Institute for Orthopaedic Research and Training (IORT) is het het orthopedisch onderzoeks- en trainingsinstituut van UZ Leuven.
Institute for Orthopaedic Research and Training (IORT) is het het orthopedisch onderzoeks- en trainingsinstituut van UZ Leuven.
Botstructuren simuleren op de computer met hightechsoftware. De orthopedische chirurgen van morgen opleiden met de nieuwste inzichten en apparatuur. Op zoek gaan naar hoe een spier een gewricht laat bewegen. Het zijn maar een paar van de missies van het IORT, het orthopedisch onderzoeks- en trainingsinstituut van UZ Leuven.

Het IORT, kort voor Institute for Orthopaedic Research and Training, werd in 2011 opgericht samen met het vaardigheidscentrum anatomie van de KU Leuven. Het doel was om orthopedische chirurgen te laten oefenen met nieuwe apparatuur en nieuwe technieken op lichamen die afgestaan werden aan de wetenschap. In de loop der jaren breidde niet alleen het aantal trainingen uit, maar groeide het IORT ook uit tot een onderzoeksinstituut dat internationaal gewaardeerd wordt voor zijn samenwerking tussen artsen, ingenieurs en kinesitherapeuten. Onlangs nog kreeg het instituut een belangrijke prijs van de Amerikaanse topuniversiteit Stanford voor zijn computersimulaties van de wervelkolom.

Weefselspanning

Professor Lennart Scheys, directeur van het IORT: “Er is zo veel dat we nog niet weten over pezen, spieren en gewrichten. Hoe rekbaar is een spier of pees bij een gezonde persoon en bij een persoon met een bepaalde aandoening? Wat maakt dat een gewricht beweegt zoals het beweegt?” 

“Een hot topic bij orthopedische chirurgen is tegenwoordig de correcte weefselspanning: als we een gewrichtsprothese plaatsen, is het belangrijk de weefsels errond juist aan te spannen. Als de spanning te hoog of te laag is, krijgt een patiënt klachten of kan de ingreep zelfs mislukken. Onderzoek naar hoe ligamenten en pezen zich vervormen voor en na gewrichtsvervangende chirurgie is een onderzoeksitem waar veel interesse voor is.”

3D-bewegingsanalyse

Dokter Lieven Moke is een van de coördinerende artsen bij het IORT. Hij ziet vooral patiënten met een misvormde wervelkolom of scoliose. Met de huidige technologie is het nog niet mogelijk om te begrijpen waarom die patiënten evenwichtsproblemen of rugpijn hebben als ze bewegen. “De meeste beeldvormingsonderzoeken, zoals MRI of CT, gebeuren terwijl je stilligt. Daarom hebben we geen info over wat er juist gebeurt als iemand bewegingen uitvoert zoals hurken of een trap opgaan. We moesten dus op zoek naar een ander type van onderzoek.” 

“Samen met onze partners van de faculteit bewegingswetenschappen en revalidatie, FaBeR, doen we dat nu met 3D-bewegingsanalyse, gecombineerd met geavanceerde computermodellen. Met markertjes op het lichaam filmen we een patiënt terwijl hij een beweging maakt. Camera’s volgen de markers en tonen die bewegingen op de computer. Die info zetten we over naar de eigenlijke botstructuren: zo kunnen we de bewegingen van de botstructuren van een patiënt in detail bestuderen. De computer berekent de veranderingen in de spieren en pezen. En zo kunnen we zaken simuleren: heeft die specifieke persoon meer of minder spieractiviteit nodig om een beweging te doen? Voor personen met een vervormde wervelkolom zijn we daarvoor nu de eerste modellen aan het opstellen. Wereldwijd zijn we de eersten die zulke modellen ontwikkelen.”

3D-bewegingsanalyse in IORT
Met 3D-bewegingsanalyse en geavanceerde computermodellen kunnen de bewegingen van de botstructuren van een patiënt in detail bestudeerd worden. (beelden met dank aan Pieter Severijns en Thomas Overbergh)

Gewrichtssimulatoren

Professor Scheys: “Een belangrijk voordeel van onderzoek op overledenen die hun lichaam aan de wetenschap hebben geschonken, is dat je zaken kunt meten die bij levende patiënten moeilijk te meten zijn. Een soort robot laat het gewricht bewegen op een natuurlijke en herhaalbare manier en we bekijken dan in detail het verschil voor en na een ingreep met bijvoorbeeld een knieprothese. Dankzij de samenwerking met de mechanische ingenieurs van de afdeling biomechanica hebben we, naast onze eigen kniesimulator, ook een voetsimulator ter beschikking. De schoudersimulator is in volle ontwikkeling. Onze onderzoeksopstellingen bleken al snel erg interessant om bijvoorbeeld samen met bedrijven nieuwe apparatuur te testen, of om samen met een chirurg zijn nieuwe techniek te verfijnen.” 

Kniesimulator in IORT
Bij onderzoek op overledenen die hun lichaam aan de wetenschap hebben geschonken, kun je zaken meten die bij levende patiënten moeilijk te meten zijn. Een kniesimulator laat het gewricht bewegen op een natuurlijke en herhaalbare manier. Zo kan men in detail het verschil bestuderen voor en na een ingreep met bijvoorbeeld een knieprothese.

 

Dokter Moke: “Momenteel loopt er een project waarbij we onze onderzoeksapparatuur ook willen inschakelen voor de opleidingen van chirurgen. Als een assistent-chirurg tijdens een training een bepaalde ingreep uitvoert, kunnen we vandaag kwalitatief bekijken hoe hij het gedaan heeft tijdens die ene ingreep. Met de nieuwe onderzoeksapparatuur hopen we de assistent-chirurg van morgen ook meer kwantitatieve feedback te kunnen geven, gebaseerd op de info die de computer ons geeft. Om zo een duidelijker beeld te geven van wat beter kan.”

Kruisbestuiving

“Het feit dat onze onderzoekers vlak naast het operatiekwartier van de artsen werken, is een enorme troef”, zegt professor Lennart Scheys. “Daarvoor benijdt men ons op internationaal vlak. Het zorgt voor een nauwe interactie en kruisbestuiving die al heel vruchtbaar gebleken is. Nog een grote troef is het feit dat wij toegang hebben tot een uitgebreide database van patiënten en gezonde vrijwilligers. Data is the new oil, zegt men: het is ongetwijfeld een van onze sterke punten.”

Kosten-batenanalyse 

Dokter Moke: “Dankzij de vele patiënten en gezonde proefpersonen die zich aanmelden bij ons onderzoeksteam, zijn we wereldwijd een pionier op het vlak van bewegingsanalyses van mensen met scoliose. Maar het is fout te denken dat alles wat we doen dure hightech is. We doen evengoed nuttig onderzoek naar bijvoorbeeld het evenwichtsgevoel bij patiënten met een misvorming van de wervelkolom, gebaseerd op eenvoudige testen die we overnamen van valpreventie bij ouderen en patiënten met de ziekte van Parkinson. Voor ons is de kosten-batenanalyse erg belangrijk.”

“Eén van onze onderzoekers maakt zelfs zijn doctoraat over de economische evaluatie van het klinische zorgpad van scoliose en de bijhorende bewegingsanalyses”, vult professor Scheys aan. “Ook daarin zijn we pionier: al tijdens de ontwikkelingen en het gebruik in onderzoek, checken we de economische haalbaarheid. Het heeft geen zin een oplossing te zoeken voor een klinisch probleem als die achteraf peperduur blijkt te zijn.”

Cirkel

Professor Scheys: “Dokter Lieven Moke en professor Philippe Debeer zijn de twee medische coördinatoren van het IORT. Samen zorgen we ervoor dat het onderzoek geen eigen leven begint te leiden los van de kliniek en dat de training van chirurgen aan de hoogste kwaliteitseisen voldoet. Omgekeerd geldt ook dat ik als ingenieur mee aan tafel schuif bij de medische dienstraden. Bij het nemen van bepaalde beslissingen, kan zo ook meteen worden ingeschat of dat gevolgen heeft voor het onderzoek dat we doen of de training die we geven.”

“Het mooie is dat we de inzichten van het onderzoek onmiddellijk kunnen doorspelen naar een hele nieuwe generatie chirurgen, omdat de opleiding van orthopedische chirurgen ook bij ons zit”, zegt dokter Moke. “En aangezien we ons onderzoek ook direct kunnen aftoetsen bij de behandeling van patiënten, is de cirkel rond.” •

Meer informatie

Website IORT