Wie onder het mes moet, wil terecht kunnen bij een topchirurg. Probleem: veel van die topdokters zijn overbevraagd. De wachttijd is lang, tenzij je de juiste mensen kent. Hoe kunnen we topchirurgie radicaal democratiseren, zodat iedere patiënt de beste zorg kan krijgen? Het is een boeiende maatschappelijke vraag, en technologie zal een deel van het antwoord zijn.
Een van de belangrijkste uitdagingen in de operatiekamer is een beter, nauwkeuriger zicht. Al sinds het interbellum worden operatiemicroscopen ingezet als een steeds beter verlengstuk van het menselijk oog. Maar dat oog zelf is een instrument met beperkingen. Onlogisch is dat niet. Doorheen de evolutie zijn onze ogen aangepast om de horizon af te speuren naar voedsel en gevaar, maar niet om soortgenoten te opereren. Zo kunnen we subtiele kleurschakeringen niet goed zien, is het onmogelijk gezonde van zieke cellen te onderscheiden, of kunnen we niet door organen heen kijken.
Technologie kan ons hier helpen: met een hyperspectrale camera kan je de materiaalsamenstelling zien van wat in beeld komt, tot op het niveau van een pixel. Dat laat toe om een onderscheid te maken tussen gezonde en kankercellen via het zuurstofgehalte, maar het helpt ook om hersenactiviteit in kaart te brengen en wondgenezing te monitoren. Het resultaat is dat chirurgen ‘superogen’ krijgen waarmee ze preciezer kunnen werken, met minder impact op gezond weefsel. Een camera die aangepast is aan de specifieke noden van een chirurg, het is een grote sprong voorwaarts. Maar het beste nieuws is dat de camera z’n weg zal kunnen vinden naar élke patiënt die op een operatietafel belandt.
De eerste prototypes dateren al uit de jaren zeventig. Toch konden die tot nog toe niet in een operatiekwartier worden ingezet. Ze moesten met de hand geassembleerd en gekalibreerd worden, op basis van een groot aantal componenten, waaronder zware precisie-optica in glas. Kostprijs? Honderdduizend euro en meer. Recent zijn onderzoekers erin geslaagd om hyperspectrale filters op een beeldsensorchip te integreren. Zulke sensoren worden in massa geproduceerd, met een kost die vergelijkbaar is met die van gewone computerchips. De camera’s die rond de chips worden gebouwd, kunnen bovendien compact zijn, waardoor ze in fijne microscopen ingebouwd kunnen worden. Als je de data die zo’n camera voortbrengt vervolgens koppelt aan rekenkracht, dan kunnen chirurgen live tijdens de operatie hersentumoren detecteren. Dat wordt vandaag al getest in Leuven, en de resultaten zijn veelbelovend.
Het is de pièce de résistance van chiptechnologie: door technieken die al bestaan te integreren op een chip, maken we ze kleiner, goedkoper en daardoor toepasbaar in een hele reeks nieuwe contexten, zoals bijvoorbeeld in een chirurgische microscoop.
Hyperspectrale chirurgie past in een medische evolutie die nog maar net begonnen is: van risicovolle operaties naar hoogtechnologische ingrepen, waarin elke chirurg assistentie krijgt van robotarmen, sensoren en artificiële intelligentie. De ingrepen zelf zullen daardoor minder invasief zijn. Ze zullen preciezer, sneller en met minder complicaties uitgevoerd worden. En daar zal elke patiënt wel bij varen.
Dit artikel verscheen eerder als column in De Tijd.
Peter Peumans behaalde een doctoraat als elektrisch ingenieur aan Princeton University, en een bachelor- en masterdiploma aan de Katholieke Universiteit Leuven. Voor hij bij imec in dienst trad, was Peter Peumans professor Electrical Engineering aan de Stanford University. Hij ontving een NSF CAREER award en een Belgian-American Educational Foundation honorary fellowship. Hij is momenteel verantwoordelijk voor imec's strategie in gezondheid.
Gepubliceerd op:
23 maart 2023