Uniek computermodel voor reconstructieve chirurgie

0
262

Onderzoekers van het onderzoeksinstituut MIRA van de Universiteit Twente en het Universitair Medisch Centrum St Radboud ontwikkelen samen met andere instellingen een uiterst gedetailleerd computermodel van het spier-skeletsysteem van de onderste helft van het menselijk bewegingsapparaat. Chirurgen kunnen op termijn het computermodel gebruiken om hun operaties beter voor te bereiden en ze zelfs vooraf te `oefenen’ in Virtual Reality. Het model kan aangepast worden aan de situatie van iedere individuele patient. De onderzoekers kregen onlangs een Europese subsidie van 3 miljoen euro voor de verdere ontwikkeling van het model.

Bij patienten die een deel van een bot en spiermassa moeten missen als gevolg van een tumor of bij wie heupprothesen worden gereviseerd, worden soms spieren omgelegd om zo het functionele vermogen van de patient te verhogen. Chirurgen bepalen de plaats waar ze de spier aan het bot verbinden meestal op basis van intuïtie en ervaring. Momenteel bestaan er namelijk geen geschikte modellen die goed voorspellen hoe de spier na de operatie of de revalidatie functioneert. Ook is vaak onduidelijk of iemand nog op een normale manier zal kunnen lopen na de operatie.

Uniek model

Het onderzoek wordt gecoördineerd door prof. dr. ir Nico Verdonschot, die zowel aan het UMC St Radboud als de Universiteit Twente is verbonden. Verdonschot: “We ontwikkelen met behulp van MRI-beelden een model dat voor iedere afzonderlijke patient nauwkeurig berekent wat de beste plaats is om de spier te verbinden. Zo ontstaat telkens een uniek model voor de betreffende patient. Met behulp van Virtual Reality en het gepersonifieerde model kan de chirurg de operatie vooraf beter plannen, de beste aanhechtingsplaats bepalen en vooraf ook zien wat de gevolgen zijn van specifieke keuzes. De chirurg kan de operatie zelfs al een keer virtueel oefenen.”

Om ervoor te zorgen dat de optimale locatie van spieraanhechting ook daadwerkelijk bij de patient is toe te passen, wordt het computermodel gekoppeld aan een computernavigatiesysteem dat tijdens de operatie wordt gebruikt. De onderzoekers vergelijken het systeem met een TomTom. Het systeem geeft de chirurg precies aan waarheen bepaalde spieren moeten worden verplaatst om het spier-skeletsysteem van de patient te optimaliseren. Met het systeem kunnen volgens de onderzoekers op termijn in Nederland jaarlijks enkele honderden patienten worden geholpen, die een relatief ingrijpende operatie ondergaan.

Of de modelvoorspellingen valide zijn zal worden gecontroleerd door patienten voor en na een operatie (uitgevoerd bij de afdeling Orthopedie van prof. dr. René Veth) aan functionele metingen te onderwerpen (bij de afdeling Revalidatiegeneeskunde van prof. dr. Sander Geurts), zodat het effect van de operatie kan worden gekwantificeerd en te vergelijken is met de modellen.

Volgens prof. dr. ir. Nico Verdonschot en prof. dr. ir. Bart Koopman, hoogleraar biomedische werktuigbouwkunde aan de Universiteit Twente, kan het onderliggende spier-skeletmodel ongeveer vijf keer nauwkeuriger zijn dan bestaande modellen. Uniek is dat de basis van het systeem bestaat uit één consistente dataset. Dat houdt in dat het lichaam van één persoon als basis is gebruikt. Van deze ene persoon zijn de spieren, botten, aanhechtingen en pezen tot in het kleinste detail in kaart gebracht en gedigitaliseerd.

Subsidie

Het model wordt ontwikkeld onder de naam TLEMsafe, waarbij TLEM staat voor Twente Lower Extremity Model. Het is een model voor het onderlichaam, maar de aanpak kan uiteindelijk ook worden gebruikt voor andere delen van het lichaam.
Het project is een samenwerkingsproject van de Universiteit van Twente, het Universitair Medisch Centrum St Radboud (Nijmegen), de universiteit van Warschau (Polen) en de bedrijven Brainlab A.G. (Duitsland), Anybody Technology A/S (Denemarken) en Materialise N.V. (Belgie).

Het samenwerkingsverband heeft onlangs een aanzienlijke Europese subsidie van 3 miljoen euro binnengehaald. Hiervan gaat bijna 1 miljoen euro naar onderzoek aan de UT en 600.000 euro naar het UMC St Radboud.

Over vier jaar verwachten de onderzoekers dat hun model gereed is. Daarna volgen klinische tests. Wel denken de onderzoekers dat er voor die tijd al deeloplossingen in de praktijk gebruikt kunnen worden.