Computermuizen kijken chirurg op vingers

Kijkoperaties of minimaal invasieve ingrepen zijn voordelig voor de patiënt, maar lastig voor de chirurg. Wie zijn galblaas via een kijkoperatie laat verwijderen houdt daar slechts een paar littekens aan over van minder dan een centimeter groot. De kans op infectie is kleiner en het herstel gaat over het algemeen sneller dan bij een ‘open’ operatie, doordat slechts kleine gaten in de buikwand gemaakt worden waar tangen en endoscoop doorgevoerd worden, evenals een slang waarmee de buikholte met CO2 een beetje wordt opgeblazen om voldoende ruimte te maken voor de operatie. Maar voor de chirurg is het lastig opereren in de buikholte. Wie voor het eerst achter een
oefenopstelling staat en bijvoorbeeld probeert kraaltjes uit een bakje op een rooster te leggen – nog een van de eenvoudiger oefeningen – voelt zich als iemand die met bokshandschoenen aan een draad door een naald moet krijgen: klunzig. Vooral het gebrek aan diepte in het videobeeld is voor een beginnende operateur lastig. Ze bekwamen zich door te oefenen met een mechanische oefenbak (een ‘box’) of in de virtuele werkelijkheid met een geschikt computerprogramma. De TU ontwikkelde daarvoor in 2005 de VR-trainer ‘Simendo’.
“Assistenten die oefenen moeten beoordeeld worden”, vindt prof.dr. Jenny Dankelman van biomechanical engineering (Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen). “Anders neemt de motivatie al snel af.” Tot nu toe was beoordeling van taken wel mogelijk bij een Simendo-achtig systeem, maar niet met de ‘box’, terwijl de mechanische oefenset wel het voordeel heeft van realistische krachtbeleving. Afgelopen week promoveerde dr.ir. Magda Chmarra op een systeem dat beoordeling van endoscopische operaties ook mogelijk maakt op een mechanische oefenset: het Trendo Tracking-systeem.
De kern van Trendo bestaat uit een gyroscoopachtige constructie waardoor een lang laparoscopisch werktuig is gestoken. De Trendo registreert de bewegingen van het doorgevoerde instrument in vier bewegingsrichtingen: insteken/uittrekken, op/neer, links/rechts en draaiing van het instrument om de lengteas. De manier waarop Chmarra dat doet is even slim als simpel: met drie optische sensoren van computermuizen. De gevoeligheid van de sensoren bedraagt 0,06 millimeter. Dat betekent een minimale gevoeligheid van 1,27 graad voor de rotatie om de as en 0,23 graad voor de rotatie van het instrument om een scharnierpunt.
Een trainingsbox in het zogenaamde skillslab van het Leids Universitair Medisch Centrum is met twee prototype trackers uitgerust. De afdeling gynaecologie daar, onder leiding van co-promotor dr. Frank Willem Jansen (secretaris van de Nederlandse Vereniging voor Endoscopische Chirurgie), is actief betrokken bij verbetering van de laparoscopische praktijk. Chmarra nodigde mensen van verschillende niveaus uit om verschillende tests af te leggen op de oefenset. Zo moesten ze een pijpenrager door een stel schroefoogjes rijgen of een elastiekje om een aantal uitsteeksels leggen. Tien experts legden de proeven af, tien arts-assistenten met tien tot honderd operaties op het cv en tien beginnelingen. Chmarra wilde zien of je uit de bewegingen iemands ervaringsniveau kon aflezen. In driekwart van de gevallen bleek dat het geval.
Bepaalde bewegingen blijken kenmerkend voor ervaring. Als iemand bijvoorbeeld het instrument van A naar B beweegt, gebeurt dat meestal niet via een rechte lijn. In plaats daarvan trekt een operateur het instrument een stukje terug, en beweegt het dan schuin naar voren. Experts maken die beweging vrij vloeiend, maar beginnelingen zoeken aarzelend hun weg en leggen daardoor een veel grotere afstand af. De afgelegde padlengte is daarom een goede indicator voor de ervaring, evenals een korte tijdsduur waarin een opdracht wordt uitgevoerd.
In de toekomst zou de Trendo de basis kunnen vormen voor een automatisch systeem dat arts-assistenten beoordeelt op hun motorische kunnen. Dankelman overweegt de productie van een kleine serie om ervaring mee op te doen, zeker nu het VU Medisch Centrum ook belangstelling heeft getoond. Ook is het de bedoeling om de Trendo uit te breiden met krachtmeting. Daar gaat een volgende promovendus nu mee aan de slag.

Magdalena K. Chmarra: ‘Trendo Tracking System – Motion Analysis in Minimally Invasive Surgery’ – promotie 12 januari 2009.