“We zijn goed in het bedenken en realiseren van creatieve en verrassende oplossingen”
Het aantal master- en PhD-studenten van physics research, de onderzoeksgroep van Frank Verhaegen, kan nog wel eens fluctueren. Maar de constante factor in het onderzoek van team physics research is dat zij onderzoeken om vooruit te komen, om een voorsprong te nemen. Gedreven door oprechte nieuwsgierigheid. Gebruikmakend van de aloude wetten op het gebied van fysica en wiskunde. Bedoeld voor software, hardware en het 3D-printen van onder andere fantomen. Resulterend in creatieve en verrassende oplossingen.
Frank Verhaegen over de voorsprong die hij en zijn onderzoeksgroep wil bereiken middels het inzetten van 3D-printers en fantomen.
Fantomen?
Dat zijn testobjecten die een echte patiënt zo goed mogelijk nabootsen. Hoe realistischer en waarheidsgetrouwer een fantoom, hoe beter je kunt testen. Assistant professor Gabriel Fonseca uit het team van Frank Verhaegen ging de uitdaging aan om, onder andere met vijftien 3D-printers, fantomen te maken die realistisch genoeg zijn voor gebruik in de radiotherapie. Met succes!
3D-printing: héél veel activiteit
Anno 2024 voert Gabriel een team van vijf collega’s aan. Vijftien verschillende 3D-printers draaien dag en nacht en er lopen meerdere projecten, ook met andere universiteiten. De belangstelling is groot. Overal waar Maastro met z’n fantomen komt – een workshop, een symposium of wat dan ook – horen ze ‘wauw!’ Frank: “Goede fantomen lijken op echte mensen bij het gebruik van beeldvorming. Dat een Maastro-fantoom bijvoorbeeld de ademhaling zeer realistisch kan nabootsen, is dus een groot voordeel. Dat je een fantoom kunt uitrusten met dosimeters die controleren of de straling – conform het bestralingsplan – op de juiste plek aankomt, eveneens. Wat is het ultieme printprotocol in combinatie met het perfect printmateriaal zodat we een fantoom krijgen dat zich gedraagt als echt weefsel dat bestraald wordt? Dat is en blijft de grootste uitdaging. Daar werken we hard aan. Ook omdat elke variant van beeldvorming weer andere specifieke eisen stelt aan een fantoom.”
Frank Verhaegen: “Hoe meer een fantoom op een echte mens lijkt, hoe beter je innovaties kunt testen”
Elektronenmicroscoop M4I
Op het wensenlijstje voor 2025 staat een grondige analyse door de elektronenmicroscopen van onderzoeksinstituut M4I op de Brightlands Maastricht Health Campus. “Met die elektronenmicroscoop kun je op nano-niveau informatie verkrijgen over de structuur van cellen en andere micro-organismen. Ik ben ervan overtuigd dat als wij ons fantoom op microscopisch niveau gaan vergelijken met menselijk weefsel, dat dit een schat aan informatie gaat opleveren. Het uiteindelijk doel is immers de perfecte fantomen te maken: voor elke toepassing, voor al die verschillende beeldvormingsmogelijkheden. Daarnaast willen we natuurlijk ook de 3D-printing protocollen naar een hoger wetenschappelijk niveau tillen. Hier zijn we voorlopig nog wel mee bezig.”
Wiskundig model als ‘digital twin’
Acceptatie van AI-methoden in de kliniek: het is een hot topic. “Artsen die de methode niet vertrouwen, gebruiken ‘m niet. We weten allemaal dat AI veel kan, maar we weten ook allemaal dat AI soms vreemde resultaten genereert: er kunnen dan heel rare voorstellen uitrollen. Niet voor niets wordt steeds vaker teruggegrepen op Explainable AI (XAI): processen en methoden die worden gebruikt om een AI-model, de verwachte impact en mogelijke fouten te dubbelchecken. Promovendus Slava Iarkin werkt aan een nieuwe, unieke en veelbelovende fysica-geverifieerde AI-methode: een wiskundig model dat werkt als een digital twin waarmee je de door AI voorgestelde behandeling controleert. Het lijkt er sterk op dat het gaat werken.”
Veel meer en veel betere informatie met de spectrale CT-scanner
Beeldvorming heb je in veel soorten en maten. Een heel bijzondere is de spectrale CT-scanner. Daarmee kun je niet alleen verschillende soorten weefsels van elkaar onderscheiden (spieren en vet bijvoorbeeld) maar het contrast en de beeldkwaliteit zijn ook nog eens subliem. Sinds twee jaar staat er een exemplaar bij het Maastricht UMC+ die de groep van Frank mocht gebruiken met hun 3D-geprinte fantomen. “Dit is echt wel de CT-scanner van de nabije toekomst. Er gaat een heel nieuwe wereld voor ons open!”