Hologrammen maken hersenoperaties veiliger

Automatische gegenereerde hologrammen uit hersenscans kunnen in de toekomst hersenoperaties preciezer, sneller, veiliger en minder belastend voor patiënten maken. In het UMC Utrecht wordt eraan gewerkt om deze Augmented Reality (AR)-techniek tijdens operaties te kunnen gebruiken. Nu wordt de techniek al ingezet door chirurgen ter voorbereiding op operaties en bij het informeren van patiënten.

Een hologram is een driedimensionale afbeelding die bijvoorbeeld kan worden vertoond via een 3D-bril, tablet of smartphone. Neurochirurg in het UMC Utrecht Tristan van Doormaal en zijn team werken aan deze 3D-technieken om hersenoperaties beter te kunnen voorbereiden en uit te voeren. Tristan: “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.”

Automatisch omzetten beeld
Een belangrijke stap in het kunnen projecteren van een hologram tijdens een hersenoperatie, is de voorbereiding van het beeld. Tristan: “Het hologram moet natuurlijk alleen de nuttige informatie overzichtelijk tonen. 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.”

Techniek als hulmiddel
Een uitdaging is nog dat het hologram met grote precisie op zijn plek moet blijven zweven. En een arts kan ook niet tegelijkertijd door een 3D-bril én een microscoop, die nodig is bij hersenoperaties, kijken. Aan oplossingen hiervoor wordt nog gewerkt. Tristan: “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.”

Informeren patiënten
Hersenchirurgen in het UMC Utrecht gebruiken nu al hologrammen om operaties voor te bereiden en patiënten goed te informeren. “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”, licht Tristan toe.

Augmedit
Het 3D-team in het UMC Utrecht werkt samen met start-up Augmedit BV. Recent ontving Augmedit een Eurostars subsidie van de Europese Commissie voor een project van 1 miljoen euro om het gebruik van automatische hologrammen tijdens een operatie verder praktisch mogelijk te maken. Tristan: “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.”