Geavanceerde beeldvorming dankzij 30.000 geminiaturiseerde lenzen
Bij veel borst- en prostaatoperaties volgt bevestiging of alle kankercellen verdwenen zijn vaak pas uren of zelfs dagen later. In sommige gevallen is dan een tweede operatie of aanvullende behandeling zoals bestraling of hormoontherapie nodig, wat de emotionele belasting voor patiënten en de druk op zorgstelsels verhoogt. De Histolog® Scanner, ontwikkeld door SamanTree Medical en Sioux Technologies, biedt uitkomst door binnen de minuut, terwijl de patiënt nog op de operatietafel ligt, opnames in hoge resolutie van pas verwijderd weefsel te maken.
Bij de traditionele chirurgische methode waarbij tumoren uit de borst of prostaat worden verwijderd, haalt de chirurg een bepaalde hoeveelheid weefsel weg op basis van zijn kennis en ervaring. Na afronding van de chirurgische ingreep wordt het weefsel naar de patholoog gestuurd, die de randen op kankercellen onderzoekt. Als deze worden gevonden, wordt de patiënt enkele weken later opnieuw geopereerd. ‘Dit is momenteel noodzakelijk voor ongeveer 20 procent van de patiënten'. Daarnaast bestaat het risico dat er te veel weefsel is verwijderd’, vertelt Robbert van Herpen, business unit manager Applied Mathematics & AI bij Sioux Technologies in Eindhoven. ‘Kortom, als de randen van het verwijderde weefsel tijdens de operatie zelf geanalyseerd kunnen worden, biedt dit voordelen op twee fronten: mogelijk minder noodzakelijke herhaalde operaties en minder onnodige weefselverwijdering.’
Gedetailleerde beelden
De Histolog Scanner is eenvoudig te gebruiken. ‘Zodra de chirurg weefsel heeft verwijderd, wordt het hele monster eerst ondergedompeld in een speciaal samengestelde kleurstof en vervolgens afgespoeld in een zoutoplossing, voordat het in het kijkvenster van de Histolog Scanner wordt geplaatst, ‘vertelt Etienne Shaffer, cto bij SamanTree Medical. ‘Daar maakt digitale fluorescentie-confocale microscopie gedetailleerde beelden van het weefseloppervlak. De arts kan deze beelden onmiddellijk op een scherm bekijken om te controleren of er verdachte cellen aan de randen aanwezig zijn en eventueel op afstand overleggen met pathologie.’
Duizenden punten tegelijk
Het produceren van beelden in hoge resolutie gebeurt ook veel sneller dan bij traditionele methoden. In plaats van steeds één klein gebied te onderzoeken, legt de Histolog Scanner met bijna 30.000 geminiaturiseerde lenzen duizenden punten tegelijk vast. Zo is de structuur van het weefsel vlot te visualiseren zonder in het monster te snijden of het te beschadigen. In conventionele pathologieworkflows varieert de tijdsduur voor het verkrijgen van vergelijkbare informatie van minder dan een uur tot meerdere uren of langer.
Beter onderbouwde beslissingen
Dankzij het grote gezichtsveld kan de Histolog monsters tot 17 vierkante centimeter in ongeveer één minuut per oppervlak afbeelden. Ter ondersteuning van een efficiënte en consistente workflow is het systeem in of nabij de operatiekamer of het pathologielaboratorium te plaatsen. Beelden kunnen ook real-time worden gedeeld, zodat chirurgen tijdens de ingreep met pathologen op afstand kunnen overleggen en samenwerken, waardoor nog beter onderbouwde beslissingen in de operatiekamer kunnen worden genomen. Momenteel wordt de Histolog Scanner al in een groeiend aantal ziekenhuizen gebruikt, waaronder early adopters en pilotlocaties in de VS, Europa en Australië. SamanTree Medical is bezig de toegang tot extra regio’s wereldwijd uit te breiden.
Innovatiepartnerschap
De nieuwe, ultrasnelle confocale microscopietechnologie die SamanTree Medical toepast, werd in 2010 uitgevonden aan de Technische Hogeschool van Lausanne (EPFL) in Zwitserland. Door real-time beeldvorming mogelijk te maken, van biopsiebemonstering tot ondersteuning van besluitvorming tijdens de operatie, kan deze technologie bijdragen aan betere behandelplannen en uitkomsten voor patiënten, wat het een belangrijk instrument maakt in de strijd tegen kanker. Het bedrijf heeft ongeveer vijftig medewerkers in dienst en werkt samen met gespecialiseerde ontwikkelingspartners wereldwijd.
Een ervan is Sioux Technologies, een aanbieder van hightechoplossingen met hoofdkantoor in Eindhoven en vestigingen in Duitsland, Roemenië en Azië. Sioux werd dertig jaar geleden opgericht, heeft nu ongeveer 1.200 medewerkers en bedient hightechsectoren als de semicon, medisch, optisch en analytics. Sioux combineert geavanceerde software-expertise met mechatronica en mathware, waardoor het complete producten en subassemblages kan ontwikkelen, produceren en assembleren, van losse eenheden en prototypes tot kleine series. Voor SamanTree Medical verzorgt Sioux geavanceerde softwareontwikkeling en apparaatassemblage.
AI-geleide operatieondersteuning
Kijkend naar toekomstige producten en ontwikkelingen, hebben beide bedrijven als doel om door middel van toevoeging van AI artsen verder te ondersteunen. Dit vereist zowel veel expertise in AI als toegang tot hoogwaardige trainingsdata. Samen met pathologen en chirurgen heeft het team de beeldanalyse zorgvuldig beoordeeld om betrouwbare datasets op te bouwen. Op basis van deze klinische input zijn geschikte AI-modellen geselecteerd en geoptimaliseerd voor weefselanalyse. ‘Geavanceerde software kan chirurgen mogelijk verder ondersteunen door verdachte gebieden te markeren in gescande weefselafbeeldingen. Het doel is niet om het klinisch oordeel te vervangen, maar om chirurgen te helpen beelden sneller en betrouwbaarder te interpreteren tijdens ingrepen’, verklaart Van Herpen.
Hierbij wordt de expertise van Sioux rond de ontwikkeling van AI-algoritmes gecombineerd met intensieve klinische samenwerking. Een belangrijke volgende stap is het implementeren van deze algoritmen op ingebedde GPU’s die de hogesnelheidsberekeningen mogelijk maken die nodig zijn voor real-time ondersteuning in de OK. ‘In de toekomst kan AI-gestuurde ondersteuning van chirurgische beslissingen potentieel helpen het wereldwijde tekort aan pathologen aan te pakken, ziekenhuiswerkzaamheden te stroomlijnen en emotionele stress voor patiënten en hun families te verminderen’, aldus Shaffer.
Richting marktacceptatie met AI-tools
De medische wereld staat er niet om bekend nieuwe technologieën binnen enkele maanden te accepteren en valideren. Dat betekent dat naarmate de ontwikkeling van de Histolog vordert, bèta-tests en pilotprojecten in ziekenhuizen belangrijk zijn, evenals klinische studies. ‘Je ziet dat computertechnologie steeds meer voet aan de grond krijgt in de medische wereld, en dat is niet zonder reden’, stelt Van Herpen. ‘Mensen worden moe, maken fouten en hun beschikbaarheid is beperkt. Computers en robots kennen deze nadelen niet, en artsen raken steeds meer vertrouwd met moderne technologie. Daarom is geavanceerde technologie onmisbaar geworden in de moderne geneeskunde.’
Klinische validatie blijft essentieel voor bredere marktintroductie, erkent Shaffer. ‘Toch zijn de eerste waarnemingen veelbelovend. Er is potentie om de kwaliteit van de zorg verder te verbeteren en snellere operaties en behandelingen mogelijk te maken, wat leidt tot lagere kosten. Als een patiënt twee of meer operaties nodig heeft omdat er niet genoeg kankercellen zijn verwijderd, is dit niet alleen vervelend en belastend voor de patiënt. Het vormt ook een extra belasting voor het zorgsysteem, zowel qua kosten als qua capaciteit. De Histolog Scanner laat zien hoe geavanceerde beeldvorming en software hier een bijdrage aan kunnen leveren.’
