Arie Paul van den Beukel
Voor patiënten die een laryngectomie hebben ondergaan zijn er veel producten op de markt die passen bij het gecreëerde stoma: laryngectomie tubes (larytube) en buttons. Voor elk type product zijn er veel verschillende variaties en ontwerpen beschikbaar van verschillende leveranciers. Voor de meeste patiënten zijn deze producten voldoende. Er is echter een groep patiënten met een abnormale anatomie van de nek, het stoma of de borstkas. Deze afwijkingen worden veroorzaakt door bestralingstherapie, spierziekten zoals Duchenne, revisiechirurgie of een unieke anatomische afwijking. Deze patiënten kunnen geen goed passend product vinden onder de standaard commercieel verkrijgbare producten, of helemaal geen product. Dit kan leiden tot ontsteking van de luchtpijp, de vorming van granulatieweefsel, obstructie van de luchtweg en kan in sommige gevallen zelfs fataal zijn. Deze complicaties belemmeren de levenskwaliteit van de patiënten ernstig en leiden tot hogere gezondheidszorgkosten. Er zijn op dit moment geen op maat gemaakte producten beschikbaar, die het mogelijk maken om deze patiënten de zorg te bieden die ze nodig hebben.
Gepersonaliseerde gezondheidszorg heeft de afgelopen jaren veel aandacht gekregen. Het heeft de potentie om betere kwaliteit van gezondheidszorg tegen lagere kosten te bieden. Gezondheidszorgprofessionals beginnen te erkennen dat het een positief effect kan hebben op de algehele kwaliteit van de gezondheidszorg voor specifieke gebruikssituaties. Gepersonaliseerde gezondheidszorg wordt toegankelijker door de vooruitgang van sleuteltechnologieën zoals kunstmatige intelligentie, big data en met name additive manufacturing. Additive manufacturing heeft zich in de afgelopen decennia ontwikkeld tot een betrouwbare fabricagemethode die geschikt is voor de productie van medische apparaten. Dit is voornamelijk mogelijk gemaakt door vooruitgang in de beschikbare materialen die kunnen worden gebruikt voor het printen van medische apparaten. 3D-printen wordt momenteel gebruikt voor het printen van surgical guides en fysieke 3D-modellen voor chirurgische planning, maar het heeft ook toepassingen in maatwerk implantaten en zelfs medicijnen. Dit wordt ook weerspiegeld in het MST, het klinische ziekenhuis in Enschede, Nederland. De toepassing van 3D-printen is in dit ziekenhuis sterk toegenomen na de oprichting van hun 3D-Lab. Het 3D-lab maakt dagelijks 3D-prints, voornamelijk surgical guides en voor chirurgische planning, maar ze ontwerpen ook implantaten.
Binnen dit project zijn twee onderzoekslijnen te definiëren, enerzijds het analyseren van een ‘gemiddelde luchtpijp’ (trachea) en anderzijds het ontwikkelen van een patiënt specifieke laryngectomie tube & button.
Door de ‘gemiddelde luchtpijp’ te analyseren kan ATOS in het vervolg producten maken die beter aansluiten bij het merendeel van de patiënten. In samenwerking met het MST zijn 100 geanonimiseerde CT-scans beschikbaar gesteld die tijdens het project m.b.v. machine learning, Python, en 3D viewer software automatisch kunnen worden geanalyseerd. Deze analyse moet inzicht geven in hoe de belangrijkste parameters zoals diameter, oppervlakte en vorm van de trachea variëren over de populatie.
Door patiënt specifieke larytube of button te ontwikkelen wordt geprobeerd om de patiënten met afwijkende anatomie toch te kunnen helpen. Hiervoor wordt er m.b.v. algorithmic design(grasshopper), 3D printen en segmentatie software(op basis van CT scans) patiënt specifieke laryngectomie tubes en buttons prototypes gemaakt. Deze laryngectomie tubes en buttons sluiten nauw aan op de huid van de patiënten omdat voor het ontwikkelen hiervan gebruikt wordt gemaakt van de daadwerkelijke geometrie van deze patiënten. Dit onderzoek zal moeten uitwijzen of een patiënt specifieke larytube of button ook daadwerkelijk van toegevoegde waarde voor deze patiënt groep is; Er is namelijk nog nooit eerder een vergelijkbaar onderzoek gedaan.
Het project levert een concreet parametrisch ontwerpmodel op, toegespitst op de tracheacanule als casus. Dit model maakt het mogelijk om automatisch gepersonaliseerde varianten te genereren op basis van patiëntdata.
De verwachte resultaten zijn:
Daarnaast wordt ingezet op duurzame inbedding door netwerkvorming, kennisdeling en aansluiting bij onderwijsprogramma’s. Door het betrekken van producenten wordt ook toegewerkt naar opschaalbare productie van maatwerk tracheacanules. Dit draagt bij aan betere zorgkwaliteit en minder herhaalbezoeken.
Het project is opgebouwd in zes werkpakketten, met een iteratieve en praktijkgerichte aanpak:
WP1: Stakeholderonderzoek – in kaart brengen van huidige werkwijze, eisen en wensen van gebruikers.
WP2: Analyse – literatuuronderzoek naar anatomie en omzetten van medische data naar 3D-data. Daaruit functionele eisen opstellen en een methode om CT-data om te zetten in een bewerkbaar model.
WP3: Modelleren – ontwikkeling van het parametrisch model van de tracheacanule.
WP4: Prototyping – maken en testen van prototypes op basis van patiëntdata.
WP5: Testen & verbeteren – evaluatie van model en prototypes met specialisten en patiënten.
WP6: Disseminatie – verspreiden van opgedane kennis via publicaties, netwerkbijeenkomsten en onderwijsmodules.
De combinatie van technische ontwikkeling, medische praktijk en kennisdeling zorgt voor een brede impact en toepasbaarheid in andere maatwerkzorgtrajecten.
Arie Paul van den Beukel
Wouter Weijermars
Jelmer Veenstra
Bram Ton
