Tumoren in het binnenoor te verwijderen, is een lastig ding: De artsen hebben meestal al van de temporale bot te verwijderen. In de toekomst een 5 mm brede tunnel door het bot bereikt, wordt de mini-robot "Niliboro" gefreesd van Fraunhofer. Gevoelige gebieden, zoals de bloedvaten en zenuwen, maakt hij een brede sweep. Gebruik opblaasbaar kussen van de robot is bevestigd tijdens de operatie. Eerst worden de onderzoekers ontwikkelen optimale zakgeometrie met verscheidene prototypes.
Diagnose van de binnenoortumor - een operatie kan niet worden omzeild. Het binnenoor is echter niet gemakkelijk toegankelijk: het wordt bedekt door een schedelbot genaamd mastoïd, ook wel petroïde bot genoemd. Bovendien gaan veel bloedvaten en zenuwen door het omliggende weefsel. De artsen frezen zoveel van het mastoïde bot dat ze elk van deze gevoelige structuren hebben opgespoord. Alleen zo kunnen ze ervoor zorgen dat ze hen geen kwaad doen. Meestal betekent dit dat de artsen het hele bot moeten verwijderen. Het resulterende gat wordt na de operatie gevuld met vetweefsel uit de buik.
Opererend door kleine tunnel
In de toekomst moet deze operatie zachter worden uitgevoerd: dan volstaat een klein gaatje met een diameter van 5 mm om de tumor uit het binnenoor te snijden. Het wordt mogelijk gemaakt door de Niliboro (niet-lineaire boorrobot), een onderzoeker van de Mannheim-projectgroep voor automatisering in geneeskunde en biotechnologie van het Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA, samen met zijn collega's aan de Technische Universiteit van Darmstadt, de Universiteit van Aken en van het Universitair Ziekenhuis Düsseldorf.
Hoewel er al boren zijn die een tunnel in een bot kunnen frezen - maar ze komen alleen dood recht in het bot terecht. "Voor het eerst kan Niliboro rond de hoeken boren", zegt Lennart Karstensen, projectgroepwetenschapper. Deze eigenschap maakt minimaal invasieve chirurgie van binnenoortumoren mogelijk. Want als de tunnel net was gelopen, zou hij hier en daar de zenuwen gevaarlijk sluiten. Om ze niet te verwonden, mag de diameter van de tunnel niet meer zijn dan één tot 2 mm. U kunt echter niet door zo'n klein gaatje werken. Niliboro daarentegen kan rond kwetsbare gebieden buigen, zodat de tunnel 5 mm breed kan zijn. Breed genoeg om de operatie uit te voeren.
Hydraulische leidingen laten de robotworm naar voren kruipen
Maar hoe slaagt de worm erin om door botten en rond hoeken door het mastoïde bot te frezen? "De worm bestaat uit een kop en een staart", legt Karstensen uit. »Deze twee delen zijn flexibel verbonden via een balg.« De structuur doet denken aan een extra lange bus, waarbij het voorste en achterste deel worden gekoppeld door een slangachtige constructie die lijkt op een accordeon.
Op zijn weg door het bot is de robot via 8 verbonden met 12 hydraulische leidingen met de buitenwereld, dat wil zeggen de besturingsapparaten en pompen in de operatiekamer. Deze lijnen lieten hem in de juiste richting kruipen: eerst pompen ze hydraulische vloeistof in drie kussens aan de achterkant. De kussens vullen de ruimte tussen de worm en de botten en fixeren zo het achterste mini-robotgedeelte. Nu stroomt de vloeistof in de balg: de "accordeon" ontvouwt zich en duwt het hoofd naar voren. De worm rekt zich letterlijk uit en beweegt zijn voorste deel verder in het bot.
De boor, die aan de kop is bevestigd, freest de weg vrij. Nu is het achterste deel vastgedraaid, vergelijkbaar met een levende worm: om dit te doen, worden de kussens opgeblazen aan het voorste deel en houden deze vast terwijl de hydraulische vloeistof uit de rugkussens ontsnapt. De pijpen zuigen nu ook de vloeistof uit de balg. Hij trekt zich samen en sleept het achterste deel achter zich. Beetje bij beetje werkt Niliboro zijn weg vooruit. »De richting waarin de robot moet bewegen, kan worden aangepast via de kussens aan de voorkant. Als hij bijvoorbeeld naar links draait, vullen we het linkerkussen minder strak dan de anderen en kantelt de robot naar de linkerkant, "zegt Karstensen.
Eerste prototype ontwikkeld
In het laboratorium en later in de operatiekamer wordt het pad dat Niliboro maakt nauwlettend gevolgd: via een elektromagnetisch volgsysteem, of kortweg EMT, ontwikkeld door collega's van de Technische Universität Darmstadt. Bovendien maakt een computertomograaf sporadisch foto's en controleert de positie.
De onderzoekers hebben al een eerste prototype gebouwd. Op dit moment is hij vijf keer groter dan de geplande definitieve versie. Voorlopig bestaat het alleen uit het voorste deel en de balg, dus het hart ervan. Beetje bij beetje willen de wetenschappers het prototype optimaliseren en uitbreiden. Is de complete technologie, dan zou Niliboro moeten krimpen tot zijn uiteindelijke grootte. De onderzoekers hopen dat de artsen over twee jaar de mini-robot voor het eerst kunnen testen.