‘Inktvistentakels’ maken toekomstige operaties flexibeler

Nieuws - 10 december 2013 - Webredactie M&C

Door de starheid van de huidige chirurgische instrumenten kan een hersentumor soms maar gedeeltelijk worden weggehaald. Prof. Paul Breedveld ontwikkelt vanwege dit soort beperkingen een fundamenteel nieuwe klasse van flexibele operatie-instrumenten, geïnspireerd door de anatomie van inktvistentakels. Breedveld houdt op woensdag 11 december zijn intreerede aan de TU Delft en laat dan onder meer een animatie zien van hoe een operatie met dit nieuwe type instrumenten in zijn werk zal gaan.

Impressie van een dendritisch multi-stuurbaar operatie-instrument (beeld: Tim Krijger)

Spectaculair

De natuur volgt spectaculaire ontwerppaden, die vaak sterk afwijken van de menselijke technologie maar die leiden tot elegante en verbazend slimme oplossingen. Het vakgebied biomimicry bestudeert de natuur en probeert ideeën uit de natuur te kopiëren om tot nieuwe technische vindingen te komen. ‘Maar louter kopiëren leidt ook tot beperkingen en is niet de beste manier om biologisch vernuft optimaal te gebruiken’, stelt prof.dr.ir. Paul Breedveld in zijn intreerede als hoogleraar aan de TU Delft.

Inktvissen

Breedveld heeft het daarom liever over bio-geïnspireerd onderzoek dan over biomimicry. Zelf richt hij zich op de ontwikkeling van een fundamenteel nieuwe klasse van flexibele operatie-instrumenten voor minimaal-invasieve chirurgie (sleutelgatoperaties). ‘Gebruikmakend van de anatomie van inktvistentakels, maken we op dit moment de dunste (diameter 0,9 en kleiner) en meest beweeglijke stuurbare instrumenten ter wereld.’

Inktvistentakels zijn opgebouwd uit ingenieuze samenstellingen van spieren die met elkaar samenwerken in verschillende lagen, ringen, bundels en pakketjes. De eerste instrumenten die Breedveld maakte, waren gebaseerd op een enkele ring van stalen kabeltjes omringd door springveren; de nieuwe instrumenten zijn gebaseerd op een zogenoemd dendritisch mechanisme, dus met vertakkingen. Ze bestaan uit een flexibele stam die uitloopt in diverse manoeuvreerbare armen. Iedere arm bestaat uit een dicht gestructureerd pakket van flexibele stuurelementen.  De instrumenten beschikken tevens over vormgeheugen; ze ‘weten’ dus waar we geweest zijn.

Koningin van de chirurgie

De TU Delft speelt wereldwijd een leidende rol op dit wetenschappelijk-technologische gebied en Breedveld legt de lat dan ook hoog. Hij richt zich namelijk op schedelbasischirurgie. ‘De schedelbasisoperatie wordt vanwege haar hoge moeilijkheidsgraad, ook wel de koningin van de chirurgie genoemd. Als we goede flexibele instrumenten voor een dergelijke operatie weten te maken, dan kunnen we de rest ook aan’, zegt Breedveld.  

Nu wordt een schedelbasisoperatie nog uitgevoerd met stijve instrumenten. ‘Dat heeft zijn beperkingen’, legt Breedveld uit. ‘Door de starheid van de instrumenten kan een hersentumor soms maar gedeeltelijk worden weggehaald. Gewoon omdat men er niet bij kan. Dat probleem heb je niet meer met flexibele, slangachtige, instrumenten.’

‘Het uiteindelijke doel is om een stap voorwaarts in de chirurgie te komen, waarbij complexe operaties slechts door één klein sneetje worden uitgevoerd dat onafhankelijk gekozen kan worden van de locatie van het operatiegebied.’

Stappen

Breedveld werkt bij de ontwikkeling van zijn instrumenten nauw samen met artsen en onderzoekers van het AMC (Endoscopisch Schedelbasis centrum Amsterdam, ESA). ‘Artsen zullen ook moeten leren omgaan met deze hele nieuwe klasse van instrumenten. Dat is een van de redenen waardoor het nog wel even zal duren voordat deze flexibele instrumenten in de chirurgische praktijk zullen doordringen’, stelt Breedveld. ‘Daarvoor moet nog een belangrijke aantal stappen gezet worden. De medische industrie toont in ieder geval al grote interesse.’

Meer informatie 
Intreerede Prof.dr.ir. P. Breedveld: ‘De wonderbaarlijke reis van anatomie naar techniek (en weer terug)’, 11 december 2013, 15:00, Aula TU Delft.
De intreerede is online te volgen via Collegerama.  

Contactinformatie: 
Prof. dr. Ir. Paul Breedveld, P.Breedveld@tudelft.nl 
Ilona van den Brink (wetenschapsvoorlichter TU Delft), 015-2784259, I.vandenbrink@tudelft.nl