Kan slim operatiemes de hersenchirurg helpen bij het verwijderen van tumoren?

Molecular Brain Tumour Detector

In onderlinge samenwerking tussen M4i en UZ Leuven is de afgelopen jaren al een zeer uitgebreide studie gedaan naar de klinische toepassing van het slimme operatiemes. Daaruit bleek dat het iKnife weefsel van onder andere hersentumoren al in enkele seconden kan herkennen tijdens het snijden, met meer dan 98% precisie. Het zogenoemde iKnife is een elektro-chirurgisch mes dat bij het snijden rook creëert als het tijdens de operatie in contact komt met weefsel. Deze rook bevat moleculen en is een soort vingerafdruk van het weefsel. Zo’n moleculaire vingerafdruk bevat veel informatie op basis waarvan de chirurg een tumor kan onderscheiden van het omliggende weefsel; informatie die niet zichtbaar is voor het oog van de chirurg. Het analyse-apparaat bleek, vanwege de grootte, tijdens eerdere testen evenwel een flinke sta-in-de-weg in de operatiekamer. Daarom werkt het onderzoeksteam nu aan een handzame screener die veel gebruiksvriendelijker is voor de hersenchirurgen.

“Het compacter maken van ons huidige iKnife, of moleculaire navigator, is lastig omdat we zowel de gevoeligheid als de juistheid van het huidige systeem zo min mogelijk willen beïnvloeden”, vertelt M4I-onderzoeker Eva Cuypers. “Dit houdt in dat we voor enkele stevige technische uitdagingen staan. Zo moeten we een ander type detector gebruiken om alles compact te kunnen maken. Daardoor zullen we ook een compacter stuk voor de rooktoevoer moeten ontwikkelen. Het uiteindelijke principe blijft wel hetzelfde; zo kunnen we moleculaire profielen van het nieuwe systeem goed vergelijken met de profielen uit ons eerder ontwikkelde model. Kunstmatige Intelligentie gaat ons helpen om te kijken of we ook daadwerkelijk een vertaling van ons huidige model naar het nieuwe systeem kunnen maken.”

Hersentumoren

Het ‘intelligente operatiemes’ berust op een speciale analysetechniek, genaamd massaspectrometrie. Met behulp van deze techniek kunnen chirurgische beslissingen aanzienlijk verbeterd worden. Zo’n 60% van de hersentumorpatiënten ervaart binnen 5 jaar na de operatie namelijk een terugval, doordat de tumor terug gegroeid is uit de achtergebleven restcellen. Wat kan de preciezere weefselherkenning door het iKnife in de praktijk betekenen voor de individuele hersentumorpatiënt?

“Het iKnife zal naar alle waarschijnlijkheid leiden tot het sneller herkennen van tumorcellen tijdens de hersenoperatie”, aldus de Maastrichtse neurochirurg Olaf Schijns. ”Dat is mogelijk dankzij de analyse van moleculen in de rook die tijdens het gebruik van het iKnife ontstaat. Hierdoor kunnen we een hersentumor sneller en vollediger verwijderen, zonder dat we ‘gezond’ hersenweefsel daarbij aantasten. Zodra we voldoende bewezen hebben dat de techniek voordelen biedt voor deze specifieke patiëntengroep, is het zelfs denkbaar dat we deze techniek ook zullen inzetten voor de behandeling van andere patiënten, zoals die met ernstige epilepsie.”

Om de moleculaire navigator goed te kunnen ontwikkelen hebben wij, dankzij de steun van Interreg Vlaanderen-Nederland, Provincie (Nederlands) Limburg en Nederlandse Rijkscofinanciering, een mooi team van onderzoekers, chirurgen en bedrijven bij elkaar verzameld. Samenwerking met bedrijven als Next Generation Sensors voor de mede-ontwikkeling van de compacte navigator en Aspect Analytics voor de statistische analyse en gebruiksvriendelijke interface zijn hierin volgens de onderzoekers cruciaal. Neurochirurgen uit het Maastricht UMC+, Zuyderland in Sittard, UZ Leuven, Ziekenhuis Oost-Limburg (Genk) en AZ Groeninge (Kortrijk) zullen als eindgebruikers tijdens het hele ontwikkeltraject input geven en de ontwikkelde hersen-navigator uittesten.