Onderzoekers hebben een 3D-printer ontwikkeld die tijdens een operatie rechtstreeks nieuw weefsel kan aanmaken in de keel van een patiënt. Het apparaat is niet dikker dan een balpen.
Duizenden mensen krijgen elk jaar te maken met klachten aan hun stem. Vaak gaan die vanzelf over, maar in sommige gevallen, bijvoorbeeld wanneer een patiënt te maken heeft met poliepen of ontstekingen, moet chirurgisch worden ingegrepen.
Het probleem hierbij is dat bij 5 tot 18 procent van de patiënten na zo’n operatie littekenweefsel ontstaat. Dat maakt de stembanden stijver. Dit littekenweefsel verstoort de trilling die nodig is om geluid te maken waardoor de stem permanent hees blijft of zelfs slechter wordt dan voor de operatie.
Huidige methode geeft artsen niet genoeg controle
Artsen proberen dit vandaag de dag te voorkomen door hydrogel in te spuiten in de stembanden. Deze stof bootst de natuurlijke elasticiteit van het weefsel na en stimuleert de groei van nieuw en gezond weefsel. Het probleem met de huidige injectiemethode is echter dat artsen weinig controle hebben over waar de hydrogel precies terechtkomt. Zo blijft het risico op littekenvorming bestaan.
Onderzoekers aan McGill University in Canada hebben daarom een miniatuur-3D-printer ontwikkeld. Het apparaat bestaat uit twee delen: een flexibele printkop die slechts 2,7 millimeter dik is en een besturingseenheid. Het apparaat in zijn geheel is zo’n 30 centimeter lang. De printkop is zo dun dat hij door de standaard werkbuis past die artsen bij stembandoperaties gebruiken. Artsen blijven tijdens het gebruik van de printer altijd in staat om de stembanden te zien.
Hoe werkt zo’n 3D-printer?
De flexibele arm van de printer bevat drie kabels die door kleine schijfjes lopen. Door de lengte van deze kabels te veranderen, buigt de arm verschillende kanten op. Dwars door het midden van de arm loopt een dun kanaaltje waar de hydrogel doorheen stroomt.
De chirurg stuurt de positie van het mondstuk met een draadloze controller. Met een chirurgische microscoop kijkt die naar de stembanden, beweegt die de printkop naar de juiste plek en spuit die de hydrogel in waar het nodig is. Dit gebeurt allemaal in real-time. Dat betekent dat de arts direct kan reageren op wat er in de keel gebeurt.
Succes bij eerste tests
De onderzoekers hebben de printer met zes verschillende printkoppen getest. De gemiddelde foutmarge was 1,33 millimeter; dat is volgens de onderzoekers in theorie goed genoeg voor de meeste stembandoperaties.
De onderzoekers maakten ook siliconenmodellen van stembanden met verschillende soorten beschadigingen zoals een sulcus (een langwerpige groef), een holte na verwijdering van een poliep en een volledig verwijderde stemband. Bij alle drie konden ze met handmatige besturing de natuurlijke vorm van de stemband nabootsen door lagen hydrogel op elkaar te stapelen.
Nog niet op mensen getest
Het onderzoek heeft wel wat haken en ogen. Allereerst zijn alle testen gedaan op kunstmatige modellen en dus nog niet in levende dieren of mensen. Een ander punt is dat de flexibele arm nog niet stijf genoeg is. Bij contact met weefsel kan de arm vervormen waardoor de controle minder nauwkeurig wordt. De onderzoekers werken aan een betere balans: stijf genoeg om precies te zijn maar zacht genoeg om veilig te zijn en geen schade te veroorzaken. Tot slot is er nog geen rechtstreekse vergelijking gedaan tussen deze printer en de traditionele injectiemethode.
De volgende stap is om te testen hoe de hydrogel zich op lange termijn gedraagt bij dieren en of die daadwerkelijk littekenvorming voorkomt. Die studies zijn volgens de onderzoekers inmiddels van start gegaan.
