ConnectING 19 juni 2022

ONDERZOEKER IN DE KIJKER
JULIE LEGRAND
WINT GROTE PRIJS
Wie zijn neus schendt, schendt zijn aangezicht. In de moderne chirurgie wordt dit oude
spreekwoord zeer ernstig genomen. Bijgevolg worden ingrepen aan de sinussen consequent
uitgevoerd via minimaal invasieve chirurgie. Als doctoraatsstudente ontwikkelde Julie Legrand
een nieuwe techniek om zelfs op de moeilijkst bereikbare plaatsen ingrepen te doen. Voor
haar baanbrekend werk werd ze bekroond met de Belgian PhD Award van het National
Committee for Theoretical & Applied Mechanics.
Op 28 mei 2021 verdedigde Julie met succes haar proef -
schrift ‘Single-handed, flexible, stearable instruments
for constrained workspace surgery’ aan de Faculteit
Industriële Ingenieurswetenschappen in Leuven. Gelet op haar
studie-achtergrond – Julie is burgerlijk ingenieur Elektromechanica
van UCL – had je haar promotie veeleer aan de zusterfaculteit
Ingenieurswetenschappen verwacht. Een interessante vacature
in de onderzoeksgroep Robotica, Automatisering & Mechatronica
van prof. Manu Vander Poorten (Campus Groep T) maakte dat
Julie daar anders over besliste.
Maxillaire sinus
“Als je minimaal invasief op de spits drijft, is er sprake van
‘Natural Orifice Transluminal Endoscope Surgery’”, legt Julie uit.
“Daarbij wordt de ingreep via de natuurlijke openingen in het
lichaam uitgevoerd. Dat lijkt evident, maar in de praktijk stoot je
op de complexiteit van de menselijke anatomie. Die maakt dat
de werkruimte van de chirurg doorgaans heel beperkt is.
Daar komt nog bij dat ieder mens verschillend is, zodat vaste
standaardapparatuur waarbij gebruik gemaakt wordt van stijve
instrumenten bijna altijd de noodzaak creëert om extra weefsel
weg te snijden”.
In haar onderzoek concentreerde Julie zich op de maxillaire sinus
of kaakbeenholte. Die bevindt zich bij de kleine kiezen en is moeilijk
bereikbaar met endoscopische sinuschirurgie. Julies opdracht
bestond erin een nieuw, flexibel instrument te ontwikkelen voor
dit soort ingrepen zodat er geen weefsel verwijderd hoeft te
worden. Een bijkomende voorwaarde was dat de chirurg in staat
moet zijn het apparaat met één hand te bedienen, kwestie van
nog ander ondersteunend werk te kunnen doen.
Actuator
“De eerste fase van mijn onderzoek bestond in een statistische
analyse van een grote hoeveelheid beelden en scans van de
kaakbeenholte”, vertelt Julie. “Aangezien het economisch niet
haalbaar is om voor iedere patiënt een op maat gesneden
instrument te maken, kwam het erop aan een grootste gemene
deler te vinden.”
“Daarna heb ik een add-on ontworpen die bevestigd kan worden
op een bestaande passieve endoscoop. De volgende stap was
de ontwikkeling van een miniatuur pneumatische actuator die als
een artificiële spier kan dienen. Zo kon het instrument zo compact
mogelijk worden gemaakt. Via een algoritme kunnen hysterese
of ongewenste positieverschillen worden gecompenseerd
zonder dat er grote sensoren ingezet moeten worden. Een ander
algoritme zorgt ervoor dat het uiteinde van het flexibel instrument
vlot kan reageren op een actie van de chirurg”.
Uniek
Voeg al deze onderdelen samen en je bekomt een ‘éénhandig,
flexibel, controleerbaar instrument voor beperkte werkruimte
chirurgie’. Volgens Julie gaat het om de dunste flexibele endoscoop
voor maxillaire sinuschirurgie die tot heden ontworpen is.
Twee chirurgen probeerden het instrument uit en bevestigden
de meerwaarde ervan.
Kan Julies innovatie ook bij andere ingrepen ingezet worden?
Het antwoord is positief. “In het hele bereik van neus, keel en
oor zijn de mogelijkheden legio, zelfs in de hersenchirurgie.
Knieoperaties die nu al minimaal invasief gebeuren, kunnen nog
meer worden geperfectioneerd”.
Postdoc
Julie is momenteel als postdoc verbonden aan de VU Brussel.
Daar werkt ze aan de ontwikkeling van soft robots voor gebruik
in protheses of bij de verplaatsing van fragiele voorwerpen.
Ze is ook promotor van twee doctoraten en vervult een beperkte
lesopdracht in het interuniversitaire opleidingsonderdeel
Biomechanica. Een academische carrière lijkt haar wel op het lijf
geschreven. De Belgian Best PhD Award kan daarbij nog gouden
diensten bewijzen”.
Yves Persoons
32