Onderzoekers van het onderzoeksinstituut MIRA van de Universiteit Twente, het Universitair Medisch Centrum Sint Radboud en andere instellingen ontwikkelen een uiterst gedetailleerd computermodel van het spier-skelet systeem van de onderste helft van het menselijk bewegingsapparaat. Chirurgen kunnen het gebruiken om hun operaties beter voor te bereiden en zelfs om ze vooraf te ‘oefenen’ in Virtual Reality. Het model kan voor elke patiënt gepersonifieerd worden. Onlangs kregen de onderzoekers een Europese subsidie van 3 miljoen euro voor de ontwikkeling.
Bij patiënten 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 patiënt te verhogen. Chirurgen bepalen doorgaans de
plaats waar ze de spier verbinden op basis van intuïtie en
ervaring. Momenteel bestaan er namelijk geen geschikte modellen die
goed kunnen 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
Onderzoekers van onder meer de Universiteit Twente ontwikkelen
nu een model dat nauwkeurig kan berekenen wat de beste plaats en
manier is om de spier te verbinden. Dit model wordt met behulp van
een MRI-scan gepersonifieerd, zodat een uniek model voor een
specifieke patiënt ontstaat. Met behulp van Virtual Reality en het
gepersonifieerde model kan de chirurg de operatie vooraf beter
plannen. Zo kan het systeem zelf bepalen wat de beste plaats is om
een spier te verbinden en wat de gevolgen zijn van specifieke
keuzes. Desgewenst kan de chirurg de operatie zelfs al een keer
vooraf virtueel oefenen.
Om ervoor te zorgen dat de optimale locatie van spieraanhechting
ook daadwerkelijk bij de patiënt kan worden toegepast, wordt het
computermodel gekoppeld aan een computernavigatiesysteem dat
tijdens de operatie wordt gebruikt. De onderzoekers vergelijken het
systeem met een navigatiesysteem in de auto. Het systeem geeft de
chirurg precies aan waarheen bepaalde spieren moeten worden
verplaatst om het spier-skelet systeem van de patiënt te
optimaliseren.
Met het systeem kunnen volgens de onderzoekers op termijn in
Nederland jaarlijks enkele honderden patiënten, die een relatief
ingrijpende operatie ondergaan, worden geholpen.
Volgens onderzoekers prof. dr. ir. Nico Verdonschot en prof. dr.
ir. Bart Koopman is de kracht van het onderliggende spier-skelet
model de nauwkeurigheid; het model is ongeveer vijf keer
nauwkeuriger 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 (terwijl bestaande
modellen zijn samengesteld uit delen van verschillende lichamen).
Van deze ene persoon zijn de spieren, botten, aanhechtingen en
pezen tot in het kleinste detail in kaart gebracht en
gedigitaliseerd. De consistente dataset vormt de basis van het
model, maar voor iedere patiënt wordt het met behulp van een
MRI-scan gepersonifieerd, zodat een uniek model voor die persoon
ontstaat.
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 initiatief van het project ligt bij onderzoekers van de
Universiteit Twente. Ze werken samen met 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. (België).
Het samenwerkingsverband heeft onlangs een aanzienlijke Europese
subsidie van 3 miljoen euro binnengehaald. Hiervan gaat bijna 1
miljoen euro naar onderzoek aan de UT. Het verband is
een onderdeel van het samenwerkingsprogramma voor Minimal
Invasive Treatment expert Centre (MITeC) van de UT en
UMCN.
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.
Voor meer informatie kun je contact opnemen met één van onderstaande personen:
