Bij de UCLouvain ontwikkelt de doctoraatsstudent Pierre Cnockaert innovatieve anatomische 3D-modellen van de luchtwegen van kinderen. Op basis van die realistische modellen kan de luchtcirculatie bij kinderen bestudeerd worden. Dit innovatieve project onderscheidt zich doordat het modellen van jonge kinderen maakt op verschillende leeftijden.
En het maakt een therapeutische benadering mogelijk die beter afgestemd is op hun anatomische ontwikkeling. Het onderzoek werd beloond met een Vocatio-beurs van 10.000 euro. We zullen er dus in de toekomst ongetwijfeld nog veel meer over horen.
{Persbericht van de UCLouvain}
Het begon allemaal met een eenvoudig idee: beter begrijpen hoe kinderen ademen, en hoe je hen kan helpen als dat moeilijk wordt.
Dit project, waarvoor Pierre Cnockaert een Vocatio-beurs heeft gekregen, was nochtans helemaal niet gepland. Het is een ambitieus onderzoeksproject: 3D-modellen maken en printen van de luchtwegen van kinderen om technieken zoals niet-invasieve beademing te bestuderen.
Maar die modellen zijn niet alleen bedoeld voor onderzoek. Ze zullen ook als pedagogisch materiaal ingezet worden in het onderwijs omdat ze zichtbaar maken wat in handboeken en afbeeldingen vaak abstract blijft.
Het idee ontstond al veel eerder
Het verhaal begon tijdens Pierres aanvullende masteropleiding bewegingswetenschappen aan de UCLouvain, na zijn kinesitherapiestudies aan de hogeschool Vinci. Een gesprek met professor Gregory Reychler inspireerde hem voor zijn project: Pierre ontdekte dat er 3D-geprinte anatomische modellen bestaan. Het idee was intrigerend, maar nog vaag.
Hij liet het niet los en kocht een tweedehands 3D-printer waarmee hij helemaal alleen begon te experimenteren. Op zijn kamer printte hij zijn eerste modellen van luchtwegen. Dat vergde nog veel manueel werk, maar het was het begin.
Na een tijdje trok zijn persoonlijke project de aandacht van professor William Poncin, die zijn doctoraat vandaag begeleidt. Samen met professor Reychler ontwikkelden ze een methode om de luchtwegen te reconstrueren op basis van beelden van CT-scans. Medische data werd omgezet in driedimensionale digitale modellen en vervolgens laag na laag geprint als fysieke objecten.
Betrouwbare modellen dankzij strikte verificatie
In de wetenschappelijke literatuur bestonden al pediatrische anatomische modellen in 3D. Die waren echter vaak minder realistisch en vooral zelden nauwkeurig geverifieerd. Daardoor was hun anatomische nauwkeurigheid niet altijd aangetoond.
Een van de belangrijkste doelstellingen van het project is net om modellen te ontwikkelen waarvan de anatomische nauwkeurigheid is geverifieerd en wetenschappelijk is bekrachtigd. Die bekrachtigingsfase is essentieel om te garanderen dat resultaten uit het laboratorium zo goed mogelijk overeenstemmen met de klinische realiteit.
Dankzij deze modellen krijgen we vandaag een beter inzicht in zeer concrete situaties: hoe stroomt de lucht door de bovenste luchtwegen van een kind en wat verandert er afhankelijk van de vorm van de anatomische structuur. Pierre probeert de modellen ook steeds realistischer te maken, onder andere door flexibel materiaal te gebruiken dat het mechanische gedrag van biologisch weefsel nabootst.
De verschillende ontwikkelingsfasen van een kind
Het project onderscheidt zich ook doordat het modellen van kinderen op verschillende leeftijden wil creëren. De luchtwegen evolueren namelijk sterk bij jonge kinderen. Sommige anatomische structuren, zoals de sinussen, zijn bij een pasgeborene nog niet volledig ontwikkeld en veranderen geleidelijk naarmate het kind groter wordt.
Modellen die verschillende leeftijden afbeelden, maken het dus mogelijk om beter te begrijpen hoe de anatomische ontwikkeling de ademhaling beïnvloedt en welke impact dat heeft op de doeltreffendheid van bepaalde behandelingen bij jonge patiënten, zoals beademen, aerosollen of zuurstof toedienen.
Project bekroond door Vocatio-beurs
De toekenning van een Vocatio-beurs was een mijlpaal in dit wetenschappelijke avontuur. Dankzij deze beurs van 10.000 euro kunnen de gebruikte materialen verder verbeterd worden, kan de wetenschappelijke bekrachtiging van de modellen uitgebreid worden en kunnen nieuwe onderzoekstoepassingen ontwikkeld worden.
Pierre Cnockaert wil deze methoden ook toegankelijk maken voor de volledige wetenschappelijke gemeenschap. Zijn doel is om de procedures voor de 3D-reconstructie en de bekrachtigingsprotocollen te documenteren en te verspreiden, zodat andere onderzoekers ze kunnen kopiëren, aanpassen aan hun eigen behoeften en helpen verbeteren.
Achter al deze technologieën, van medische beeldvorming tot 3D-printen, schuilt één ambitie: dingen die bij kinderen vaak moeilijk te vatten zijn, zichtbaar, begrijpelijk en meetbaar maken, om op termijn de pediatrische zorg te verbeteren.
De Vocatio-beurs ondersteunt jongeren van 18 tot 30 jaar die Belg zijn of in België verankerd zijn. Ze zetten zich in voor een levensproject in een bepaald domein en worden gedreven door een roeping die weinig gesteund wordt door de klassieke kanalen. Elk jaar worden er bijna 20 beurzen van 10.000 euro toegekend. De beurs levert tegelijkertijd erkenning, een springplank en een beslissend “duwtje in de rug”.
Gedeeld door Samuel Walheer