Uw robotchirurg kan u nu ontvangen
Naast het verfijnen van de hechttechniek van STAR, leert Krieger de robot nog een andere vaardigheid: tumor verwijderen3. Net als voorheen gebruiken Krieger en zijn collega’s infrarode markers, maar dit keer om gebieden met kankerweefsel te markeren. De robot snijdt deze delen vervolgens selectief weg met een verwarmde elektrodetip. Uit de eerste tests met varkensweefsel is gebleken dat STAR tumoren kan verwijderen en weefsel net zo precies kan wegsnijden als chirurgen dat kunnen – een cruciale vaardigheid, want als je zelfs maar een paar tumorcellen achterlaat, kan de kanker terugkeren. “Je moet ongelooflijk precies zijn, zodat je geen tumor achterlaat en geen gezond weefsel wegsnijdt”, zegt Krieger.
Hartklepreparatie stelt ook zelfs ervaren chirurgen op de proef, deels vanwege de uitdaging om chirurgische instrumenten in een kleine ruimte op de juiste manier te plaatsen. Het was deze moeilijkheid die Dupont en zijn team ertoe aanzette een autonome robot voor deze taak te ontwikkelen. De leercurve voor de ingenieurs van het project was steil, aldus Dupont. Om het chirurgische risico tot een minimum te beperken, moest de kleine robot van het team zijn precieze reis van de basis van het hart naar de defecte klep voltooien terwijl het hart van de persoon aan het kloppen was, wat betekent dat hij door een omgeving moest navigeren die constant en krachtig in beweging is.
Het team gaf de robot een gedetailleerde kaart van een typisch hart, inclusief de locaties van specifieke bloedvaten en kleppen. De robot gebruikt deze informatie als een ruwe gids bij elke procedure. Maar het apparaat is ook zeer aanpasbaar en gebruikt input van ingebouwde aanraak- en zichtsensoren om kleplekken in elk hart te lokaliseren. Om de precieze locatie te bepalen, maakt de robot herhaaldelijk zacht tikkend contact met de hartwand, “zoals kakkerlakken tikken met hun antennes”, aldus Dupont. Bij dierproeven dit jaar navigeerde de robot in 95% van de gevallen met succes van zijn ingangspunt naar het beschadigde klepgebied4.
Een langzame, gestage revolutie
Onderzoekers hopen dat autonome chirurgie gespecialiseerde procedures voor veel meer mensen beschikbaar zal maken. In de Verenigde Staten is “de verdeling van chirurgen over het land niet uniform”, zegt uroloog Kirsten Greene van de University of California in San Francisco. “Er zijn veel gebieden waar mensen geen toegang hebben.” Hetzelfde geldt voor landen over de hele wereld. Autonome robotassistentie, zo merkt ze op, zou kunnen helpen om sommige van die gaten in de chirurgische expertise op te vullen. De technologie zou ook de tijd kunnen verkorten die aspirant-chirurgen nodig hebben om hun vak te leren, zegt Garg. Robots zouden hen in staat kunnen stellen complexe ingrepen uit te voeren met minder jaren van opleiding.
Robotchirurgen kunnen nog niet een hele procedure van begin tot eind uitvoeren. “Over tien jaar kunnen bepaalde reguliere procedures worden geautomatiseerd”, zegt Garg. Bijvoorbeeld “operaties met een hoog volume – galblaasverwijdering, appendectomie.” Maar dat is nog ver weg, want chirurgen zijn nog altijd veel beter dan robots in het afwegen van hun ervaringen uit het verleden om complexe chirurgische beslissingen te nemen, zoals wat te doen als een bloedvat op een andere plek zit dan verwacht. “Wanneer je contextueel inzicht nodig hebt, beginnen robots daar heel snel mee te haperen,” zegt Garg. Het is zeer waarschijnlijk dat autonome chirurgische apparatuur geleidelijk zijn intrede zal doen in de klinische praktijk, net zoals functies als cruise control en, later, lane-keeping systemen hun intrede hebben gedaan in auto’s voordat ze volledig zelfrijdend zijn. Naast beproefde robotassistenten zoals Da Vinci, wijst Krieger erop dat robots ook worden gebruikt voor ingrepen zoals het insnijden van botten en het toedienen van bestraling voor de behandeling van kanker.
Zelfsturende robots zouden kunnen worden gebouwd op chirurgische instrumenten die sommige ziekenhuissystemen al hebben, wat zou kunnen helpen om de automatisering te versnellen. Sommige van Garg’s ontwerpen kunnen bijvoorbeeld worden bevestigd aan het Da Vinci robotsysteem, dat is gebruikt voor meer dan zes miljoen door mensen geleide operaties over de hele wereld. “Als je een gevestigd robotplatform hebt,” zegt Dupont, “kun je langzaam deze lagen van autonomie toevoegen.” Maar bij elke stap zullen onderzoekers moeten bewijzen dat hun apparaten klaar zijn voor klinisch gebruik. Het is één ding om stukjes vlees in een schaaltje, of zelfs bij een dier op een operatietafel, samen te voegen, maar het is iets heel anders om hetzelfde bij mensen te doen, zegt Garg – de tolerantie op falen is minuscuul.
De mogelijkheid van meer automatisering roept nu al vragen op over hoe de rol van de chirurg zich zal ontwikkelen als intelligente robots de lastigste manoeuvres overnemen. De meesten zien nog steeds een plaats weggelegd voor chirurgen, al zullen ze wel volmaakte managers moeten worden, die niet alleen moeten bewijzen dat ze specifieke ingrepen kunnen uitvoeren, maar ook dat ze een hele reeks geautomatiseerde instrumenten zo goed mogelijk kunnen gebruiken. “Ik denk niet dat je mensen overbodig maakt. Je brengt ze naar het volgende niveau, waar ze meer als een dirigent optreden”, zegt Hoyte. Garg is het daarmee eens: “Voor het grote geheel heb je een mens nodig die de controle heeft.”
Dat is hun plan voor nu, in ieder geval. Maar als autonome robotchirurgen op grote schaal worden ingezet, kunnen ze zich op onverwachte manieren gaan ontwikkelen. Garg is bijvoorbeeld bezig met de ontwikkeling van zelfsturende robots die net als mensen leren van hun mislukkingen en successen, waardoor het menselijk voordeel kleiner wordt. Uiteindelijk zouden robots de inzichten die ze na honderden operaties hebben opgedaan, kunnen delen met alle andere robots in een uitgebreid netwerk, waardoor ze nog beter presteren. “Je kunt al deze systemen met elkaar verbinden, dus als er een ongewone anatomie wordt behandeld, zou die kennis elders beschikbaar zijn”, aldus Dupont. Maar dat soort informatie-uitwisseling is nog ver weg. Dupont benadrukt dat autonome robots zijn ontworpen om menselijke chirurgen bij te staan, niet om hen te overtreffen. “Als je een systeem hebt dat clinici sneller op die leercurve kan brengen en hen kan helpen delen van de procedure uit te voeren, zal dat het echte voordeel zijn.”