In het AMC staan bijzondere 3D-printers die onze botten in plastic namaken. Handig als voorbeeld voor de chirurg die een gebroken arm moet herstellen. En leerzaam voor de patiënt om te begrijpen hoe de operatie gaat verlopen.
Je kan het zo gek niet bedenken, of het is te printen tegenwoordig. Aannemers leveren met 3D-drukkers al heuse huizen af, en een simpel stoeltje kan zo’n apparaat met het grootste gemak uit plastic boetseren. In het AMC staan enkele printmachines die botten namaken, uiteenlopend van een kaak of een arm tot een compleet bekken.
Iwan Dobbe is onderzoeker en de bedenker van software waarmee een 3D-printer menselijke botten van kunststof kan fabriceren. Hij toont een paar plastic botjes die hij heeft geprint voor de artsen van de afdeling Plastische en Reconstructieve Chirurgie. Het zijn een ellepijp en een spaakbeen, twee botten van de onderarm. Hij vertelt: “Wanneer iemand tijdens een skivakantie een arm breekt, is het niet ongewoon dat die gebroken botten uit zichzelf weer aan elkaar vastgroeien. Maar vaak wel in een verkeerde stand. Dan staat de arm niet helemaal recht meer. Om het nog ingewikkelder te maken, zijn die botten vaak ook een beetje gedraaid aan elkaar vastgegroeid. Juist die draaiing is erg moeilijk te zien op röntgenfoto’s en CT-scans.”
De onderzoeker bij de afdeling Biomedical Engineering and Physics is er in geslaagd op zijn computerscherm de gebroken botten heel precies in beeld te brengen. Dan is duidelijk te zien hoe en waar een scheef aangegroeid bot afwijkt van een ongeschonden bot. Met behulp van slimme methodes wordt de foute stand van de botten opgespoord. “Wij maken niet alleen een 3D-foto van de geblesseerde linkerarm, maar ook van de gezonde rechterarm. Door die twee plaatjes over elkaar heen te projecteren, zien we waar de afwijkingen zitten. Een 3D-printer bij de Instrumentmakerij van het AMC maakt vervolgens zowel het geblesseerde als het gezonde bot na in kunststof, als zichtmodel voor de chirurg.”
Bij een grote afwijking, bijvoorbeeld een knikstand van de arm, moet de chirurg het bot gaan corrigeren. Dat betekent meestal: zagen. De software van Dobbe ontwerpt hiervoor een zaagmal, een kunststof blokje met een schuine sleuf die de chirurg gebruikt om zijn zaagje heel precies op het te opereren bot te plaatsen. Het uitgeprinte blokje wordt tijdens de operatie stevig vastgezet op het bot van de patiënt. Zo kan de chirurg het scheefgegroeide bot op exact de juiste plaats doorzagen om het vervolgens recht te zetten met een tweede kunststof blokje, de pasmal. Die is te vergelijken met een tomtom: hij helpt de chirurg de botten in precies de juiste stand te navigeren. De twee botdelen passen namelijk maar op één manier in de pasmal. Met een fixatieplaatje schroeft de arts de botdelen in die stand weer vast. Daarna kan de mal er af. In enkele weken groeien de twee delen vanzelf weer aan elkaar. Op de afdeling MIO (Medisch-technische Innovatie en Ontwikkeling) staat een indrukwekkende 3D-printer die de zaagmallen voor de chirurg levert.
“De botcorrecties worden met deze techniek minder afhankelijk van toeval”
Plastisch chirurg Simon Strackee heeft in de afgelopen jaren zo’n tweehonderd patiënten geholpen met deze 3D-techniek. “Artsen die iemand met een botbreuk onderzoeken, constateren vaak wel dat een bot scheef staat, maar doorgaans kunnen zij niet zien dat een weer aangegroeid bot ook nog eens een beetje gedraaid is aangegroeid. Dat kan ik wel zien met de 3D-scans die wij gebruiken. Ik kan onze computer laten uitrekenen hoe groot de verdraaiing is en waar ik het bot het beste kan doorzagen om het weer recht te zetten. De botcorrecties worden met deze techniek minder afhankelijk van toeval. Wanneer ik alleen op grond van een platte CT-scan, zonder dieptebeeld, zo’ n correctie zou uitvoeren, valt het resultaat vaak tegen. De patiënt klaagt dan achteraf over pijn in zijn arm, omdat de botten eigenlijk nog steeds verkeerd staan.”
Strackee voert met de nieuwe 3D-techniek ook ingewikkelde polsoperaties uit. “Het is bijna lopende-bandwerk geworden.”
De Instrumentmakerij van het AMC maakt voor de chirurgen met grote 3D-printers zichtmodellen van de botten. Dat printen kan heel wat tijd vergen, vertelt Meindert Rijpkema van de werkplaats. “Afhankelijk van de omvang van een bot loopt dat uiteen van een uurtje tot wel twintig uur. Daarna ben je nog bezig met afwerking en nazorg. Het is niet zomaar even gebeurd.”
De 3D-methode bespaart het ziekenhuis een hoop kosten, aldus chirurg Strackee. “Wanneer je een mal via de klassieke spuitgietmethode laat maken, ben je al snel tienduizend euro kwijt. Nu kost een 3D-mal hooguit tachtig tot negentig euro aan materiaal.”
De nieuwe techniek bespaart geen ligdagen voor de patiënt. “Die blijft maximaal 24 uur op de afdeling. Een operatie duurt soms net zo lang als vroeger. Maar de kwaliteit van de ingreep is veel beter. Onze manier van 3D-planning is vrij uniek in de wereld. Er zijn veel klinieken die alleen met röntgenfoto’s werken, zonder dieptebeeld. Die leveren patiënten af die nog steeds scheve botten hebben, met blijvende pijn als gevolg. Eigenlijk is dat schandalig.”
Het gebeurt nogal eens dat mensen met een scheef geheelde botbreuk hun toevlucht zoeken tot particuliere klinieken, ook in het buitenland. Die lijken soms goedkoper, maar kunnen achteraf flink duurder uitpakken, vertelt Strackee. “Ik weet van een patiënt die op eigen kosten naar een kliniek in België was gegaan om zijn pols recht te laten zetten. Maar zulke privéklinieken hebben meestal het geld niet voor deze nieuwe 3D-techniek. Daardoor hebben zij geen goed beeld van de scheefstand van de botjes. Deze patiënt moest naderhand nogmaals een polscorrectie ondergaan, wat vijfduizend euro extra kostte.”
“De patiënt ziet van tevoren wat er allemaal gaat gebeuren. Dat werkt vaak geruststellend”
De plastic modellen van armen, polsen en bekkens hebben nog een voordeel, zegt Strackee: “Voordat ik de operatie begin, kan ik nu aan de patiënt met behulp van de kunststof botten laten zien wat er aan zijn arm of been mankeert. Zo kan ik uitleggen wat ik tijdens de operatie ga doen. De patiënt ziet van tevoren wat er allemaal gaat gebeuren. Dat werkt vaak geruststellend, het geeft vertrouwen.”
Met een 3D-zaagmal haalt een chirurg als het moet ook met grote precisie een stukje bot elders uit het lichaam weg, om dit te gebruiken bij het opvullen van een bot waar materiaal verloren is gegaan. Diezelfde 3D-techniek maakt het trouwens ook mogelijk stukjes bot te vervangen door titanium. “Dat metaal kunnen we tegenwoordig ook printen. Daarvoor gebruiken we titanium-schuim met de structuur van een honingraat. Dat is voor 70 procent poreus, waardoor het bot er makkelijk doorheen kan groeien. Deze aanpak gebruiken wij bijvoorbeeld voor het herstel van bekkens en wervels.”
Met de nieuwe 3D-techniek kan een chirurg in beginsel alle botten van het lichaam corrigeren, zolang ze maar met de CT-scanner in drie dimensies gefotografeerd kunnen worden. “Een vervormde voet is een erg ingewikkelde constructie. Met onze mallen kan ik de voetbotjes toch recht zetten. Dankzij de nieuwe 3D-techniek voorkomen we nu soms zelfs een amputatie van de voet.”
Is Strackee niet bevreesd dat een robot straks zijn chirurgische werk overneemt? “Een robot zou dit in theorie aankunnen. Je hebt er in beginsel alleen een geleiderail en een zaaginstallatie voor nodig. Maar een robot ziet geen verschil tussen botten, pezen en spieren. Dat is dus gevaarlijk. En een robot kan niet ter plekke improviseren, dat kan voorlopig alleen een mens.”
Door Marc Laan
Foto: Marieke de Lorijn/Marsprine