Living Heart: 3D-simulatie in de praktijk

Levens redden met technologie. Dassault Systèmes neemt dat met het ‘Living Heart Project’ vrij letterlijk. De medische sector maakt inmiddels op grote schaal gebruik van levensechte 3D-simulaties. Niet alleen het hart wordt virtueel nagebootst, maar ook het menselijk brein en zelfs voeten. Enkele praktijkvoorbeelden.

Het Living Heart Project brengt het hart tot leven met behulp van 3D-modellering, simulaties en virtual reality. Het verbindt mensen, processen en data zodat wetenschappers in een geheel nieuwe vorm samen onderzoek kunnen doen naar de werking van het hart. Het stelt artsen in staat om een operatie beter voor te bereiden. En artsen in opleiding kunnen in de virtuele wereld ervaring opdoen.

1.    Invloed medicijnen simuleren

Hartritmestoornissen kunnen een bijwerking zijn van geneesmiddelen. Er ontstaat hierbij chaos in de elektrische activiteit van het hart. Dat dempt de pompfunctie en remt de bloedcirculatie. In sommige gevallen kan een hartritmestoornis zelfs dodelijk zijn.

Bij de introductie van een nieuw geneesmiddel zijn farmaceutische bedrijven dan ook verplicht om het risico op hartritmestoornissen te onderzoeken. Dit onderzoek kan jaren duren, en dus ook veel geld kosten. Living Heart verkort die periode door de interactie van een medicijn met de gehele hartfunctie te simuleren. Onderzoekers van Stanford University hebben in samenwerking met UberCloud het Living Heart gebruikt als platform voor een model dat farmaceutische bedrijven in staat stelt medicijnen te testen op het risico op hartritmestoornissen.

2.    Impact schedelverwijdering bepalen

Bij een hersentrauma kan het nodig zijn om een deel van de schedel te verwijderen. Zo krijgen zwellingen van de hersenen meer ruimte, waardoor de druk afneemt en de zuurstoftoevoer verbetert. De nadelige gevolgen van zo’n ingreep zijn echter moeilijk te bepalen. Ook is het lastig om de optimale grootte en locatie van de schedelopening vast te stellen.

Het lukte een team van Stanford University om met behulp van magnetische resonantie een virtueel model van iemands hersenen te creëren. Simulatie leerde de wetenschappers meer over de impact van een opening. Deze studie kan neurochirurgen helpen bij het optimaliseren van de grootte en de locatie van de schedelopening en minimaliseren van weefselschade. Een goed voorbeeld van wat ‘Living Brain’ kan betekenen op het gebied van hersenonderzoek.

3.    Herstel na operatie voorspellen

Na een operatie aan voet of enkel is het herstel sterk afhankelijk van de druk die de patiënt uitoefent tijdens het lopen. Ook de manier van lopen is van invloed. Met een goed beeld hiervan kunnen artsen de na de operatie beter afstemmen op de patiënt.

Het Belgische Digital Orthopaedics gepersonaliseerde voetmodellen die het herstel bespoedigen.

Met behulp van realistische simulatie kan de best mogelijke behandeling voor die persoon worden bepaald. Al bij de operatie heeft de arts een beter beeld van het herstelproces en kan de patiënt beter worden geïnformeerd.

4.    Kloppend hart 3D-printen

In Nederland sterven volgens de Inspectie Gezondheidszorg elke maand zeker 20 ziekenhuispatiënten door medische fouten. Nog eens 32 mensen lopen schade op. Simulatie kan bijdragen aan het terugdringen van deze aantallen. Zoals piloten leren vliegen in een simulator, kunnen artsen in een virtuele omgeving extra ervaring opdoen.

Biomodex gaat nog een stapje verder. Ze 3D-printen een hart voor trainingsdoeleinden. De Franse start-up maakt daarvoor gebruik van de data die beschikbaar zijn binnen het Living Heart Project. Door het gebruik van real-life data kan Biomodex een orgaan printen dat aanvoelt en beweegt alsof het een echt orgaan is.

Voor iedereen toegankelijk

Onder andere Biomodex toont de kracht van het Living Heart Project. Door het gebruik van een cloudgebaseerd platform zijn de onderzoeksdata voor iedereen toegankelijk. Niet alleen de grote medische instanties, maar ook kleine start-ups uit China, Egypte of Nederland kunnen bijdragen aan een betere dienstverlening richting de patiënt. En beter met elkaar samenwerken. Ook dat redt uiteindelijk levens.