Het UMC Utrecht werkt aan een oplossing om AR-technologie, augmented reality, in te zetten tijdens hersenoperaties. Met behulp van automatisch gegenereerde hologrammen uit hersenscans kunnen hersenoperaties preciezer, sneller, veiliger en minder belastend voor de patiënt gemaakt worden. Deze techniek wordt momenteel al ingezet bij de voorbereiding van operaties en bij het informeren van patiënten.
Tristan van Doormaal, neurochirurg in het UMC Utrecht, werkt met zijn team aan een oplossing om 3D-technieken in te zetten tijdens zowel de voorbereiding als de uitvoering van hersenoperaties. De hologrammen die daarvoor gegenereerd worden, vanuit hersenscans, worden via een 3D-bril weergegeven.
“Met een hologram tijdens een operatie via een 3D-bril, gelinkt met het hoofd van de patiënt, kunnen we uiteindelijk exacter navigeren en gevaren zien. Bijvoorbeeld waar precies een bloedvat achter een hersentumor zit of waar we een drain kunnen plaatsen, zonder belangrijke delen in de hersenen te raken. Dit maakt operaties veiliger en sneller en dus minder belastend voor patiënten”, vertelt Tristan.
Beelden omzetten in hologram
Om dit te kunnen realiseren is de voorbereiding van de beelden cruciaal. Die moet zo ingeregeld worden dat het mogelijk wordt de hologrammen tijdens een hersenoperatie te kunnen projecteren. Het is belangrijk dat in de beelden alleen voor de chirurg nuttige informatie getoond wordt.
Een belangrijke voorwaarde binnen het project was ook dat de 3D-beelden voor de hologrammen automatisch gegenereerd worden. Wanneer een chirurg dit, als voorbereiding op de operatie, zelf zou moeten doen, dan zou hij (vele) uren achter de computer zitten. Tijd die hij niet heeft.
"Daarom hebben we gerealiseerd dat we 2D-beeld van een MRI- of CT-hersenscan automatisch kunnen ombouwen naar 3D-beeld. Chirurgen hebben immers niet de tijd om zelf uren op de computer te tekenen. Bij het ombouwen van het beeld is het onder andere belangrijk dat alle verschillende weefsels op 2D-beeld, zoals hersenen, bot, tumorweefsel en hersenvocht, goed automatisch herkend worden en los van elkaar kunnen worden weergegeven. Een chirurg kan zo snel een hologram maken dat alleen de nodige informatie geeft. Om de 3D-informatie veilig op te kunnen slaan en te kunnen bewerken, hebben we een cloud-oplossing gebouwd. Een 3D-bril, 3D-scherm of smartphone kan deze informatie direct uit de cloud inlezen en het hologram tonen”, aldus Tristan.
Praktische uitdagingen
De toepassing van de AR-techniek in de praktijk kent nog een aantal uitdagingen. Zo is het tijdens een operatie belangrijk dat het hologram exact op de juiste plek moet blijven 'zweven'. Daarnaast is het voor een arts of chirurg ook niet mogelijk om tegelijkertijd door een 3D-bril én een microscoop te kijken. Het team van Tristan werkt op dit moment nog aan het oplossen van deze uitdagingen.
“De crux is dat we niet alleen kijken naar wat er technisch mogelijk is, maar dat we analyseren wat echt het probleem is in de operatiekamer per soort operatie. We bekijken dus alle problemen vanuit de patiënt: hoe kunnen we de uitkomst beter maken? De techniek is daarbij een hulpmiddel en geen doel op zich”, licht Tristan toe.
De hologrammen worden op dit moment wel al gebruikt voor het informeren van patiënten die een hersenoperatie moeten ondergaan. “Tweedimensionale zwart-wit hersenscans zijn voor een patiënt logischerwijs moeilijk te begrijpen. 3D-beeld voegt letterlijk een dimensie toe. Met een hologram krijgen patiënten een duidelijk beeld waar een tumor zich bijvoorbeeld precies in hun hersenen bevindt en langs welke bloedvaten of zenuwen deze loopt. Dit geeft inzicht in de situatie en maakt de verschillende behandel(on)mogelijkheden beter bespreekbaar”, vertelt Tristan.
Samenwerking met Augmedit
Voor het hologram-project werkt het team van het UMC Utrecht ook samen met Augmedit BV. Deze startup ontving onlangs een EC-subsidie van 1 miljoen euro om het gebruik van automatische hologrammen tijdens een operatie verder praktisch mogelijk te maken.
“Alles wat we in het UMC Utrecht op het gebied van 3D-technieken bij hersenoperaties uitgevonden hebben, willen we breed toepasbaar maken en via deze startup beschikbaar maken voor ziekenhuizen wereldwijd. Vanzelfsprekend kunnen deze technieken in de toekomst ook gebruikt worden voor andere soorten operaties, zoals kaak-, orthopedische- en oncologische operaties. De mogelijkheden zijn eindeloos”, aldus Tristan.
Vorig jaar werd in het ETZ al succesvol getest met het inzetten van hologrammen als voorbereiding op een operatie. Daarvoor was speciale software ontwikkelt die een lichaamsdeel automatisch herkent en daar een hologram over projecteert. Daardoor kan de chirurg in het lichaamsdeel kijken, zonder te snijden.
