Opereren met de ogen

EEN CHIRURG komt snel handen tekort. Zeker wanneer een operatie vraagt om het gebruik van een microscoop. Het is al moeilijk genoeg om turend door een oculair ingewikkelde operatieve handelingen te verrichten, en al helemaal als je daarbij ook nog voortdurend scherp moet stellen. Er is inmiddels op veel manieren geprobeerd om dit probleem op te lossen, zoals besturing via de stem, of met behulp van de mond of kin. Allemaal bleken ze in de praktijk niet te voldoen, bijvoorbeeld omdat ze te langzaam waren.

Volgens Guy Delacrétaz en zijn groep van de École Polytechnique Fédérale de Lausanne was er echter een alternatief: het oog (Opto & Laser Europe, oktober 1999). Het oog is snel en nauwkeurig. Het idee om het oog te gebruiken voor de besturing van instrumenten is overigens niet nieuw. De eerste octrooien voor toepassing van dit principe in militaire vliegtuigen dateren al van het begin van de jaren zestig. Delacrétaz en zijn team hebben zes jaar gewerkt aan een prototype. Zij deden dat samen met het Duitse bedrijf SensoMotoric Instruments, dat zich specialiseert in het ontwikkelen van systemen om oog- of hoofdbewegingen te volgen.

Het hart van het systeem wordt gevormd door een infraroodlampje (LED) en een gevoelige elektronische CCD-camera. Beide zijn geïntegreerd in het oculair van de microscoop. Het beeld dat de camera van het oog opneemt wordt geanalyseerd om het centrum van de pupil te bepalen. Tegelijkertijd wordt de positie van een reflectie op het hoornvlies bepaald. Wanneer de afmetingen van de oogbol bekend zijn, kan uit deze twee posities worden berekend waar het oog naar kijkt. Het betekent dat het systeem voor elke gebruiker apart moet worden afgesteld. Met deze methode wordt alleen de draaiing van de oogbol gemeten, zodat de invloed van hoofdbewegingen wordt geminimaliseerd. Bovendien kan het effect van onverhoedse blikken en allerlei natuurlijke trillingen van het oog netjes worden uitgefilterd. Dat is eenvoudig omdat zulke bewegingen veel sneller zijn dan `gerichte' oogbewegingen. Uiteindelijk wordt de kijkrichting zo'n vijftig keer per seconde bepaald. De operatielaser volgt vervolgens de kijkrichting van het oog.

Aangezien de operatielaser meestal in het infrarode gebied werkt, is deze niet zichtbaar. Ter controle wordt daarom ook een tweede, zichtbare laser in het beeldveld geprojecteerd, die de infrarode laser volgt. Daar omheen wordt de microscoop volautomatisch scherp gesteld, zodat het gebied waar geopereerd moet worden altijd goed in beeld is. Het mooie van het systeem is dat het bij hogere vergrotingen alleen maar nauwkeuriger wordt. In principe kan de rotatie van de oogbol tot op 0,3 graad precies worden bepaald. Dat komt bij een lage vergroting overeen met een nauwkeurigheid van een paar tiende millimeter, maar bij een vergroting van 20x wordt al een resolutie van zeventig micron (een micron is een duizendste millimeter) gehaald. Ten slotte kan de chirurg ook nog eens een display over het microscoopbeeld geprojecteerd krijgen, waarin bijvoorbeeld de hartslag, bloeddruk en temperatuur van de patiënt worden weergegeven. Een met het oog aangestuurde muis, gecombineerd met een voetschakelaar, maakt allerlei handelingen als het ophalen van eerder genomen foto's mogelijk. Deze kunnen dan over het live beeld geprojecteerd worden, om de chirurg een beter idee te geven waar behandeling nodig is. Het systeem is op elke chirurgische microscoop te installeren. Dat hoeft slechts voor één van beide ogen, namelijk het oog dat de `leiding' heeft.

Inmiddels hebben een aantal chirurgen en proefdieren ervaren hoe het instrument werkt. De chirurgen waren tevreden. Onduidelijk is nog hoe het systeem zich houdt wanneer de ogen van de chirurg vermoeid raken en evenmin is duidelijk of het systeem in de klinische praktijk voordelen heeft boven de tot nu toe gebruikelijke werkwijze.

Een voorbeeld van de manier waarop chirurgen met de operatielaser werken is te vinden op de website: http://dmtwww.epfl.ch/oa/Lasertherapeutics/

EG/eyeguided.html