‘Oogst’ wetenschappelijk onderzoek Nienke Bakx in Catharina Ziekenhuis
Het intekenen van de organen van individuele borstkankerpatiënten en het vervolgens maken van exacte bestralingsplannen blijkt sneller te kunnen door het gebruik van artificial intelIigence (AI)-modellen. Op die manier blijft het net zo betrouwbaar en accuraat. Het levert flinke tijdwinst per patiënt op. Een prettige conclusie met de ontwikkelingen in de gezondheidszorg in je achterhoofd.
Het is de ‘oogst’ van het wetenschappelijk onderzoek dat Nienke Bakx de afgelopen jaren deed in het Catharina Ziekenhuis. Donderdag promoveerde zij aan de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e). Haar onderzoek verdient nadere uitleg. Dankzij de nieuw ontwikkelde AI-modellen kan het intekenen van tumoren en omliggende organen voor borstkankerpatiënten grotendeels automatisch gebeuren.
Tot twee jaar geleden gebeurde dat echter met ‘ouderwets’ handwerk. Als de anatomie van de individuele patiënt in beeld was gebracht, kon het bestralingsplan – hoe kan de straling het best worden toegediend om kankercellen te vernietigen en tegelijkertijd gezonde organen te sparen – worden gemaakt. Ook dat gebeurde handmatig.
Scheelt halfuur per patiënt
Na een succesvolle pilot werd het in mei 2022 in de praktijk gebracht. Met uiteraard de kanttekening dat de radiotherapeuten en laboranten alles controleren, eventueel bijstellen en de ‘go’ geven. Nienke (28) ziet dat het goed gaat. “Bij het automatisch intekenen van de organen zie je de grootste tijdswinst, zo’n 60 procent van de tijd. Voor het intekenen van de tumor zo’n veertig procent. Als je het in minuten uitdrukt, scheelt het een halfuur per patiënt.”
Naast het intekenen van tumoren en organen, kunnen AI-modellen ook worden ingezet voor het maken van het bestralingsplan zelf. Ook hier bleek de inzet van artificial intelligence een succes: in 74 procent van de gevallen kon het AI-model een bestralingsplan maken dat direct bruikbaar was. Met kleine aanpassingen steeg dit percentage naar 86 procent.
De geboekte tijdwinst is cruciaal voor de lange termijn, zo zegt Nienke. “De zorg in Nederland staat onder druk door de vergrijzing, het daarmee gepaard gaand toenemend aantal kankerpatiënten en de personeelskrapte. In Eindhoven zitten we nog goed dankzij de studie medische beeldvorming en radiotherapeutische technieken (MBRT) van Fontys, maar bij veel ziekenhuizen zie je vacatures die niet gevuld worden. Het is dus broodnodig dat we daar iets aan gaan doen, want anders wordt de werkdruk te groot.”
Dit is een tijd van investeren
Ze weet de huidige tijd mooi te duiden. “Wat er nu in feite met AI gebeurt: we hebben meer mensen nodig om dit soort modellen te ontwikkelen, maar op termijn hebben we daardoor minder medische mensen nodig. Ik zie deze periode en al het werk dat we daarin doen als investeren in een duurzame oplossing voor de gezondheidszorg.”
Bakx heeft met dit onderzoek gedaan wat ze vroeger al graag wilde. “Ik wist als scholier al dat geneeskunde niks voor mij was, maar ik vond de medische wereld wél heel interessant. Die wilde ik graag verbeteren door middel van techniek. Het mooie aan dit traject is dat het ook tot het implementeren van een innovatieve werkwijze heeft geleid. Dat is zeker niet altijd zo bij wetenschappelijk onderzoek.”
De Eindhovense sloot met de verdediging van haar proefschrift haar tijd in het Catharina Ziekenhuis af. “Het maakt me heel trots. Ik ben hier begonnen tijdens het mastergedeelte van mijn opleiding medical engineering, gespecialiseerd in medical imaging. Daarna ging ik in het ‘Cathrien’ verder voor de post-master opleiding Qualified Medical Engineer (QME), zeg maar een praktijkgericht vervolgonderzoek waarbij ik de AI-modellen ontwikkelde en evalueerde. Dat dit uiteindelijk zou uitmonden in een wetenschappelijk onderzoek en een promotie, zou ik toen nooit hebben geloofd. Dat leek me altijd veel te theoretisch. Het mooie is dat ik deze hele periode heb samengewerkt met mijn promotor en klinisch fysicus Coen Hurkmans, die vorig jaar hoogleraar is geworden.”
Uitbreiding naar andere soorten kanker
Het succes van de AI-modellen bij borstkanker heeft geleid tot uitbreiding naar andere soorten kanker. Zo worden de automatische intekeningen inmiddels ook toegepast bij patiënten met slokdarm- en longkanker. Hoewel deze toepassingen niet direct onderdeel waren van Nienkes onderzoek, zijn ze wel mogelijk gemaakt door de resultaten ervan. “In de praktijk zien we dat het goed werkt bij verschillende doelgebieden. Het bespaart overal tijd,” zegt Nienke, die de laatste twee jaar ook projectleider was bij het AI Expertisecentrum van het Catharina Ziekenhuis.
Haar werk wordt voortgezet door haar collega Niels van Acht, die met behulp van het Catharina Onderzoeksfonds onderzoekt hoe deze AI-modellen duurzaam kunnen worden ingezet. “Het is belangrijk dat de modellen blijven werken, zelfs als er iets verandert in de medische richtlijnen of workflows. Het doel is om dit proces zo efficiënt mogelijk te maken en te zorgen dat de modellen ook over een paar jaar nog relevant zijn.”
Het proefschrift van Nienke Bakx heet ‘Automation of radiotherapy treatment planning for breast cancer – Utilizing artificial intelligence for automated segmentation and planning’ en is hier te lezen. Co-promotor was Hanneke Bluemink van het Catharina Ziekenhuis. Nienke maakte deel uit van Eindhoven MedTech Innovation Center (e/MTIC), het samenwerkingsverband tussen de TU/e, het Catharina Ziekenhuis, Máxima Medisch Centrum, Kempenhaeghe en Philips.
