Met behulp van nieuw ontwikkelde software van het Radboudumc kunnen lokale zorgverleners in het Masanga-ziekenhuis in Sierra Leone voortaan zelfstandig protheses maken. De techniek vereenvoudigt het ontwerpproces, waardoor de hulpmiddelen sneller beschikbaar zijn en het revalidatieproces eerder kan beginnen. Van der Stelt onderzocht hoe kunstmatige intelligentie (AI) kan worden ingezet om het productieproces van protheses te vereenvoudigen. Met de door haar ontwikkelde methode kunnen lokale medewerkers in lage-inkomenslanden worden opgeleid om zelfstandig te werken.
“Een prothese maakt echt het verschil voor iemand die een amputatie heeft,” zegt technisch geneeskundige Merel van der Stelt, die op woensdag 22 oktober promoveerde op dit onderwerp aan het Radboudumc. De technologie wordt inmiddels niet alleen in Sierra Leone toegepast, maar ook in Oekraïne, waar de vraag naar protheses toeneemt door oorlogsslachtoffers met amputaties.
Wereldwijd hebben naar schatting 35 tot 40 miljoen mensen een prothese nodig, maar slechts één op de tien mensen in lage- en middeninkomenslanden beschikt er daadwerkelijk over. De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) wijst op een groot tekort aan prothesemakers en de hoge kosten als belangrijkste oorzaken. De Nijmeegse aanpak met AI-ondersteunde software kan volgens Van der Stelt helpen om die kloof te verkleinen.
Toenemende vraag
De vraag naar protheses neemt naar verwachting de komende jaren verder toe door vergrijzing, toename van diabetes en meer trauma’s als gevolg van ongevallen en oorlogsgeweld. De eerste onderzoeken van Van der Stelt lieten zien dat mensen 3D-geprinte armprotheses waarderen omdat ze er levensecht uitzien. Dat geeft hun meer zelfvertrouwen en helpt ze om weer volop mee te doen in de maatschappij.
Daarna richtte Van der Stelt zich op beenprotheses, omdat de vraag hiernaar in Sierra Leone groot was. Ze onderzocht welke sterke materialen geschikt zijn voor langdurig en duurzaam gebruik en evalueerde samen met haar lokale collega’s de protheses die ter plaatse werden gemaakt.
AI voorspelt pasvorm
Er bleef echter één uitdaging bestaan: het onderdeel dat direct in contact staat met de stomp van de patiënt, de prothesekoker, was nog te complex om te ontwerpen. De lokale medewerkers konden dat ontwerp niet zelfstandig uitvoeren. De oplossing bleek te liggen in kunstmatige intelligentie. De prothesekoker moet tot op de millimeter nauwkeurig worden afgestemd, omdat de pasvorm bepalend is voor het comfort, de stabiliteit en de functionaliteit van de prothese. Voor het vervaardigen van zo’n koker is normaal gesproken veel ervaring vereist, iets wat de medewerkers van het Masanga-ziekenhuis enkele jaren geleden nog niet hadden.
Van der Stelt en haar team ontwikkelde daarom eenvoudige software waarin kunstmatige intelligentie is geïntegreerd. Deze AI-algoritmes zijn getraind met gegevens van ervaren prothesemakers en kunnen daardoor de ideale vorm van de prothesekoker voorspellen. Met behulp van deze software kunnen de medewerkers in Sierra Leone de prothesekokers zelfstandig ontwerpen.
Trainingsperiode
Na een intensieve trainingsperiode wist het lokale team binnen een jaar, met slechts minimale begeleiding, voor 34 mensen met een onderbeenamputatie een passende prothese te maken. Uit vervolgmetingen bleek dat de gebruikers hun prothese gemiddeld negen uur per dag droegen en dat de meesten hun persoonlijke revalidatiedoelen hadden behaald. Inmiddels staat de teller op meer dan 80 protheses die volledig zelfstandig zijn geproduceerd.
Van der Stelt voerde haar onderzoek uit vanuit het 3D Lab van het Radboudumc, onder begeleiding van Thomas Maal, de eerste hoogleraar 3D-technologie in de gezondheidszorg, Ruud Leijendekkers van de afdeling revalidatiegeneeskunde, traumachirurg Lars Brouwers, en Martin Grobusch van het tropencentrum van het Amsterdam UMC. Ze werkte daarbij nauw samen met collega’s van het 3D Lab van het Radboudumc en de Research Unit van het Masanga-ziekenhuis in Sierra Leone.
Vooijs Award
Voorafgaand aan haar promotie aan het Radboudumc studeerde Merel van der Stelt Technische Geneeskunde aan de Universiteit Twente. Tijdens haar afstudeerstage – eveneens bij het 3D Lab van het Masanga-ziekenhuis in Sierra Leone – legde ze al de basis voor haar promotieonderzoek. Voor dat stageonderzoek ontving ze de Vooijs Award voor het meest klinisch relevante onderzoek. Het werk van Van der Stelt benadrukt het groeiende belang van de nauwe samenwerking tussen het Radboudumc en de Universiteit Twente binnen HealthTech Nexus.
