Onderzoekers van de Universiteit van Minnesota Twin Cities hebben een doorbraak gerealiseerd in medische simulatie: een nieuwe methode om levensechte 3D-geprinte weefsels te ontwikkelen die de complexiteit van echt menselijk weefsel veel nauwkeuriger nabootsen. Waar eerdere modellen vaak stijf en eenvoudig waren, combineert deze innovatie realistische sterkte, rekbaarheid en tactiele feedback. Eigenschappen die essentieel zijn voor chirurgische training.
De onderzoekers van de Twin Cities universiteit ontdekten hoe zij via gecontroleerde microstructuren de mechanische eigenschappen van het geprinte materiaal konden bepalen. Een aanvullende wiskundige formule voorspelt hoe het weefsel zich gedraagt onder druk of snijbewegingen. Ook werd een techniek ontwikkeld om bloedachtige vloeistoffen te integreren door middel van microcapsules, wat zorgt voor nog meer realisme tijdens simulaties.
Realistischere simulaties voor training en opleiding
Uit een eerste evaluatie blijkt dat chirurgen de nieuwe modellen aanzienlijk hoger beoordelen dan conventionele trainingsmaterialen, met name vanwege de realistische weerstand en respons tijdens het snijden. Dit suggereert dat de technologie kan bijdragen aan betere opleidingsresultaten en uiteindelijk aan veiliger patiëntenzorg.
De volgende stap is het opschalen van de methode en het toepassen ervan op een breder scala aan organen. Denk aan bionische organen voor trainingsdoeleinden of weefsels die reageren op chirurgische technieken zoals elektrocauterisatie. Daarmee ontstaat een nieuwe generatie trainingsmodellen die niet alleen realisme bieden, maar ook inspelen op de diversiteit en complexiteit van echte operaties.
Voor medische opleidingen betekent dit een belangrijke stap vooruit: chirurgen en artsen in opleiding kunnen straks oefenen in een realistischere, risicoloze omgeving, zonder afhankelijk te zijn van beperkt beschikbare kadavermodellen of minder nauwkeurige simulaties. Het onderzoek, uitgevoerd in samenwerking met de Universiteit van Washington, onderstreept hoe digitale en biomedische technologie samenkomen om zorgprofessionals beter voor te bereiden op de praktijk.
Technologie voor betere training
Eerder dit jaar ontwikkelde een onderzoeksteam van Mount Sinai in New York een AI-gestuurd trainingssysteem waarmee medische studenten zelfstandig complexe chirurgische procedures kunnen leren. De innovatie combineert deep learning-algoritmen met een extended reality (XR)-headset, die stapsgewijze visuele instructies en realtime feedback rechtstreeks in het gezichtsveld van de stagiair geeft. Deze aanpak biedt een oplossing voor het tekort aan gekwalificeerde chirurgische trainers, terwijl de kosten worden verlaagd en de kwaliteit van het onderwijs consistenter wordt.
In een pilotstudie met 17 geneeskundestudenten voerden de deelnemers met succes een gesimuleerde partiële nefrectomie uit op een 3D-geprinte “fantoomnier” gevuld met polymeren om menselijk weefsel na te bootsen. De AI analyseerde elke handeling in realtime en begeleidde de studenten met een nauwkeurigheid van 99,9% tijdens een cruciale stap van de operatie. Volgens hoofdonderzoeker dr. Nelson Stone toont de studie aan dat autonome, door AI ondersteunde chirurgische training zowel haalbaar als effectief is, met het potentieel om hoogwaardig chirurgisch onderwijs wereldwijd toegankelijker te maken.
In Nederland opende het Franciscus Gasthuis & Vlietland vorig jaar een nieuw Simulatiecentrum om zorgmedewerkers beter voor te bereiden op de toenemende complexiteit van de patiëntenzorg. In veertien speciaal ingerichte ruimtes kunnen realistische ziekenhuisscenario’s worden nagebootst, variërend van bevallingen en acute situaties op de Spoedeisende Hulp tot operaties en IC-zorg. Het centrum is uitgerust met dezelfde apparatuur als op de werkvloer en maakt gebruik van levensechte poppen en hologrampatiënten die reageren op handelingen van zorgprofessionals.
