Meer begrip van kiezen trekken door robot

Bij de één breekt het zweet uit, voor de ander is het een regelrechte nachtmerrie: een tand of kies laten trekken. Maar niet alleen patiënten, ook studenten tandheelkunde kunnen flink opzien tegen de behandeling. Robotica moet helpen de kenniskloof te dichten.

Een getrokken kies

Het probleem voor de studenten zit ‘m in de voorbereiding, vertelt kaakchirurg Tom van Riet van het Amsterdam UMC. De mogelijkheden om te leren en te oefenen zijn namelijk beperkt: ‘Studenten tandheelkunde kunnen al hun behandelingen, zoals gebitsreiniging of gaatjes vullen, uitgebreid en goed oefenen op kunstmateriaal of zelfs in 3D-simulatoren. Voor extracties bestaan zulke kwalitatief goede oefenmethodes niet. In het lesboek staat in een klein stukje tekst dat je de tand of kies heen en weer moet bewegen of draaien. Veel meer is het niet. Er bestaan wel plastic kaakjes om te oefenen, maar deze zijn vaak totaal onvergelijkbaar met de werkelijkheid.’ 

Tanden trekken eeuwenoud

De reden is dat we te weinig weten over deze behandelingen: ‘Tanden trekken is al zo oud als de weg naar Rome. 2.000 jaar geleden werd het al beschreven. Het is één van de meest uitgevoerde chirurgische handelingen ter wereld. Toch is er, gek genoeg, maar heel weinig over bekend’, legt Van Riet uit. ‘De wetenschappelijke ontwikkeling op dit gebied heeft vrijwel stil gestaan.’

Complexe handeling

Onderwijs geven is bovendien lastig, omdat het een complexe motorische handeling betreft: ‘Het is lastig in woorden uit te leggen wat je precies doet als je een tand trekt. We noemen het tanden ‘trekken’, maar het gaat eigenlijk meer om duwen’, legt de kaakchirurg uit. ‘Elk gebit of elke tand of kies is bovendien anders. Je hebt veel ervaring nodig om aan te voelen welke aanpak wanneer werkt.’ Vaak oefenen helpt, maar wordt steeds lastiger door verbetering van de tandheelkunde zelf, met name in ontwikkelde westerse landen: ‘Door de grote aandacht voor preventie worden er steeds minder tanden getrokken. Studenten krijgen minder mogelijkheden om te oefenen.’

Bij de aanvraag voor een beurs is een goed idee evenveel waard is als een pak roze koeken

De oplossing voor dit probleem komt uit een totaal ander vakgebied. Van Riet heeft contact gezocht met Jens Kober, onderzoeker cognitive robotics aan de TU Delft. Kober: ‘Ik was zelf niet met dit onderwerp bezig, maar vond het een leuke uitdaging. Onderzoek binnen robotica gaat vaak om toepassingen in de industrie of agrofood. Dit is echt iets anders. En juist robotica kan veel bijdragen aan een oplossing voor dit probleem.’

Robot aangewezen tool

‘In eerste instantie willen we leren wat er tijdens die extracties gebeurt en die kennis gebruiken om het onderwijs te verbeteren.’ Dan gaat het om het meten van bewegingen van de behandelaar en de tang, de krachten die worden uitgeoefend op de tand of kies en de richting daarvan, legt Kober uit. Maar hoe doe je dit? ‘De mond is klein. Er is er geen plek om sensoren te plakken op de tang of hand van de behandelaar. Om krachten te meten moet je de kaak fixeren. Dat is bij een behandeling op een patiënt niet mogelijk.’

Meten met infrarood is een mogelijkheid, maar daarbij bestaat een onnauwkeurigheid van enkele millimeters, zegt Van Riet. ‘Het gaat juist om die minuscule bewegingen waarop je wilt kunnen inzoomen.’ Kober: ‘Juist als het gaat om accuratesse, precisie en reproduceerbaarheid is een robot de aangewezen tool om dit soort metingen te doen.’

Robotarm meet beweging

De wetenschappers onderzoeken de behandeling met een op een robotarm gefixeerde tang, waarmee 185 tanden en kiezen zijn getrokken uit de kaken van aan de wetenschap beschikbaar gestelde lichamen. De robotarm meet de bewegingen van een ervaren kaakchirurg, een krachtmeter meet de uitgeoefende krachten. ‘We hopen met behulp van algoritmes patronen te kunnen zien in de gehanteerde aanpak bij een bepaald type tand. Daarnaast kijken we of die aanpak verschilt als er bijvoorbeeld grote vullingen aanwezig zijn en of de gezondheid van het tandvlees de methode beïnvloedt. We slaan zo twee vliegen in één klap: we verbeteren het onderwijs én we leren te voorspellen of een behandeling erg lastig gaat worden. De opgedane kennis kan gebruikt worden om een jonge tandarts bijvoorbeeld te adviseren door te sturen naar een kaakchirurg in plaats van zelf behandelen’, zegt Kober.

De opstelling met de robotarm waarmee het onderzoek is uitgevoerdDe opstelling met de robotarm waarmee het onderzoek is uitgevoerd

Op korte termijn hopen de onderzoekers nieuw onderwijsmateriaal te ontwikkelen, bijvoorbeeld 3D-animaties die inzichtelijk maken wat er nu precies tijdens een behandeling gebeurt. Op lange termijn zou een simulator kunnen worden ontwikkeld: ‘Ik kan me voorstellen dat een student bepaalde bewegingspatronen leert door deze in een simulatieomgeving te kopiëren en door middel van haptische feedback vervolgens ervaart welke krachten daarbij horen. Maar het duurt nog wel een paar jaar voordat zoiets beschikbaar wordt’, zegt Kober.

Financiering lastig

Financiering vinden voor dit onderzoeksidee was niet makkelijk, vertellen de onderzoekers. ‘Er zijn niet veel grote calls op het gebied van tandheelkunde of de verbinding van dit vakgebied met robottechnologie. We merkten dat we ons met dit onderzoek op nieuw terrein begeven; we combineren een eeuwenoude chirurgische methode met de allernieuwste technologie’, zegt Van Riet.

Een eerdere aanvraag voor het idee binnen het Open Technologieprogramma werd niet gehonoreerd. In 2018 kreeg het onderzoeksvoorstel financiering binnen Open Mind. ‘Eerder is me bij de aanvraag voor een beurs vertelt dat een goed idee evenveel waard is als een pak roze koeken. Je moet eerst data hebben om te laten zien dat je onderzoek ook echt iets gaat bijdragen. Je concurreert met grote reeds lopende projecten, die zichzelf al hebben bewezen. Met de honorering binnen het Open Mind-programma hebben we de mogelijkheid gekregen om ons idee meer te laten worden dan alleen een idee én een sterke basis te leggen voor nieuw onderzoek.’

Leren van de robot

De reacties uit de tandheelkundige wereld zijn over het algemeen positief, zegt Van Riet. ‘Al krijg ik van de oudste generatie wel eens de bezorgde vraag wanneer de robots het gaan overnemen. Ik leg dan uit dat het niet het doel is om de robot zelfstandig kiezen te laten trekken, maar dat we juist van ‘m willen leren van de robot om onszelf beter te kunnen maken.’ En de patiënten? ‘Die zijn er erg blij mee. Zij vinden over het algemeen dat een student niet lang genoeg kan oefenen, voordat ze deze behandelingen in het echt mogen doen’, zegt Van Riet lachend.

'Oefenrobot voor tandartsstudent' werd in 2018 gehonoreerd binnen het Open Mind-programma. Ronde 2020 is tot 8 september open voor aanvragen.

Meer informatie