Imec integreert hyperspectrale camera met chirurgische microscoop

Onderzoekers van imec hebben een hyperspectrale camera geïntegreerd met een chirurgische microscoop. De compacte set-up genereert nauwkeurige klinische data die, na interpretatie door een neuraal netwerk, een duidelijk onderscheid maken tussen gezonde cellen en kankercellen.  

De ontdekking zou chirurgen op termijn in staat moeten stellen om de traag groeiende hersentumoren laaggradige gliomen makkelijker te detecteren tijdens operaties.

Laaggradige gliomen zijn een diverse groep (traag groeiende) hersentumoren die vaak voorkomen bij jonge, verder gezonde patiënten. Hoewel ze meestal goedaardig van oorsprong zijn, hebben studies aangetoond dat laaggradige gliomen jaarlijks vier tot vijf millimeter kunnen groeien, en eventueel zelfs kunnen transformeren in een kwaadaardige tumor. Vandaar dat artsen er in vele gevallen voor opteren het gezwel zo vroeg mogelijk chirurgisch te verwijderen, hoewel de in vivo detectie en afbakening ervan notoir moeilijk is – zelfs met behulp van een chirurgische microscoop. 

“Als we chirurgen de juiste tools zouden kunnen aanreiken om laaggradige gliomen in vivo op te sporen, dan zou dat een revolutie betekenen in de behandeling van patiënten. En voor die doorbraak zou hyperspectrale beeldvormingstechnologie wel eens kunnen zorgen,” zegt engineer Roeland Vandebriel. “Bij hyperspectrale beeldvorming wordt het hersenweefsel belicht, waarna het weerkaatste licht wordt opgevangen in vele smalle, spectrale banden. Die unieke ‘spectrale handtekening’ laat toe om een duidelijk onderscheid te maken tussen gezonde cellen en kankercellen.

“Tot nog toe kon de technologie echter niet zomaar in een operatiekwartier worden gebruikt. Maar dat is buiten de compacte combo gerekend van imecs snapscan VNIR 150 hyperspectrale camera, gemonteerd op een standaard chirurgische microscoop.”

Dankzij zijn beperkte afmetingen (10 x 7 x 6,5 cm, en zijn gewicht van 645 g) kan imecs snapscan camera makkelijk worden gemonteerd op een chirurgische microscoop. Samen vormen ze een compacte opstelling die, in tegenstelling tot de grote en onhandige systemen die in eerdere studies werden gebruikt, wel degelijk kan worden geïntegreerd in strenge klinische workflows.

“Daarnaast hebben we bestudeerd hoe het systeem – met minimale aanpassingen – kan functioneren in een steriele intraoperatieve omgeving”, aldus projectleider Siri Luthman. “Want het was vooral daarop dat eerder onderzoek vastliep. De kalibratie van het systeem, de karakteristieken van de interne lichtbron van de microscoop, enz.: het zijn allemaal parameters waarmee we rekening moesten houden.”

Vandebriel: “Hoewel het nog te vroeg is om onze opstelling ook effectief tijdens een operatie in te zetten, is onze aanpak wel al voorlopig gevalideerd met behulp van een klinische dataset van zes patiënten van het UZ Leuven. Nu willen we bekijken of we de tumorclassificatie ook in real time kunnen doen, door gebruik te maken van imecs snapshot hyperspectrale technologie die aan veel hogere snelheden werkt.”