“Met ultrasound hersenactiviteit door de schedel heen meten opent nieuwe deuren”

Ultrasoundtechnologie heeft de potentie om nauwkeurig, goedkoop en bovenal snel hersenactiviteiten in beeld te brengen. Dit kan deuren openen voor nieuw hersenonderzoek, bijvoorbeeld naar de interactie tussen hersengebieden. Vooralsnog is er een voorname belemmering: de schedel. Het bot van de schedel beïnvloedt geluidsgolven, en dit verslechtert de beeldkwaliteit aanzienlijk.

Rick Waasdorp (TU Delft), promovendus binnen het programma Medical Delta UltraHB: Ultrafast ultrasound for the heart and brain, zoekt manieren om de verstoring door de schedel te corrigeren. 

Dit interview is het zestiende in een reeks interviews met promovendi en postdoctorale onderzoekers gefinancierd door Medical Delta. Rick Waasdorp doet onderzoek binnen het programma Medical Delta UltraHB: Ultrafast ultrasound for the heart and brain

Wat onderzoek je, en hoe ben je tot dit onderzoeksonderwerp gekomen?

“Op een conferentie in Schotland presenteerde ik mijn afstudeerproject en ontmoette ik David Maresca, mijn huidige supervisor. Hij stelde een project voor dat zich richt op het gebruik van ultrasound voor hersenonderzoek. Na mijn masteronderzoek, waarin ik ultrasound gebruikte om spiercontracties te bekijken, leken de hersenen me een interessante nieuwe uitdaging.

MRI is op dit moment de standaard om hersenactiviteit te meten. Maar MRI is relatief duur, scancapaciteit is schaars en scans duren lang. Ultrasound is breed beschikbaar in de zorg, is mobiel, is sneller dan MRI, en de nieuwe generatie ultrasound-scanners is heel gevoelig, wat een nieuw scala aan toepassingen mogelijk maakt. Er is alleen een uitdaging: geluid gaat slecht door de schedel heen, waardoor op dit moment het meten van hersenactiviteiten met ultrasound beperkt is tot operaties waarbij de schedel is verwijderd.

Het doel van mijn onderzoek is om het meten van hersenactiviteit door de schedel heen mogelijk te maken. De ultrasoundsignalen worden verzwakt en gebroken door de akoestische eigenschappen van het bot, waardoor de beelden onscherp worden. We kunnen deze effecten compenseren door de schedel nauwkeurig te modelleren, en dit model in beeldreconstructie toe te passen. Hiermee brengen we de geluidssignalen weer in focus, waardoor we nauwkeurig en niet-invasief beelden van de hersenen kunnen maken.”

Wat hoop je te bereiken met jouw onderzoek?

“Ultrasound kan vooralsnog dus alleen tijdens hersenoperaties worden gebruikt om hersenactiviteit in mensen te meten. Mijn doel is om een adaptieve methode voor schedelcorrecties te ontwikkelen die automatisch de schedel van een nieuwe patiënt meet, de correctie berekent, en zo scherpe beelden produceert.

Het opent nieuwe onderzoeksmogelijkheden, bijvoorbeeld het decoderen van hersenactiviteit met een brein-computerinterface, zodat mensen met verlamming een rolstoel of een robotarm kunnen aansturen.Dat maakt real-time meting van hersenactiviteit mogelijk, en dat opent nieuwe mogelijkheden voor onderzoek. Bijvoorbeeld het decoderen van hersenactiviteit met een brein-computerinterface, zodat mensen met verlamming een rolstoel of een robotarm kunnen aansturen.”

Wat motiveerde je om juist dit onderzoek te doen?

“Met een achtergrond als werktuigbouwkundige en een sterke interesse in het verleggen van technische grenzen, ben ik gedreven om diagnostische technieken te verbeteren en nieuw onderzoek mogelijk te maken. Ik wil mijn technische kennis inzetten om te werken aan innovatieve technologieën die daadwerkelijk een verschil kunnen maken voor patiënten. Voor mij is dit PhD-traject een mooie kans om mezelf verder te ontwikkelen als ingenieur en uit te groeien tot een veelzijdige onderzoeker.

Ultrasound is al lang een betrouwbare techniek in de zorg waardoor diagnoses sneller, goedkoper en minder invasief zijn geworden, wat de drempel verlaagt voor preventieve zorg. In de afgelopen jaren heb ik gezien hoeveel potentieel ultrasound heeft in preklinisch onderzoek, en ik zet me graag in om deze nieuwe technieken naar de kliniek te brengen.”

Hoe draagt interdisciplinaire samenwerking bij aan jouw onderzoek?

“Dankzij het sterke netwerk tussen Leiden, het LUMC, Erasmus MC en Delft had ik tijdens mijn afstudeerperiode de kans om vroeg in mijn project in contact te komen met neurologen en de revalidatieafdeling van het LUMC voor medisch en neurowetenschappelijk advies. Dit stelde me in staat om het diagnostische probleem heel precies in kaart te brengen en zo veel gerichter tot een oplossing te komen.

De expertise van de neurowetenschappers is voor ons cruciaal in het ontwerpen en opzetten van experimenten.Momenteel richt ik me vooral op preklinisch onderzoek en werken we samen met het Nederlands Herseninstituut in Amsterdam om ultrasound in de neurowetenschappen toe te passen. Hierbij komen we veel technische uitdagingen tegen, waar ik graag over meedenk. Andersom is de expertise van de neurowetenschappers voor ons cruciaal in het ontwerpen en opzetten van experimenten.

Samenwerken met een team helpt om relevante problemen te identificeren en doelgericht te werk te gaan. Interdisciplinaire samenwerking is cruciaal, omdat niemand op elk gebied een expert kan zijn. Door deze samenwerking ontstaan oplossingen die voor iedereen van waarde zijn.”