Overzicht

Een nieuw geluid in het ziekenhuis – interview met Richard Lopata

26 september 2016

(Laatst aangepast: 05-11-2016)

Een nieuw geluid in het ziekenhuis – interview met Richard Lopata

Opinie en interview

Ultrageluid, ofwel echografie, is een veelgebruikt hulpmiddel in de medische praktijk, maar ondertussen staat de ontwikkeling niet stil. Nieuwe, verbeterde toepassingen van ultrageluid en het ontwikkelen van een fotoakoestieksysteem zijn onderwerp van onderzoek aan de faculteit Biomedische Technologie op de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e). Dr. ir. Richard Lopata is gespecialiseerd in deze technieken en is werkzaam binnen de onderzoeksgroep Cardiovasculaire Biomechanica. In dit interview gaan we in op zijn passie, de technologie en medische toepassing van ultrageluid en fotoakoestiek en zijn doelen voor de toekomst.

Waar worden ultrageluid en fotoakoestiek nu voor gebruikt in de zorg?

Ultrageluid wordt veelvuldig gebruikt binnen en buiten de kliniek. Verloskundigen hebben vaak een klein, draagbaar apparaatje in hun tas waarmee ze naar de hartslag van de foetus kunnen luisteren; deze techniek is gebaseerd op ultrageluid. In de kliniek wordt ultrageluid onder andere toegepast bij abdominale onderzoeken (gynaecologie, verloskunde, lever, milt, alvleesklier, prostaat), in de cardiologie (o.a. hartfunctieonderzoek en onderzoek naar vaatvernauwingen en vaatverwijdingen, ook intravasculair) en om skeletspieren en pezen in beeld te brengen.

Ook de ontwikkeling van fotoakoestiek is vergevorderd, maar op dit moment wordt de techniek nog beperkt ingezet in de kliniek; klinische toepassing staat nog in de kinderschoenen, maar mede door de beschikbaarheid en integratie van betere lasers is ook hier het onderzoek in een stroomversnelling terecht gekomen. Afbeelding 1 toont hoe met ultrageluid en fotoakoestiek beelden gemaakt worden.

Afbeelding 1. Hoe kunnen met ultrageluid en fotoakoestiek beelden gemaakt worden?

Van welke nieuwe ontwikkelingen heb jij hoge verwachtingen?

In de verbetering van de ultrageluid- en fotoakoestische technieken zelf (hogere resoluties, dieper in het lichaam kunnen kijken) en in de toepassing voor specifieke klinische problemen kunnen we nieuws verwachten (afbeelding 2). De komst van snellere, krachtigere computers heeft er bijvoorbeeld voor gezorgd dat beelden van hogere resoluties en in grote hoeveelheden verwerkt kunnen worden. Dit maakt het mogelijk om elke milliseconde (of zelfs een-tiende milliseconde!) een beeld te maken om hieruit vervolgens de relevante informatie te halen over de beweging in het lichaam, zoals de bloedstroom.


Lopata richt zich in zijn onderzoek op drie pijlers. Allereerst de ontwikkeling van de ultrageluid- en fotoakoestische technieken om functionele data te halen uit de echografische beelden zoals stroming en weefselvervorming. Hiervoor gebruikt hij signaalanalyse en de combinatie van mechanische computermodellen en meetdata. De tweede pijler is het valideren van de technieken voor toepassing in de kliniek door testmetingen aan bijvoorbeeld fantomen (voorbeeldmaterialen). In de derde pijler staat de nauwe band met de kliniek centraal: wat kan de techniek brengen in de kliniek? En welke problemen uit de kliniek kunnen we oplossen met de technieken?

Afbeelding 2. Ultrageluid versus fotoakoestiek

Kan je enkele concrete voorbeelden noemen van deze nieuwe klinische toepassingen?

Lopata’s verbondenheid met de onderzoeksgroep Cardiovasculaire Biomechanica brengt een focus op hart- en vaatziektes met zich mee. Met zijn onderzoek naar verwijdingen in de aorta (aneurysma’s) en plaques in de halsslagader wil hij, samen met vaatchirurg Marc van Sambeek (Catharina Ziekenhuis), bijdragen aan betere besluitvorming in de kliniek om zo overbehandeling en onnodige zorgen van patiënten te voorkomen (1). Preventief onderzoek om plaques te ontdekken kan een herseninfarct voorkomen, maar met ultrageluid kan nu alleen de aanwezigheid van een plaque aangetoond worden. Echter, slechts 1 op de 6 plaques is gevaarlijk en behandeling is risicovol en kostbaar. Daarom wil Lopata het mogelijk maken om plaques te classificeren op basis van de kwetsbaarheid. Hij onderzoekt of dit mogelijk is door met ultrageluid de beweging van de plaque en zijn omgeving te analyseren of door met fotoakoestiek de samenstelling van de plaque (vet in de plaque) in beeld brengen.

Samenwerking met de kliniek gebeurt ook in de spierfysiologie, waar een probleem zich voordeed bij het meten van spieren en pezen in beweging: de probe van het ultrageluid-apparaat kon niet vastgezet worden aan het lichaam. Oud-masterstudent Benjamin Tchang, afgestudeerd bij Richard Lopata, bedacht hiervoor een oplossing en ontwikkelde een probehouder. Deze houder fixeert de probe op het lichaam waardoor dynamische metingen mogelijk zijn. Dit product wordt op dit moment verder ontwikkeld en uitgebreid getest door de start-up Usono in nauwe samenwerking met de TU/e, de kliniek, de sportwereld en de industrie.

Welke rol heeft de technische universiteit te spelen in de medische wereld?

Nederland heeft een grote historie op het gebied van ultrageluid; in de jaren 70 is de eerste echoprobe voor 2D-beeldvorming ontwikkeld door prof. dr. ir. Klaas Bom in het Erasmus MC in Rotterdam. Vanuit de wens in het ziekenhuis (cardiologie) heeft hij destijds zelf vijf apparaten gebouwd die 2D-echo mogelijk maakten en plaatste ze vervolgens in de best-aangeschreven ziekenhuizen in de wereld. De samenwerking tussen academisch ziekenhuis en ingenieur (biomedisch ingenieur, natuurkundige, elektrotechnicus) bleek toen al van groot belang.
In de samenwerking tussen universiteit, kliniek en industrie kunnen nieuwe medische technieken tot toepassing komen. Op de technische universiteit worden continue nieuwe technieken onderzocht en ontwikkeld, maar om de meest interessante resultaten door te ontwikkelen tot een product is de samenwerking met de industrie nodig. Voor introductie en acceptatie in de kliniek zijn de klinische partners van groot belang.

Wat drijft jou om de ultrageluid en fotoakoestiek tot een nieuw niveau te tillen?

Op de middelbare school was Lopata meer geïnteresseerd in de scheikunde, maar tijdens zijn opleiding Biomedische Technologie aan de TU Eindhoven werd hij gegrepen door de voor hem nieuwe onderwerpen modelleren, medische beeldvorming en beeldanalyse. Eerder was zijn oog ook gevallen op de studie Geneeskunde, maar zijn interesse voor het menselijk lichaam lag meer in het onderzoek dan het behandelen van patiënten.


“De combinatie van beeldvorming en computermodellen vind ik fantastisch, vooral in de toepassing op het menselijk lichaam.”


Zijn afstudeerproject omvatte onderzoek naar de doorbloeding van tumoren met behulp van computermodellen en MRI. Hij vervolgde zijn academische carrière in een promotieonderzoek naar 3D-ultrageluid van het hart in het Radboud Universitair Medisch Centrum in Nijmegen en kwam daarna terug naar Eindhoven om zijn onderzoekservaring te combineren met zijn voorliefde voor onderwijs.

Wat wil je de komende jaren en verdere toekomst bereiken?

Lopata’s ambitie is om hoogleraar te worden en zijn eigen onderzoeksgroep op te zetten in ultrageluid en fotoakoestiek. Hij wil aan het begin staan van vele nieuwe ontwikkelingen en medische toepassingen en zijn enthousiasme delen met anderen. De samenwerking met de kliniek en industrie staan centraal om nieuwe ontwikkelingen te introduceren in de klinische praktijk.


“Ik streef naar de volledige integratie van meting en model in de toepassing van ultrageluid, zodat een scan van een paar seconden leidt tot een accurate diagnose voor de patiënt”

Je geeft aan ook een passie te hebben voor onderwijs en de begeleiding van studenten, hoe past dit in het plaatje?

Toen hij 16 jaar was, gaf hij al wiskundebijles. Tijdens zijn studie ging hij door met het geven van bijles om zijn medestudenten te helpen (en een aardig zakcentje te verdienen).


Lopata haalt veel voldoening uit het opleiden van mensen met zowel een ingenieursbasis als kennis en ervaring met ultrageluid, die hij met een gerust hart aan het werk kan laten gaan bij instellingen over de hele wereld.


"Ik neem graag andere mensen mee in mijn enthousiasme door kennis te delen en uit te leggen.”

 

- Geschreven door: Lieke van Gorp, communicatiemedewerker Biomedische Technologie TU Eindhoven

Meest recente publicaties:

RW Boekhoven et al (2016). Inflation and bi-axial tensile testing of healthy porcine carotid arteries. Ultrasound in Medicine and Biology, 42(2), 574-585

 

EJS Mascarenhase et al (2016). Assessment of mechanical properties of porcine aortas under physiological loading conditions using vascular elastography. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 59, 185-196.

 

EMJ van Disseldorp et al (2016). Influence of limited field-of-view on wall stress analysis in abdominal aortic aneurysms. Journal of Biomechanics.

Toon alle referenties

Auteur