De MRI-gestuurde robot van Vincent Groenhuis (UT) verhoogt precisie bij borstbiopsie

Het afnemen van biopsieën bij verdenking van borstkanker gebeurt momenteel middels een handgestuurd proces, dat precisie mist en foutgevoelig is. Vincent Groenhuis, postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit Twente (UT), ontwikkelde een oplossing: een MRI-gestuurde robot die uiterst nauwkeurig monsters van het borstweefsel afneemt. “Ik stond op het punt op te geven.”

1 op de 7 vrouwen krijgt borstkanker. Jaarlijks ondergaan tienduizenden vrouwen in Nederland een borstbiopsie, vaak nadat afwijkingen zijn gezien op een MRI-scan. Dat gebeurt momenteel met een handgestuurde naald. De arts gebruikt een rooster en moet precies prikken op de aangegeven punten. Wanneer de naald niet goed gepositioneerd is of als de patiënt beweegt, kan het misgaan. Dan is er een tweede biopsie nodig, en dat kost tijd en energie.

Precisie in borstbiopsieën: hoe een robot het verschil maakt

Tijd voor verbetering, dacht Groenhuis, postdoctoraal onderzoeker bij de groep Robotics and Mechatronics aan de UT. Hij bedacht elf jaar geleden binnen het zogeheten Sunramproject een concept voor een robot in een MRI-scanner die nauwkeurig weefselmonsters kan afnemen. “Het begon met een samenwerking tussen mijn professor, een arts en een ondernemer, en leidde - na veel trial-and-error - tot een werkbaar prototype”, steekt hij van wal. Hij ontwierp een robot die werkt met 3D-geprinte plastic motoren, werkend op lucht, zodat deze geen invloed heeft op het magneetveld van de MRI. Groenhuis experimenteerde met verschillende varianten van de motoren en patenteerde er uiteindelijk twee.

Zijn robot biedt aanzienlijke verbeteringen in de nauwkeurigheid van de biopsieprocedure. Radiologen kunnen de naald met veel precisie aansturen en de tumor exact lokaliseren op de MRI-scan. “Bovendien,” voegt Groenhuis toe, “kunnen we er op den duur ook behandelingen mee uitvoeren, zoals het inspuiten van medicijnen of het behandelen van de tumor door verhitting of bevriezing.”

Doorbraak na tegenslag: ‘Ik gaf bijna op’

De grootste uitdaging binnen het project was het ontwerpen van luchtdichte cilinders, vertelt de onderzoeker. “Cilinders zijn doorgaans rond, omdat die vorm de druk beter vasthoudt. Maar ronde cilinders zijn lastig te produceren met lasersnijden of 3D-printen. Daarom koos ik voor een vierkante variant. Het bleek echter een enorme uitdaging om ze luchtdicht te krijgen. Ik stond op het punt op te geven, omdat niets leek te werken. Uiteindelijk, met een beetje geluk, ontdekte ik de perfecte combinatie van materialen die het probleem oploste."

Van lab naar praktijk: de route naar commercieel succes

De onderzoeker heeft enkele patenten op zijn naam staan, waaruit een spin-off is voortgekomen: Machnet Medical Robotics. “Machnet gaat de technologie voor de MRI-gestuurde borstbiopsie nu verder commercialiseren. Ik zie ze regelmatig, maar heb enkel een informele, adviserende rol.” Het bedrijf telt inmiddels 39 werknemers en heeft al veel investeerders aangetrokken uit onder meer India en Canada.

De komende jaren richt de spin-off zich op het verder ontwikkelen van het bestaande prototype tot een gecertificeerd medisch hulpmiddel. Dit proces omvat het uitvoeren van uitgebreide testen en het doorlopen van de noodzakelijke procedures om het apparaat te laten voldoen aan de strenge eisen voor de medische markt.

Robots en medische innovaties: de passie van Vincent Groenhuis

Naast de biopsierobot heeft Groenhuis ook bijgedragen aan vele andere medtechprojecten, zoals een beeldgestuurde medische robotica voor blaaskankerdiagnose. Had de onderzoeker altijd al interesse in robots? “Niet specifiek in robots. Maar als kind al, haalde ik oude lampen en radio’s uit elkaar om te ontdekken wat erin zat.”

Die nieuwsgierigheid naar technologie is nooit verdwenen. “Als ik naar bed ga, denk ik vaak na over technologische problemen uit mijn onderzoek. Wat is de beste geometrie voor de motor? Welke wiskundige formule moet ik toepassen? Ik ben altijd op zoek naar oplossingen.” Het blijft overigens niet alleen bij ideeën. “Thuis heb ik vijf 3D-printers staan, die ik zowel voor professioneel als voor persoonlijk gebruik inzet.” Daarmee print hij bijvoorbeeld ringen, bitcoinmunten in goudkleurig filament, of keukengerei.

Nog meer robots

Het werk van Groenhuis is nog lang niet af. Hij heeft zich inmiddels gestort op een nieuw project, waarin hij werkt aan een robot van groter formaat. “Want zo kan de robotarm een groter deel van het lichaam bereiken. Dit kan handig zijn als je in een willekeurig orgaan een mogelijke tumor vindt die je alleen op MRI kunt zien en niet uit de losse pols kan onderzoeken of behandelen. Ik voelde dat het tijd werd voor iets nieuws. Het publiceren van nieuwe wetenschappelijke artikelen wordt steeds moeilijker als je jarenlang aan hetzelfde project werkt. Daarom wil ik nu een robot ontwikkelen met een andere type motor: een grotere met transmissie. Ik hoop hiermee nieuwe doorbraken te realiseren.”

Daarnaast blijft de assistant professor enthousiast doorgaan met studenten begeleiden. “Het is voor mij heel belangrijk om mijn kennis en ervaring over te dragen. Studenten helpen mij trouwens ook weer met mijn nieuwe project. Dus dat is mooi meegenomen” (lacht).

Dankzij Anton van Zanten’s ESP vliegen auto’s niet meer uit de bocht

In de serie Innovatie Maestros bespreken we innovaties uit ons kikkerlandje die de techwereld op de kop zetten. Vandaag: uitvinder Anton van Zanten over ESP.