ROBOT-ASSISTED OOGCHIRURGIE

ONDERZOEK IN DE KIJKER

Het oog is niet alleen ons meest ontwikkelde zintuig, het is veruit ook het meest fragiele. Wereldwijd lijden naar schatting 244 miljoen mensen aan visuele beperkingen en stoornissen waarvoor op dit ogenblik geen remedie bestaat. Tal van problemen hebben te maken met het netvlies, het meest gevoelige deel van het oog. Jonas Smits, onderzoeker op Campus Groep T, stelde de technologie op punt die de chirurg in staat stelt om met een ongekende precisie oogingrepen uit te voeren. Voor zijn baanbrekend werk werd hij bekroond met de James Dyson Award 2020.

Meer dan 1700 jonge onderzoekers en uitvinders uit 27 landen dongen in 2020 mee naar de prestigieuze James Dyson Awards, genoemd naar de bekende Britse uit vinder, designer en ondernemer. Uit de inzendingen selecteerde de jury 81 nationale finalisten (1 per land). Voor België viel Jonas Smits, op dat moment PhD-student bij de onderzoekseenheid Robotica, Automatisering en Mechatronica, in de prijzen.

Jonas studeerde in 2015 af als industrieel ingenieur Elektromechanica, optie ‘Intelligent Mechanics’. Eerder had hij al een professionele bacheloropleiding aan de toenmalige KH Kempen (nu Thomas More – Geel) gevolgd. Tijdens zijn masterproef over heupprotheses ontdekte hij de wondere wereld van de biomechanica en Health Engineering en besloot er zich verder in te verdiepen. Prof. Manu Vander Poorten van de RAM-groep bood hem prompt een onderzoeksproject aan over robot-geassisteerde chirurgie.

Jonas Smits

©Filip Van Loock

Microchirurgie

“Oogoperaties zijn per definitie precisiewerk”, zegt Jonas. “De retinale microchirurgie is daar het beste voorbeeld van. Het netvlies -of retina- bestaat onder meer uit 126 miljoen zintuigcellen die het licht opvangen dat door het oog binnenvalt. Die cellen hebben de vorm van kegeltjes en staafjes. De kegeltjes zijn bezet met pigmentale cellen om kleurverschillen waar te nemen. De staafjes dienen om licht en donker te onderscheiden. Als je het zou vergelijken met digitale signalen, dan heeft het netvlies een bandbreedte van 8,75 megabit per seconde. Het gaat dus om een zeer complex en kwetsbaar zintuig, waardoor bij retinale chirurgie vaak de grenzen van de menselijke precisie bereikt worden.”

“De vitreoretinale chirurgie is een zeer uitdagende subspecialisatie in de oogheelkunde”, vervolgt Jonas. “Ze wordt uitgevoerd met behulp van een microscoop en via handen die wellicht reeds bij de meest stabiele ter wereld behoren. Maar dan nog kunnen onbedoelde bewegingen zoals handtrillingen of oogrotaties roet in het eten strooien. Daardoor blijven sommige behandelingen nog altijd beperkt of zijn ze gewoon niet uit te voeren. Er is dus nood aan een prestatieverhogende technologie”.

Uitdaging

In zijn onderzoek naar veiligere behandelingsmethodes werd Jonas geconfronteerd met drie uitdagingen. “Om te beginnen moet je tijdens de ingreep het oog kunnen stabiliseren. Verder moet de chirurgische precisie opgedreven worden. En -last but not least- moet je het instrument zelf ook kunnen immobiliseren. Tijdens mijn onderzoek had ik de kans om een wereldprimeur op het gebied van de robot-geassisteerde retinale chirurgie mee mogelijk te maken. Daarbij slaagde de chirurg erin om het behulp van een robot een infuusnaald van 30 micro millimeter in een ader van ongeveer een haardikte in te brengen”.

Jonas’ onderzoek hanteert drie methodes om de retinale microchirurgie te optimaliseren. De eerste bestaat erin om de handbewegingen van de chirurg zo nodig te corrigeren door het inzetten van tegenwerkende krachten. Bij de tweede methode gaat het om het voorkomen van ongewenste oogbewegingen. Dit gebeurt door een slimme combinatie van verbindingen en koppelingen. Tijdens het bewegen behouden deze een vast punt in de ruimte waar het instrument altijd doorheen gaat. Wanneer het oog is uitgelijnd met de chirurgische incisie, wordt het gedurende de hele ingreep in een stabiele positie gehouden. Ten derde is de chirurg in staat om het instrument op elk moment te immobiliseren met behulp van een voetpedaal dat het mechanisme vergrendelt”.

Veelbelovend

Op 23 september 2020 -ruim een maand na de James Dyson Award- verdedigde Jonas zijn proefschrift in de promotiezaal van KU Leuven. Ook dit keer stak de jury haar lof niet onder stoelen of banken. “Dit werk betekent een belangrijke stap voorwaarts in de robot-geassisteerde retinale bewegingen. De initiële resultaten zijn veelbelovend en moedigen verder klinisch onderzoek aan”, luidde het eindoordeel.

Yves Persoons