Opereren in de onderste regionen van het bekken is uiterst complex. De beweegruimte is minimaal en er liggen belangrijke zenuwen. Bij beschadiging zorgen die voor ernstige complicaties, zoals incontinentie en verstoring van seksuele functies. In de huidige praktijk oriënteert de chirurg zich met MRI-scans van de patiënt als voorbereiding op de operatie. Daarna voert de chirurg de ingreep uit op basis van realtime videobeelden die de chirurgische instrumenten doorgeven. Maar er is vooral veel kennis en ervaring nodig. Een uitdaging bij de beeldvorming is dat de patiënt tijdens de MRI-scans platligt, maar tijdens de operatie enigszins zijwaarts wordt gekanteld. Bovendien wordt er gas in de buik gepompt. Dit gebeurt allemaal om maximale bewegingsruimte voor de chirurg te creëren.
Tijdens de operatie zijn de organen in de buik daardoor verschoven ten opzichte van de MRI-beelden. De chirurg moet zelf de vertaling maken van de informatie uit de MRI-scan naar de werkelijke situatie tijdens de behandeling. Om het nog complexer te maken, bewegen de organen en weefsels als gevolg van de ademhaling van de patiënt en de acties van het operatiegereedschap in de buik. “Uiteindelijk moet je met die puzzel in je hoofd weten waar je alert moet zijn”, verklaart Esther Consten, hoogleraar Chirurgie met een specialisme in gastro-intestinale en oncologische chirurgie bij het UMCG. Haar grote wens is om daar iets aan te doen met nieuwe technologie.
“Uiteindelijk moet je met die puzzel in je hoofd weten waar je alert moet zijn.”
Esther Consten, hoogleraar Chirurgie Universitair Medisch Centrum Groningen
Grote beeldbank vormt de basis
In 2022 raakte ze over die wens in gesprek met Elisabeth Wilhelm, adjunct-hoogleraar Robotica in de zorg aan de RUG. Wilhelm zag mogelijkheden om een patiëntspecifieke digital twin te creëren van de omgeving van de endeldarm. Het project AIMIRA, een afkorting van Artificial Intelligence (AI)-driven Minimally Invasive Robot-Assisted Mesorectal Excision, ging officieel van start in het voorjaar van 2025, medegefinancierd door Holland High Tech.
Wilhelm benadrukt dat de voorbereidingen voor dergelijke complexe medische projecten veel aanlooptijd vereisen. Databeschikbaarheid bijvoorbeeld is een lastig probleem. Consten beschikt over een zeer omvangrijke database met medische beelden waarmee Wilhelm de digital twin kan opzetten, maar die informatie kan ze niet zomaar delen. Het project moest dus passen binnen de voorwaarden waaronder de patiënten toestemming hebben gegeven.
Op basis van het beschikbare beeldmateriaal maakt Wilhelm eerst algemene modelleeralgoritmen. Die worden ingezet om op basis van preoperatieve MRI-scans voor elke patiënt een gepersonaliseerde digital twin te maken. De bedoeling is dat de chirurg tijdens de operatie een 3D-beeld te zien krijgt waarin de posities van kwetsbare weefsels en de tumor worden aangegeven. Dat beeld wordt onder meer met behulp van AI geactualiseerd op basis van de realtime beelden uit de camera op de scope die in de buik wordt aangebracht. “De eerste mijlpaal is al bereikt”, vertelt Wilhelm. “We kunnen nu in het model de invloed van de zwaartekracht koppelen aan de beweging van de organen in de buik.” Het succes is wel afhankelijk van veel factoren, bijvoorbeeld de leeftijd van de patiënt, de beweeglijkheid van de organen die per patiënt verschilt en de hoeveelheid gas die in de buik aanwezig is.
“De eerste mijlpaal is al bereikt.”
Elisabeth Wilhelm, adjunct-hoogleraar Robotica in de zorg Rijkuniversiteit Groningen
Digital twin zou de chirurg realtime kunnen ondersteunen bij besluitvorming
Wilhelm legt uit dat ze, om de mechanica van de weefsels te berekenen, gebruikmaakt van de eindige-elementenmethode. Dit is een rekenmethode om te voorspellen hoe complexe systemen zich gedragen onder bepaalde omstandigheden. De inzet van AI moet helpen om daar onbekende of moeilijk meetbare patiëntspecifieke eigenschappen aan toe te voegen. Wilhelm: “We proberen echter dat zoveel mogelijk met klassieke modellen te doen in plaats van met AI. Op die manier kunnen we met grote zekerheid uitleggen hoe het model aan de resultaten komt.”
Nadat de positionering goed werkt, is het koppelen van het model aan de chirurgische instrumenten een volgende stap. “Waar komen de krachten op het weefsel en vanuit welke hoek kijkt de camera?”
Operaties beter voorspelbaar
Door slimme planning denken Wilhelm en Consten tot 2030 toe te kunnen met de subsidies van dit AIMIRA-project. In een vervolgproject komen pas preklinische en klinische tests aan de orde. Voordat de technologie in de dagelijkse praktijk van de operatiekamer ingezet kan worden, moet deze eerst nog certificerings- en toelatingstrajecten doorlopen.
Intuitive, specialist in robotgeassisteerde chirurgie, werkt al jaren samen met Esther Consten om optimaal resultaat te boeken voor alle patiënten, vertelt Michel Nijs, regiodirecteur Frankrijk en Benelux bij het bedrijf. Intuitive biedt daarom dit AIMIRA-project financiële ondersteuning.
Nijs ziet een goede toekomst voor dit type ontwikkelingen. “Intuitive ondersteunt onderzoek om bij te dragen aan de vooruitgang van wetenschappelijke en technologische kennis.” Hij geeft meer in het algemeen aan dat ontwikkelingen in de gezondheidszorgtechnologie wijzen op de mogelijke komst van hulpmiddelen die realtime besluitvorming tijdens chirurgische ingrepen ondersteunen. Die technologie kan bijdragen aan een betere voorspelbaarheid van procedures en een efficiëntere inzet van middelen. “Op termijn kunnen deze ontwikkelingen leiden tot een verbetering van de kwaliteit en efficiëntie van de zorg. Dat is een goede ontwikkeling tegen de achtergrond van zowel personeelstekorten in de gezondheidszorg als stijgende zorgkosten”, stelt Nijs.
Eerdere artikelen uit de reeks:
