Door een combinatie van laser- en beeldvormingstechnologie met AI, heeft een onderzoeksteam in het Duitse Jena een innovatieve endoscoop kunnen ontwikkelen. Met deze AI-geleide endoscoop kunnen chirurgen tijdens een tumoroperatie nog nauwkeuriger, en in realtime, tumorweefsel verwijderen.
Tijdens het operatief verwijderen van een tumor in de endeldarm is het uitermate belangrijk dat all het tumorweefsel verwijderd wordt, met zo min mogelijk – bij voorkeur helemaal geen – schade aan het gezonde weefsel rondom de tumor. Door een scan te maken kan de chirurg weliswaar zien waar de tumor precies zit, maar pas na de operatie wordt, met een nieuwe scan, duidelijk hoe goed de ingreep geslaagd is. Er zijn wel al technologische oplossingen die chirurgen kunnen ondersteunen tijdens de operatie, zoals een in Nederland ontwikkeld 3D-navigatiesysteem, maar de Duitse innovatie is voor zover bekend de, of een van de, eerste oplossingen waarbij in realtime het resultaat van de operatie zichtbaar wordt.
Licht combineren met AI
Een team van het Leibniz Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena heeft in samenwerking met de Friedrich Schiller Universiteit (FSU), het Universitair Ziekenhuis Jena en het in dezelfde stad gevestigde Grintech een innovatieve oplossing voor dit probleem ontwikkeld: een endoscoop die wordt aangedreven door licht en kunstmatige intelligentie detecteert nauwkeurig de grenzen van tumoren, zonder gebruik te maken van kleurstoffen.
“Onze technologie combineert verschillende optische beeldvormingsmethoden als onderdeel van een multimodale beeldvormingsaanpak om de chemische en structurele eigenschappen van weefsel in realtime te analyseren. Hierdoor kunnen we tumorgrenzen met hoge precisie identificeren”, vertelt prof. dr. Jürgen Popp. Hij is de wetenschappelijk directeur van het Leibniz IPHT en directeur van het Instituut voor Fysische Chemie aan de Universiteit van Jena, die met zijn team al meer dan tien jaar aan de technologie werkt. Het systeem zorgt ervoor dat chirurgen in realtime informatie ontvangen over het tumorweefsel. Zo kunnen ze tijdens de operatie beslissen welk weefsel nog wel, maar vooral ook welk weefsel niet verwijderd hoeft te worden.
Integratie van diagnose en behandeling
Uniek aan deze nieuwe technologie is de integratie van diagnose en behandeling in één enkel apparaat. Een ingebouwde femtosecond laser verwijdert nauwkeurig ziek weefsel terwijl het omliggende gezonde weefsel gespaard blijft. “Het 'zien en behandelen' principe is een belangrijke vooruitgang, omdat het chirurgie veiliger maakt en de kans op herstel van patiënten verbetert,” zegt Prof. Dr. Orlando Guntinas-Lichius, directeur van de afdeling Otolaryngologie van het Universitair Ziekenhuis in Jena, Duitsland, en co-auteur van het onderzoek.
Voor de chirurgen betekent dit dat tumoren preciezer en effectiever verwijderd kunnen worden en het gezonde weefsel behouden blijft. Daarmee wordt ook de kans op vervolgoperaties een stuk kleiner. Dat is niet alleen een groot voordeel voor de werkdruk van deze chirurgen, maar vooral ook voor de patiënt die niet opnieuw een zware operatie hoeft te ondergaan.
De innovatieve endoscoop, met de procedure waarbij de behandeling en diagnostiek geïntegreerd zijn, is al met succes getest in preklinische studies op weefselmonsters van 15 patiënten. De technologie toonde een nauwkeurigheid van 96 procent bij het identificeren van tumorweefsel en bereikte een ongekend niveau van precisie bij het verwijderen ervan.
Enkele weken geleden werd ook in Nederland een bijzondere innovatie voor, in dit geval, uiterst precieze bestraling van tumoren in de endeldarm. Met de Maastro Rectal Applicator kunnen tumoren in dat deel van het lichaam straks met veel meer nauwkeurigheid – direct ‘op de tumor – en hogere intensiteit bestraald worden.
Ontwikkeling en klinische toepassing
Een belangrijke bijdrage aan de ontwikkeling van de technologie voor de nieuwe endoscoop werd geleverd door Grintech, een bedrijf uit Jena, Duitsland, dat uiterst precieze geminiaturiseerde optische componenten voor de endomicroscoop ontwikkelde en deze samenvoegde tot een compleet applicatorsysteem. Dit maakt gedetailleerde visualisatie van weefselstructuren en hun chemische samenstelling mogelijk met dezelfde kwaliteit als grote laboratoriummicroscopen.
De ontwikkeling van deze technologie maakt deel uit van het TheraOptik project. De technologie wordt momenteel preklinisch getest. De volgende stap is een klinisch onderzoek met een grotere groep patiënten. “Ons doel is om deze op licht gebaseerde methode binnen een paar jaar tot een standaardinstrument in de kankerchirurgie te maken,” zegt Prof. Popp. Op de lange termijn zou de technologie ook kunnen worden toegepast op andere medische gebieden zoals dermatologie of neurochirurgie.
