Achtergrond

Virtuele assistent voor de chirurg

Binnen tien jaar opereren alle hersenchirurgen met een ‘mixed reality’ (MR)-bril. Tenminste, dat denkt arts-onderzoeker Fatih Incekara van het Erasmus MC. Met deze MR-technologie kan de chirurg MRI-scans direct op de schedel van de patiënt projecteren en hoeft deze niet steeds de blik af te wenden naar een monitor. En nog een voordeel: zo’n MR-bril is ook nog eens vele malen goedkoper dan de traditionele apparatuur.

‘Je weet pas echt waarom ik zo enthousiast bent over mixed reality als je de bril zelf opzet’, zegt Incekara. Zodra ik de bril opzet, zie ik midden in de kamer een stel hersenen zweven. Door met mijn vingers knijpbewegingen in de lucht te maken worden ze groter en als ik draai met mijn handen, draaien ze mee. Ik kan de virtuele hersenen zelfs vastpakken en verplaatsen. Incekara heeft gelijk: het is een bijzondere ervaring en ik ben zelf ook meteen enthousiast. Wel valt het me op hoe zwaar de bril is en zit hij niet lekker, omdat hij voor mij eigenlijk te groot is.

Toegevoegde werkelijkheid

Deze mixed reality-bril, de HoloLens van Microsoft, is een mix van virtual reality (VR) en augmented reality (AR). Dit betekent dat je realistische 3D beelden in de echte wereld kan laten verschijnen. De HoloLens draait op Windows 10 en heeft 64 GB aan geheugen. Hij heeft 4 camera’s, 4 microfoons en een lichtsensor. Hierdoor kan hij reageren op gesproken commando’s, gebaren en oogbewegingen.

Tumoren verwijderen

Incekara onderzoekt of hij de HoloLens kan gebruiken bij het verwijderen van hersentumoren. Voor de operatie maakt hij op basis van 200 MRI-scans een 3D-model van de hersenen van een patiënt. Dit model laadt hij vervolgens in de HoloLens en die projecteert het model in de operatiekamer op de schedel van de patiënt. Zo kan Incekara zien waar de tumor zich bevindt en dus waar hij een opening in de schedel moet maken.

Normaal gesproken gebruiken chirurgen neuronavigatie om te bepalen waar ze moeten snijden. Bij deze techniek gebruikt de chirurg ook een 3D-model van de hersenen, maar dit model is dan te zien op een computerscherm – dus in 2D – in de operatiekamer. Om dat 3D-model te koppelen aan de hersenen van de patiënt, hangen er twee infraroodcamera’s boven de operatietafel. Deze registreren makkelijk te identificeren punten op de schedel van de patiënt, zoals de oogleden en de neusrug. Deze punten worden dan gecorreleerd aan het 3D-model. Wanneer de chirurg met een aanwijsinstrument een punt aanwijst op de hersenen kan hij op het computerscherm precies zien waar hij zich bevindt in het 3D-model.

HoloLens vs. Neuronavigatie

De HoloLens werkt veel intuïtiever voor chirurgen: ze zien met de MR-bril de MRI-scans direct in 3D op de hersenen geprojecteerd, terwijl ze met neuronavigatie steeds van hun werk moeten opkijken naar een plat plaatje. Omdat ze hun blikdan steeds van hun werk moeten afwenden, maken ze makkelijker fouten. Bovendien kost de HoloLens met € 3.000 maar liefst 100 keer minder dan een neuronavigatiesysteem.

Incekara vergeleek de HoloLens tijdens zijn onderzoek met de klassieke neuronavigatie. Hij gebruikte beide om de locatie op de schedel waar hij een opening moest maken te omcirkelen. De HoloLens week 4 mm af van de neuronavigatie. ‘Dit is voor tijdens een hersenoperatie te veel’, zegt Incekara. ‘Maar voor preoperatieve planning is het acceptabel.’

Tijdens de operatie zelf maakten ze nog gebruik van de gangbare neuronavigatie. Maar als ze de tumor eenmaal hadden gevonden zetten ze de HoloLens weer op om te kijken of de echte en virtuele tumor elkaar overlapten en dat was het geval. ‘Dit laat zien dat we de HoloLens daadwerkelijk zouden kunnen gebruiken tijdens de operatie’, aldus Incekara.

Verbeteringen

Maar voordat dit mogelijk is, moeten er nog veel dingen worden verbeterd aan de HoloLens. De levensduur van de batterij is nu maar vijf uur, terwijl gecompliceerde operaties wel achttien uur kunnen duren. Daarnaast weegt de bril nu nog zo’n 0,5 kg, waardoor hij al vlug onprettig zit. ‘Vooral als je ermee wilt opereren is het fijner als hij lichter is. De computer uit de bril halen en die met een snoer verbinden aan de bril zou al heel veel schelen,’ vermoedt Incekara.

Nu duurde het ook nog langer om de HoloLens klaar te maken dan het neuronavigatiesysteem. Dit kwam gedeeltelijk doordat het een nieuw systeem was. Maar ook het hologram handmatig precies op de schedel van de patiënt plaatsen kostte veel tijd. ‘We zijn daarom bezig om een nieuw systeem te ontwikkelen dat het hologram automatisch op de schedel projecteert’, vertelt Incekara. Hij verwacht dat chirurgen vijf tot tien operaties nodig hebben om de werking van de HoloLens goed onder de knie te krijgen.

Virtuele benen en harten

Niet alleen hersenchirurgen onderzoeken of ze MR kunnen gebruiken. Recentelijk gebruikten cardiologen de HoloLens om littekens die op het hart kunnen ontstaan na een hartaanval te visualiseren tijdens een operatie. Tijdens bepaalde hartprocedures is het belangrijk om precies te weten waar littekens zich bevinden en deze te ontwijken. En plastisch chirurgen gebruikten de techniek voor het herstellen van grote wonden op het been. Zij projecteerden met de HoloLens CT-scans op een been. Hierdoor zagen ze de positie van bloedvaten en konden ze de bloedvaten van het ‘nieuwe’ weefsel verbinden met die op de plaats van de wond.

Data als toekomst

Incekara denkt niet dat chirurgen nu al een MR-bril willen gaan gebruiken: ze zijn gewend aan neuronavigatie en hebben geen zin om met zo’n zware bril op te moeten opereren. Voor hun spelen de kosten voor de apparatuur ook geen rol.

Hij denkt wel dat MR in de toekomst neuronavigatie zal vervangen. Onlangs kondigde een van de grote neuronavigatie-ontwikkelaars, Brainlab, aan te gaan samenwerken met MR-bril-ontwikkelaar Magic Leap. Ook heeft de FDA afgelopen oktober de HoloLens goedgekeurd voor preoperatieve planning in de VS. ‘Dit soort nieuws onderstreept de snelle ontwikkeling van mixed reality in de operatiekamer’, aldus Incekara.

Hij ziet data als de toekomst van chirurgie. ‘Nu vertrouwen chirurgen vooral op intuïtie en ervaring. Het verschil tussen hersenweefsel en een tumor bijvoorbeeld is niet zo makkelijk te zien. Het lijkt mij mooi als je er met de bril data overheen kan projecteren en dat een algoritme je vertelt of het tumorweefsel is of niet.’ Microsoft heeft aangekondigd dat de tweede versie van zijn HoloLens een coprocessor voor kunstmatige intelligentie zal bevatten. Incekara’s toekomstdroom zou dus zomaar werkelijkheid kunnen worden.

De arts-onderzoeker verwacht dat een MR-bril de neuronavigatie binnen tien jaar zal vervangen. Markt Ter Laan, neurochirurg bij het Radboud MC en niet betrokken bij het onderzoek, is het hiermee eens, maar waarschuwt voor al te wild enthousiasme: ‘Het verwijderen van een tumor uit de hersenen is een hele complexe handeling. De HoloLens kan helpen bij het bepalen voor de plaats van de schedelopening, maar het verwijderen van de tumor zelf vereist veel kennis en ervaring. Die kan een HoloLens niet zomaar vervangen. Opereren blijft mensenwerk.’ 

Specs van de HoloLens

Microsoft introduceerde de HoloLens in 2016. Het apparaat is momenteel alleen nog beschikbaar voor ontwikkelaars. Het apparaat draait op Windows 10, bevat 64 GB aan flashgeheugen en 2 GB aan RAM-geheugen, telt vier camera’s die de omgeving in beeld brengen, een camera die de diepte vaststelt, een lichtsensor, vier microfoons en ingebouwde speakers. De HoloLens is in staat om stemcommando’s en gebaren te herkennen. Met de in het apparaat aanwezige batterij kan de HoloLens twee tot drie uur actief gebruikt worden, maar tijdens het opladen is gebruik van de MR-bril ook mogelijk. Het apparaat weegt 579 g.

Deel deze pagina
Abonnement

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers TW


Wilt u lid worden, een los nummer aanvragen of een adreswijziging doorgeven? Neem dan contact op met MijnTijdschrift (088-2266622). 

Of bekijk ons aanbod van abonnementen.

Ontvang de nieuwsbrief, binnenkort 2 keer per week!

Meld je nu aan!

Vision & Robotics

Vision & Robotics is hét onafhankelijke vakblad voor machinebouwers, system integrators en eindgebruikers van productielijnen in de maak- en agro-/foodindustrie. 

Graag meer lezen over onderwerpen zoals robotica, sensoren, kunstmatige intellegentie en nog veel meer klik hier

Vision & Robotics heeft ook een nieuwsbrief! klik hier om je in te schrijven.

TW online gratis voor jongeren

TW Investeert in technisch onderwijs

Leerlingen tot 18 jaar lezen gratis TW. Meld je aan en ontvang 23 online edities per jaar geheel gratis!

Naar boven