Virtuele ontwerpmethode vergemakkelijkt ontwikkeling van nieuwe medische instrumenten

Wil een chirurg een tumor weghalen, dan kan hij dat soms ook zonder een incisie te maken, maar door zijn instrumenten via een natuurlijke lichaamsopening naar binnen te brengen. Een tumor bij de hypofyse - een klier in het hoofd onder de hersenen – kan hij bijvoorbeeld weghalen via de neus.

Om dat mogelijk te maken, zijn speciale instrumenten nodig. De huidige instrumentatie limiteert de chirurg nog te veel en daarom wordt er aan de TU Delft onderzoek gedaan naar zogenaamde multi-vertakte instrumenten. Die hebben een schacht met twee of meer vertakkingen die het de chirurg mogelijk moeten maken tweehandige taken uit te voeren, zoals het leggen van knopen of het maken van hechtingen.

Het probleem bij het ontwikkelen van dergelijke instrumenten, is dat ontwerpers vaak te veel vrijheidsgraden in de prototypes inbouwen. De prototypes van de instrumenten zijn daardoor te complex om te besturen, waar de voordelen van de instrumenten vaak niet tegen opwegen. Het gevolg daarvan is dat veelbelovende instrumenten vaak blijven steken in het stadium van het prototype.

Ewout Arkenbout van de TU Delft vond daar een oplossing voor. Hij ontwikkelde een virtuele ontwerpmethode – gesture based design - waarmee instrumenten al in de ontwerpfase te evalueren en bij te sturen zijn, dus nog voor er een duur prototype van wordt gemaakt. Bij de methode worden hand- en vingerbewegingen in een testopstelling live gemeten met  sensoren en meteen gekoppeld aan virtueel gesimuleerde instrumentenbewegingen. Door die koppelingen virtueel uit te proberen en te evalueren, kan uiteindelijk een prototype worden gemaakt dat veel eenvoudiger te besturen is en meer kans maakt om ook echt gebruikt te worden.

Arkenbout en chirurgen van het LUMC en het AMC testten het systeem al met succes uit.