Steinbuch droomt van Eindhovense chirurgierobot-industrie

De Eindhovense mechatronicahoogleraar Maarten Steinbuch werkt al geruime tijd aan allerhande chirurgierobots. Het nieuwe bedrijf Eindhoven Medical Robots moet ze naar de markt brengen en het begin vormen van een ware industrie in de Eindhoven-regio.

Pieter Edelman
23 april 2018

Werktuigbouwkundeprof Maarten Steinbuch windt er geen doekjes om: met zijn nieuwe bedrijf Eindhoven Medical Robots wil hij over tien jaar een bedrijf van duizend werknemers in de regio hebben. Hij ontvouwde die plannen tijdens de Holland Robotics-bijeenkomst afgelopen dinsdag, dat gewijd was aan de chirurgische hulprobots die bij zijn groep ontwikkeld worden. In de pijplijn zitten alvast stuurbare hartkatheters, een robotsysteem om nauwkeurig gaten en holtes in de schedel te frezen en een apparaat dat elektroden diep in het hersenweefsel kan plaatsen.

Het nieuwe bedrijf is een aanvulling op Medical Robotic Technologies, de bedrijfsincubator die Steinbuch zeven jaar geleden op poten zette. Die bracht al twee startups voort: Preceyes, dat een systeem ontwikkelt waarmee oogartsen aan het netvlies kunnen opereren, en Microsure, maker van een telemanipulator waarmee chirurgen minuscule bloed- en lymfevaatjes kunnen hechten.

Al die robots hebben, naast hun oorsprong aan de Control Systems Technology-groep van de TU Eindhoven, nog een paar dingen met elkaar gemeen. Zo zijn allemaal in nauw overleg met het werkveld ontworpen en proberen zo veel mogelijk aan te sluiten bij de huidige praktijk in de operatiekamer. Ze zijn ook taakspecifiek: ze kunnen ingezet worden voor een specifiek type ingreep, en dat heel goed en relatief goedkoop.

Dat is een andere insteek dan de Da Vinci, van het Amerikaanse Intuitive Surgical, de operatierobot die de meeste mensen kennen. Dit systeem is bedoeld voor sleutelgatchirurgie, waarbij instrumenten en een camera via een paar kleine sneetjes in de buik of een andere holte gestoken worden. De robot bestaat uit een aantal bestuurbare armen die vanuit een console een stukje verderop bediend worden. De chirurg ziet het beeld van de camera en bedient de instrumenten met zijn ‘joysticks’.

DSPE Optics Week

Steinbuch was geïntrigeerd door dit ontwerp toen hij in 2000 aan de slag ging aan de TUE. Een collega bij Biomedische Technologie nam hem toen op een gegeven moment mee naar de UvA, waar een Zeuss-robot stond – een vergelijkbaar systeem, dat later door Intuitive werd overgenomen en van de markt werd gehaald. ‘Toen ik daar tegenaan tikte – dat doe ik als werktuigbouwer – stond die robot helemaal te wiebelen. Ik dacht: ‘dit is niet goed, dat kunnen wij veel beter.’’

Er was en is meer kritiek op de hedendaagse operatierobotica: de apparaten zijn niet gemaakt om samen te werken met het medische personeel rond de patiënt en peperduur. De arts heeft ook geen direct contact met de patiënt en voelt niet wat hij doet. En er zijn ook vraagtekens over de daadwerkelijke effectiviteit.

Die tekortkomingen wakkerden de interesse aan bij veel techneuten, en bij menig universiteit of instituut werd een project opgestart voor het ontwikkelen van een betere versie. Zo ook Steinbuch. Hij stelde een promovenda aan, Linda van den Bedem, en die bouwde de Sofie: een operatierobot die een stuk stijver is, een stuk compacter, een stuk nauwkeuriger, zeker ook een stuk goedkoper, en met haptische feedback zodat de arts kan voelen wat er gebeurt.

Maar na haar promotie in 2010 bleek er weinig interesse te zijn in een gang naar de markt. Een vervolgtraject voor dit soort systemen kost in de medische sector al gauw miljoenen en vele jaren. En bovendien is er Intuitive: het Amerikaanse bedrijf heeft alle relevante patenten en verdedigt zich met hand en tand tegen nieuwkomers. Tot nog toe heeft geen enkele concurrent voet aan grond gekregen.

Focus op specialistische toepassingen

Achteraf was hij een beetje naïef, moet Steinbuch toegeven. ‘Er is niks frustrerenders voor onderzoekers dan dat er een mooi apparaat staat waar verder niks mee gebeurt’, aldus de hoogleraar. Maar hij gaf niet op. Een min of meer algemeen toepasbaar apparaat leek te hoog gegrepen, maar wat als hij zich zou richten op meer specialistische toepassingen? Er zijn legio ingrepen waarbij techniek een belangrijke bijdrage kan leveren.

Netvlieschirurgie is precies zo’n onderwerp. Oogartsen kunnen prima uit de voeten met ingrepen aan de lens aan de voorkant van het oog, want die is goed bereikbaar en is best groot. Maar de achterkant van de oogbol is een ander verhaal: daar gaat het om hele dunne laagjes die dwars door de oogbol heen behandeld moeten worden. Priegelwerk dat lang niet voor iedereen is weggelegd.

Chirurgen uit Maastricht klopten aan met een soortgelijk priegelprobleem. Er is een type borsthersteloperatie waarbij weefsel uit de buik wordt overgeplaatst, en daarbij moeten bloedvaatjes van een paar millimeter doorsnede aan elkaar gehecht worden. ‘We hebben heel lang zitten denken of dat niet veel simpeler kon, met een huls of zo. Dat bleek allemaal niet te kunnen’, vertelde Steinbuch.

Bij dit soort operaties is de Da Vinci compleet hulpeloos. Maar een robotsysteem kan wel degelijk een verschil maken. Het hoeft niet eens een slim apparaat te zijn; dat is de chirurg al. Maar een machine kan de chirurg aanvullen waar mensenhanden te kort schieten: nauwkeurige microscopische bewegingen maken, dingen doen op basis van harde metingen, handtrillingen wegfilteren. ‘Microscopen geven een chirurg superogen, en wij kunnen hen eigenlijk superhanden geven’, vertelde Steinbuch.

De volgende promovendus, Thijs Meenink, ging dan ook aan de slag met een robot voor netvliesoperaties. Raimondo Cau boog zich later over microchirurgie.

De Preceyes-robot is volledig geoptimaliseerd voor ingrepen aan de achterkant van de oogbol.

Van losse spinoffs naar overkoepelend bedrijf

Met die twee projecten lukte het een stuk beter om er een vervolg aan te geven. Na zijn promotie in 2011 richtte Meenink het bedrijfje Preceyes op, en op het moment wordt er al mondjesmaat gewerkt met de eerste twee robots, in Oxford en Rotterdam. ‘Toen we aan de Preceyes-robot begonnen, hebben we veel scherper nagedacht wat onze markt is, of er al zo iets bestaat en wat we nu echt te bieden hebben. Ik wel geleerd heb dat ik daar zelf over moet nadenken als ik met iets nieuws begin. Dat is anders dan wanneer ik voor Philips of ASML of Fei werk’, aldus Steinbuch.

Om de spinoffs op weg te helpen, startte Steinbuch een eigen incubator, Medical Robotics Technologies. Toen Cau in 2014 promoveerde, kon hij onder die vlag ook zijn Microsure-spinoff oprichten. Ook daar zijn al de eerste patiënten mee behandeld: ‘het apparaat blijkt zo goed te werken dat we ons domein nu een beetje verlegd hebben naar lymfevaten. Als je lymfeklieren hebt weggehaald vanwege borstkanker, dan kan je lymfe-oedeem krijgen. Als je de lymfevaten in de arm weer aan een bloedvat verbindt, kan de drainage weer op gang komen. Die lymfevaten zijn 0,3 mm in diameter. Wij kunnen dat met onze robot doen, en dat is ondertussen toegepast op acht patiënten in Maastricht’, vertelt Steinbuch.

Er begon echter iets op te vallen: de startups liepen tegen dezelfde uitdagingen aan rond regelgeving en certificering, en moesten beide dezelfde specialismes inhuren. ‘Dus toen hebben we besloten om één nieuw bedrijf op te richten, Eindhoven Medical Robotics. Vanaf nu gaan we alle dingen in de researchgroep daar onderbrengen. En onze droom is dat we over tien jaar een bedrijf hebben van ten minste duizend mensen. Wij geloven dat we dat kunnen waarmaken. Onze regio met die hightech industrie kan als beste ter wereld dit soort robots ontwikkelen, integreren en maken.’

De Robosculpt-robot is in feite een cnc-machine voor de schedel. Het boorplan wordt gemaakt op basis van een ct-scan, en de robot zorgt dat hij wegblijft uit gevoelige delen.

De eerste producten

De dagelijkse leiding van Eindhoven Medical Robotics in handen van medeoprichter Anupam Nayak, die eerder onder meer voor Philips en Applied Radar Technologies werkte. Een website is er nog niet, wel een Twitter-account en Facebook-pagina. Belangrijker is dat de eerste mogelijke producten er ook zijn. Begin deze maand promoveerde Rolf Gaasbeek op een idee voor stuurbare katheters. Katheters worden steeds vaker toegepast voor ingrepen aan bloedvaten of het hart – dotteren, plaatsen van stents, maar ook verwijderen van herseninfarcten of behandelen van levertumoren. Deze katheters worden in een groot bloedvat in het been of de schouder ingebracht en vervolgens moet een interventieradioloog door een combinatie van duwen en trekken aan interne draadjes door het vatenstelsel naar het doelgebied navigeren.

Gaasbeek onderzocht of katheters beter te sturen zijn. Daarvoor gebruikt hij een ontwerp met geheugenmetalen, materialen die krimpen onder invloed van warmte, maar weer terugkeren naar hun oorspronkelijke vorm als ze afkoelen. Door delen van de katheter te verwarmen met elektrisch stroompjes, kan de tip vervormen en allerlei bewegingen maken.

Twee weken later was het de beurt aan Jordan Bos, die promoveerde op een robot die gaten in de schedel kan boren en frezen op basis een ct-beeld. Dat is nodig als een cochleair implantaat geplaatst wordt, of voor operaties om tumoren te verwijderen.

In feite is de Robosculpt een compacte, zeven-assige cnc-machine die het leven van de chirurg een stuk makkelijker kan maken en het aantal fouten kan terugdringen. In de schedel lopen veel gevoelige structuren zoals zenuwen en slagaderen, die absoluut niet geraakt mogen worden. De chirurg is daardoor uren bezig met voorzichtig slijpen en boren. De robot kan hetzelfde werk sneller en nauwkeuriger doen.

Ook het ontwerp van Marc Janssens staat op rol om toegevoegd te worden. Hij werkte afgelopen jaren aan een systeem om de elektroden voor deep brain stimulation op de juiste plek in de hersenen te plaatsen. Dit is een zware ingreep, want de neurochirurg kan de juiste plek niet zien en moet deze terugvinden aan de hand van een mri-beeld dat van tevoren gemaakt is. Om zeker te zijn van de juiste plek, wordt de patiënt tijdens de ingreep wakker gemaakt.

Het ontwerp van Janssens gebruikt een plaatje dat aan de schedel vastgeschroefd wordt en dat ook op de mri te zien is, en waaraan later de robot bevestigd kan worden. Na het maken van de scan kan het doelgebied ten opzichte van de plaatje bepaald worden. Daarmee kan de robot vervolgens zo ingesteld worden dat deze de elektrode op de juiste plek inbrengt. Dit moet de plaatsing trefzekerder maken, en de ingreep hopelijk minder zwaar.

En wie weet: ook rond de oorspronkelijke Sofie-robot is het laatste woord nog niet gezegd. ‘Er zijn heel veel partijen die regelmatig bij ons op de deur kloppen omdat ze interesse hebben, dat zijn met name partijen uit het verre oosten. Dan laten we zien wat we hebben, en dan gaan zij denken over hoeveel het kost om de volgende stap te zetten. Het goede nieuws is dat de patenten van Intuitive aan het verlopen zijn, dus er zijn mogelijkheden.’