus al behoorlijk wat energie en concentratie kost. Bovendien is de kans op infecties groter omdat de wond langer open ligt en de patiënt langer onder narcose is. De automatische boor dat door deze onderzoekers ontwikkeld is, doet deze procedure in 2,5 minuut. “Het leek soms wel of we archeologie aan het doen waren”, zegt William Couldwell, neurochirurg en leider van het team. “We moesten heel voorzichtig het bot weghalen om gevoelige structuren te vermijden.”

Auto-industrie

Couldwell zag dat er behoefte was aan een apparaat dat deze last zou verlichten en het proces efficiënter zou maken. De chirurg gebruikte kennis uit de auto-industrie voor de eerste opzet. “We wisten dat de technologie al beschikbaar was in de wereld van frezen en verspanen, maar niemand had het nog toegepast op medische applicaties.” Couldwell stelde een interdisciplinair team samen om de boor te realiseren.
Onder meer professor A.K. Balaji werd toegevoegd aan het team, een specialist in mechanische engineering. “Mijn expertise was vooral gericht op het snel verwijderen van metaal, dus een neurochirurgische boor was een nieuw concept voor mij. Ik was geïnteresseerd in het ontwikkelen van een voordelige boor dat veel van het werk zou overnemen om zo chirurgische vermoeidheid te voorkomen.”

Noodstop

Het team ontwikkelde de boor ‘from scratch’ om zo te kunnen voldoen aan de behoeftes van het neuro-team en tegelijkertijd software te ontwikkelen dat een veilig snijlijn kan vormen.  
Het begint met een CT-scan van de patiënt waarin gegevens over het te bewerken bot worden verzameld en de exacte locaties van gevoelige structuren, zoals zenuwen en belangrijke (slag)aderen, worden vastgesteld. Chirurgen gebruiken deze informatie om het snijlijn van de boor te programmeren. “De software laat de chirurg het optimale pad van punt A naar punt B bepalen, eigenlijk net zoals in Google Maps. De chirurg kan bij het programmeren een veiligheidsmarge van 1 mm tot de gevoelige delen instellen. Komt de boor hierbij in de buurt, dan mindert hij vaart (net zoals een wegbestuurder zal doen bij werkzaamheden). 
De boor haalt het grootste deel van het bod snel en nauwkeurig weg om de chirurg zo toegang tot het brein te verschaffen. “Het is net als Monster Garage (een autoprogramma in de VS) maar in plaats van dat we een onderdeel verspanen, doen we dat nu bij de schedel.”

Het apparaat heeft ook een automatische stopknop in geval van nood. Tijdens de operatie wordt de gezichtszenuw continu gemonitord om te zien of er tekenen van irritatie zijn. Als dit het geval is, gaat de boor automatisch uit.

Complexe ingreep

De boor is getest tijdens een operatie waarbij een zogenaamde translabyrint-opening wordt toegepast. Dit is een complex figuurzaagachtige vorm die het oor omringt. “De toegang gaat via het temporale bot (slaapbeen), een hard bot met rare hoeken”, aldus Balaji. Volgens Couldwell vereist het veilig uitvoeren van deze specifieke snede veel ervaring en kunde. “Deze procedure is een perfecte ‘proof of principle’ om de nauwkeurigheid van deze technologie aan te tonen.”

De translabyrint operatie wordt in de VS zo’n duizend keer per jaar uitgevoerd om zicht te krijgen op langzaam groeiende en goedaardige tumoren die zich rond de auditieve zenuwen hebben gevormd. Deze snede is niet alleen ingewikkeld maar de snijlijn moet ook nog eens hele gevoelige gebieden zien te vermijden. Risico van deze operatie is bijvoorbeeld verlamming van het gezicht. 
Hoewel het team de boor nu alleen nog heeft gedemonstreerd door middel van de specifieke translabyrint-operatie, benadrukt Couldweld dat de boor ook voor andere chirurgische procedures gebruikt kan worden. “De boor kan bijvoorbeeld ook gebruikt worden voor het vinden van de perfecte opening in het bot bij een heuptransplantatie.”

Couldwell en zijn team zijn op dit moment aan het onderzoeken hoe ze de boor kunnen commercialiseren.

Door: Kelly Bakker

Bron: University of Utah