Toekomstige projecten van idee naar klinisch project brengen
Terugblik 2021 met Frank Verhaegen
Klinische implementatie: applicatoren in brachytherapie
Applicatoren in brachytherapie (holle naalden om een radioactieve bron naar een tumor te leiden) worden gebruikt voor de behandeling van voornamelijk baarmoederhalskanker en soms bij hoofd-halskanker. Frank: ‘Voor de behandeling van endeldarmkanker heeft Maastro zelf een applicator ontwikkeld, waarvoor de klinische trial nog moet starten.’ Voor een aantal doelgebieden is brachytherapie heel populair. Een applicator helpt bij het bepalen waar de dosis moet worden afgegeven. Voorheen werd de applicator op een stuk film gelegd waarmee je kon zien op welke plaatsen de radioactieve bron is geweest. Nu zijn we al een paar jaar bezig met innoveren en passen we sinds vorig jaar een heel geavanceerd beeldvormingsvormingspaneel toe, dat heel accuraat en volledig geautomatiseerd de toegediende stralingsdosis vergelijkt met de geplande dosis en waarmee we fouten eerder kunnen opsporen. ‘Dit is een heel nieuw systeem waarin we zijn geslaagd om het in de kliniek te introduceren.’
Het Technology Readiness Levels- concept was nog relatief onbekend, maar Frank kende dit vanuit het gebruik bij Europese Grants. ‘Omdat je moet aangeven, waar begin je en waar eindig je. Dus, waarom gebruiken we dit hier niet?’ Het toepassen van het hele proces van stap 1 (het idee) tot en met 9 (klinisch gebruik in de kliniek) is vrij zeldzaam. Maastro is voorloper hiermee en het biedt heel wat perspectieven voor toekomstige projecten. Frank verwacht dat meer projecten zullen komen die dit hele proces doorlopen. ‘Voorheen was men zich niet eens bewust van de TRL-grafiek. Een prachtig voorbeeld hoe we toekomstige projecten van idee naar klinisch project kunnen brengen.’
Deep learning voor Doses Guided Radiotherapy (DGRT)
Er is een grote stap gemaakt door Artificial Intelligence (AI) (Kunstmatige Intelligentie) in te zetten om beelden van het resultaat van een bestralingsbehandeling te voorspellen en op die manier fouten op te sporen. Voorheen maakte de klinische fysica gebruik van “time-integrated” beelden (één beeld per fractie). Maar nu hebben ze een gevoeligere methode gevonden om fouten te detecteren. ‘In plaats van “time-integrated”, zijn we gegaan naar “time-resolved” beelden (een totale film van fracties). AI kan nu zien waar de fouten zijn opgetreden’. Dit verhoogt dan ook de patiëntveiligheid. De groep van Physics Research is de eerste die AI heeft gekoppeld aan het proces van DGRT. ‘Om van perspectief te spreken: dit biedt kansen om grote hoeveelheid data te analyseren en samen met onze partner Varian willen we hiervoor een systeem ontwikkelen.’
Explainable AI
‘Vanuit Europa kwam de vraag of wij onze kennis en expertise van kwantitatieve beeldvorming en Artificial Intelligence (AI) konden inzetten bij het COVID-onderzoek om op CT-scans de covid-patronen in de longen te ontdekken. Helaas is het om diverse redenen niet gelukt in te kliniek toe te passen, maar heeft ons voor de radiotherapie wel veel gebracht’. Een reden was bijvoorbeeld dat AI de relevante longgebieden niet precies kon aangeven. Daarom start nu een van zijn nieuwe Phd-studenten een project met AI om zichtbaar te maken waar het precies misgaat. Resultaten kunnen worden uitgelegd, vandaar ‘explainable AI’. Het zijn niet zomaar resultaten, maar ze worden ook uitgelegd waarom ze zo zijn. Op deze manier zal AI voor artsen van toegevoegde waarde zijn omdat deze visuele methode de transparantie helpt verhogen. ‘Een van onze bestralingsartsen, Frank Hoebers, gaat binnenkort in de USA hierin een onderzoek doen, wat we moeten toevoegen in AI om geen verkeerde beslissingen te nemen.’
3D printing
Applicatoren voor brachytherapie middels 3D printing ‘in huis’ maken, is nog toekomstmuziek, maar het begin is gemaakt. Het gebruik van 3D printing door Physics Research is namelijk niet vreemd. Bij Maastro passen we deze techniek sinds enige tijd toe, waarbij we zelf fantomen ontwikkelen middels 3D printen. Een fantoom is een driedimensionaal model op schaal van het menselijk lichaam of lichaamsdeel, bestaande uit plastic. ‘Heel erg geavanceerd is dat we nu geslaagd zijn om bot te laten zien op de 3D scan.’ Uiteindelijk zie je dat we van idee naar 3D prototype gaan, alleen moeten we ervoor zorgen dat een nieuw design meer robuust wordt. Hier komt ook weer de ‘TRL’-methode bij kijken, waarbij we zeggen, laten we stap 1 tot en met 4 doen. Stapje bij beetje komen we steeds dichterbij een 3D gepersonaliseerde applicator die we in huis 3D printen.’ Maar een 3D geprint apparaat, beschikbaar maken voor medische doeleinden, heeft een heel ander kwaliteitsniveau omdat het moet voldoen aan een ander niveau van standaarden. ‘Hierin hebben we nog een weg te gaan.’