Onderzoekers van de Mayo Clinic hebben een nieuwe 3D-oppervlaktescantechniek ontwikkeld die neurochirurgen nog nauwkeuriger laat navigeren tijdens complexe ingrepen diep in het brein. Het systeem koppelt in één digitale omgeving het hoofd van de patiënt, gelaatskenmerken en het chirurgische frame aan hersenbeelden. Hiermee wordt een precisie bereikt van minder dan één millimeter. Een marge die bij delicate neurochirurgie het verschil kan maken.
Uit een haalbaarheidsstudie, gepubliceerd in het Journal of Neurosurgery, blijkt dat deze 3D-scanmethode nauwkeuriger is dan de CT-scans die nu standaard worden gebruikt, én dat het patiënten geen stralingsbelasting geeft. De techniek kan procedures zoals diepe hersenstimulatie (DBS), drainages en biopsieën veiliger, efficiënter en comfortabeler maken. Omdat het systeem compatibel is met de meeste navigatieplatformen, kan het bovendien high-precision chirurgie mogelijk maken in operatiekamers zonder CT-scanner.
Hoe de 3D-techniek werkt
Met behulp van camera’s en structured-light scanning maakt het systeem zeer gedetailleerde 3D-modellen van het gezicht van de patiënt en de fixatiebeugel die het hoofd stabiliseert. Deze modellen worden gecombineerd tot een nauwkeurig ruimtelijk “kaartsysteem” dat de positie van de patiënt in de OK weergeeft. Die kaart wordt vervolgens gekoppeld aan preoperatieve MRI- of CT-beelden, zodat chirurgen exact kunnen zien waar ze zich in het brein bevinden.
In de studie bereikte de computergestuurde analyse een gemiddelde uitlijnnauwkeurigheid van 0,14 millimeter, vergeleken met ongeveer 0,20 millimeter bij CT-scans. Het verschil is klein, ongeveer de breedte van een potloodpunt, maar in neurochirurgie kan dat bepalen of een instrument precies de juiste structuur bereikt.
Multidisciplinaire innovatie
Het project brengt engineering en kliniek samen. “Wanneer ingenieurs en neurochirurgen naar hetzelfde probleem kijken, zien we verschillende details, daar ontstaan doorbraken. We bouwen aan de volgende generatie chirurgische tools met engineeringprecisie tot op sub-millimeterniveau”, aldus computationeel bioloog en AI-onderzoeker Dr. Jaeyun Sung die de technische ontwikkeling leidde.
Neurochirurg Dr. Kendall Lee, verantwoordelijk voor de klinische integratie, ziet directe meerwaarde: “Belangrijke stappen vinden plaats vóór de eerste incisie. Deze 3D-methode is veilig, snel en kosteneffectief, en helpt ons nauwkeuriger te werken en zo de zorgkwaliteit te verbeteren.” Hoofdauteur Dr. Basel Sharaf benadrukt dat de technologie nog maar het begin is: “In de toekomst kan 3D-scannen net zo eenvoudig worden als een smartphone gebruiken. Met geavanceerde AI kan het systeem real-time meebewegen en zelfs minuscule verschuivingen in hersenweefsel voorspellen.”
Het team werkt nu aan verdere automatisering en integratie van AI om de workflow te versnellen en te vereenvoudigen. Daarnaast wordt nieuw hardware-design getest en start een grotere klinische studie om de effectiviteit van de techniek in de praktijk verder te valideren. Deze ontwikkeling markeert een belangrijke stap richting preciezere, veiligere en breed toegankelijke neurochirurgie, waar technologie en klinische expertise samenkomen voor betere patiëntuitkomsten.
Echografie innovatie
Deze zomer presenteerden onderzoekers van het BrainEcho Lab van Erasmus MC een innovatief echoapparaat dat hersenactiviteit extreem gedetailleerd en in realtime kan meten, zelfs terwijl een patiënt loopt. Het systeem, dat 10.000 beelden per seconde vastlegt, werd voor het eerst succesvol getest bij een bewegende patiënt dankzij een speciale helm met een echohouder. Hierbij is gebruikgemaakt van PEEK, een kunststof die soms schedelbot vervangt en echografie goed doorlaat.
Deze technologische doorbraak maakt hersenonderzoek tijdens natuurlijke bewegingen en revalidatie mogelijk. Daarnaast kan de techniek chirurgen tijdens hersenoperaties inzicht geven in de bloeddoorstroming en vitale hersengebieden, al is de methode nog niet goedgekeurd voor intra-operatieve besluitvorming. Ook na operaties biedt de methode potentie: PEEK-afsluitingen maken langdurige en laagdrempelige monitoring mogelijk, bijvoorbeeld als alternatief voor vertraagde MRI-scans. Dit kan patiënten sneller duidelijkheid bieden over herstel en mogelijke terugkeer van een tumor.
