Met robotica de strijd aan tegen borstkanker

Vincent Groenhuis ging als promovendus op de Universiteit Twente vier jaar lang de strijd aan tegen borstkanker. Met verschillende prototypes van 3D geprinte biopsierobots bewees hij het leed van de patiënt te kunnen verzachten en bovendien borstkankeronderzoek nauwkeuriger en efficiënter te maken. Groenhuis promoveerde cum laude op 9 januari. Zijn missie zit er nog niet op.

Borstkanker is nog altijd de meest voorkomende vorm van kanker bij vrouwen. Door een naald in de borst te plaatsen en te navigeren naar het afwijkende weefsel (laesie), is het mogelijk een weefselsample te verkrijgen. Na ziektebeeldanalyse is een goede diagnose mogelijk, ook wel een biopsie genoemd.

Nauwkeurige navigatie van de biopsienaald is essentieel voor het bestrijden van borstkanker en alle andere soorten kanker. Door het gebruik van speciale naalden, waarvan de tip erg warm kan worden (thermo-ablatie) of erg koud (cryo-ablatie), is het mogelijk tumorcellen dichtbij de tip van de naald te vernietigen. Zo wordt kanker behandeld zonder ingrijpende chirurgische ingrepen.

Robotica is de oplossing
Voor het zeer nauwkeurig opsporen en visualiseren van de locatie van afwijkend weefsel bieden MRI-scanners de uitkomst. Maar de nauwkeurigheid van de handgestuurde naald is niet optimaal. Robotica is de oplossing, zo toont Groenhuis in zijn proefschrift nog eens aan, maar de aanpak vergt veel expertise. “Niet alle robots zijn een succesvolle combi met MRI-scanners. Robots bestaan vaak uit metaal en dat gaat niet samen met de sterke magnetische velden van MRI-scanners”, vertelt hij.

Groenhuis onderzocht tijdens zijn promotieonderzoek verschillende robotica-opties en ontwikkelde enkele prototypes. Eerder werkte hij al aan de Stormram en Sunram robots, waarvan er inmiddels vijf zijn. De nieuwste is de Sunram 5. MURAB is een andere onderzoekslijn dan Stormram/Sunram. Van MURAB is er één echte robot. Beide lijnen zijn naast elkaar ontwikkeld met elk een geheel eigen filosofie. In zijn proefschrift omschrijft hij beide projecten.

MURAB
MURAB (MRI and Ultrasound Robotic Assisted Biopsy) is een robot buiten de MRI-scanner die ultrasound, MRI, elastografie en computer vision combineert om op basis van een patiëntspecifiek model de juiste strategie voor biopsie uit te voeren. Daarbij houdt de robot rekening met vervormingen. Meer uitleg in onderstaande video.

Stormram
Voorganger Stormram is van plastic, is 3d-geprint en wordt aangedreven door luchtdruk. Het voordeel van plastic is dat de robot in de MRI-scanner kan worden gebruikt. De robot won eerder een prestigieuze prijs tijdens de Surgical Robotic Challenge op het internationale Hamlyn Symposium in London. Een van ‘s werelds belangrijkste evenementen op het gebied van roboticachirurgie.
De Stormram is een impuls voor de gehele diagnostische fase van borstkanker. Door de nauwkeurige naaldbediening, zo goed als realtime scanning met behulp van MRI en een enkele dunne naaldbiopsie waardoor sneller en nauwkeuriger diagnose gesteld kan worden.

De Stormram wordt aangedreven door rechtlijnige en gebogen luchtdrukmotoren. De robot wordt met slangen van 5 meter lang buiten de MRI-scanner bestuurd. Het ontwerp is kleiner dan de vorige versie, zodat het in de smalle tunnel van de MRI-scanner past.

De toekomst
Groenhuis is tevens betrokken bij Machnet Robotics, een nieuwe spin-off van de UT die een robot voor MRI-gestuurde biopsies op de markt brengt. De basis voor deze robot ligt bij de onderzoeksgroep van Stefano Stramigioli, die als hoogleraar Advanced Robotics zich bezighoudt met de ontwikkeling van medische robots. Françoise Siepel en Vincent Groenhuis zijn binnen deze groep samen met Stramigioli de uitvinders van de technologie achter de nieuwe biopsierobot. Hiervoor is octrooi verkregen. Groenhuis blijft verder ook na zijn promotie verbonden aan de UT. “Ik werk nog aan een onderzoeksproject over een veelbelovend nieuw type motor met bijzondere eigenschappen. Mijn werk zit er nog lang niet op”, besluit hij.

Over Vincent Groenhuis
Vincent Groenhuis (Nordhorn, Duitsland, 1983) voltooide in één jaar twee propedeuses op de UT: Informatica en Technische Natuurkunde. Daarna voltooide hij de bachelor Technical Computer Science en de master Embedded Systems. Groenhuis heeft een auditieve beperking.

Meer informatie
Vincent Groenhuis werkte tijdens zijn promotieonderzoek en bij de ontwikkeling van de robots nauw samen met dr. Françoise Siepel en prof.dr.ir. Stefano Stramigioli (zijn beide promotors) van het Robotics and Mechatronics (RAM) lab van de Universiteit Twente. Daarnaast is er nauwe samenwerking met Dr. Jeroen Veltman, radioloog bij Ziekenhuis Groep Twente (ZGT) om het ontwerp zo goed mogelijk aan te passen aan de klinische praktijk en Abe van der Werf van Machnet B.V. Groenhuis werkt samen met het recent geopende TechMed Centre van de UT.
Groenhuis promoveerde op donderdag 9 januari met zijn proefschrift getiteld Robotic systems for breast biopsy using MRI and ultrasound imaging – Optimal guidance to target lesion in deformable tissue op de Universiteit Twente. Een digitale versie van zijn proefschrift is op te vragen.