Hoe gaat een nieuwe neus er precies uitzien na een esthetische ingreep? En wat is de ideale prothese voor een patiënt die zijn neus verloor door kanker of een ongeval? Leuvense onderzoekers hebben software ontwikkeld die het mogelijk maakt om een 3D-afbeelding van een bestaande neus te manipuleren of om een nieuwe, natuurlijk uitziende neus te ontwerpen. Dankzij hun programma NOSE gaat de communicatie tussen chirurg en patiënt er ook op vooruit.

“Een derde van de patiënten die een neuscorrectie willen, lijdt aan het body dysmorphic disorder: hoe ingrijpend ze ook laten sleutelen aan hun lichaam, ze blijven ontevreden”, zegt Peter Claes van PSI, de Processing Speech and Images-onderzoeksgroep van ESAT en imec. “Dat bracht professor Peter Hellings, die neuscorrecties uitvoert aan de UZ Leuven, ertoe om naar ons te stappen. Hij gebruikte al Photoshop, maar vroeg of er geen simulatie van de neuscorrectie in 3D kon worden gemaakt. Dat levert een realistischer beeld op, waardoor de arts beter kan inschatten of de patiënt inderdaad gelukkiger zou worden van de ingreep.”
Natuurlijke neus

De onderzoekers van PSI gingen aan de slag en stelden een databank samen met tweeduizend gezichten van mensen met verschillende leeftijden, etniciteit, … Op basis daarvan ontwikkelden ze een algoritme dat bepaalt wat een natuurlijke neus is voor een specifiek gezicht.

“In een eerste stap wordt een 3D-scan van het gezicht van de patiënt ingeladen”, verduidelijkt Peter Claes. “Daarop duidt de arts vervolgens ‘landmarks’ aan, zoals de kaakbenen en ooghoeken. Die heeft het algoritme nodig om de neus te identificeren. Vervolgens kan de arts via vijf parameters – zoals de hoek van de neustip en de breedte van de neusbrug – de neus bijstellen tot het gewenste resultaat. Als er één parameter verandert, volgen de andere, om de harmonie te bewaren. Daarnaast is er in de software ook een knop die zorgt voor meer symmetrie, door de bestaande neus te spiegelen en die twee beelden te combineren.”

Mondige patiënten
Het algoritme had een gebruikersinterface nodig en hier verscheen het Meaningful Interactions Lab (Mintlab) – een onderzoeksgroep van de KU Leuven en imec – in het verhaal. “We focussen erg op patient empowerment”, zegt onderzoeker Jonathan Huyghe. “Op de Afdeling Rhino­plastie in Leuven en Gent hebben we de interactie tussen patiënten en dokters onderzocht en gekeken hoe we die communicatie het best kunnen ondersteunen. Zo hebben we ervoor gezorgd dat de patiënten ‘voor’ en ‘na’ naast elkaar kunnen bekijken, zodat ze een duidelijk idee krijgen van wat er verandert. Ze kunnen daarbij kiezen tussen een 3D-beeld met of zonder huidtextuur. Zonder textuur is het immers vaak makkelijker om veranderingen te zien. Met kleurcodes wordt het verschil in volume weergegeven, wat de arts al een goed idee geeft van wat er moet gebeuren.”

“Patiënten moeten een behoorlijke drempel overwinnen om rechtstreeks op het scherm van de chirurg aan te wijzen wat ze nog graag willen aanpassen. Daarom is er een tablet-app voorzien die de patiënt tijdens het consult kan gebruiken. Daarop kan hij zelf kiezen welk beeld van de nieuwe neus hij driedimensionaal wil bekijken. Hij heeft letterlijk iets in handen, voelt zich meer betrokken bij het proces en geeft dan ook makkelijker zijn feedback.”

De perfecte neus?
Met de software van NOSE kan je een bestaande neus manipuleren, maar je kan er ook een volledig nieuwe mee creëren. Daarvoor werkten de onderzoekers samen met Jan de Cubber van VIGO, dat onder meer gespecialiseerd is in protheses die zacht weefsel vervangen. “Mensen die door kanker of een ongeval hun neus zijn kwijtgeraakt, kunnen op basis van de software een neus laten tekenen die bij hen past”, zegt Peter Claes. “De nieuwe neus kan vervolgens 3D geprint worden en dienen als basis voor de prothese.”

Ook hier is het belangrijk dat de software een natuurlijke, realistische neus oplevert. “Een neus is deel van iemands identiteit. Er zijn wel opvattingen over hoe ‘de perfecte neus’ eruitziet, maar dat is daarom niet de ideale neus voor jouw gezicht.”

Brandwonden
Het project van twee jaar is ondertussen afgerond, maar heeft wel gezorgd voor een opmars van 3D-technologie in de medische beeldvorming. “Ze kan bijvoorbeeld haar nut bewijzen bij erfelijke afwijkingen, die vaak zichtbaar zijn in het gezicht”, zegt Peter Claes. “Bij die patiënten wordt standaard een gezichtsscan genomen. De fabrikanten van 3D-scanners en -fototoestellen leveren daar vaak software bij waarmee de beelden onbeperkt vervormd kunnen worden. Er is interesse om onze software in te bedden, net omdat die realistische correcties garandeert.”

“Samen met Jan De Cubber werken we ook aan een vervolgproject: de ontwikkeling van drukmaskers voor brandwonden in het gezicht. Nu moet hiervoor een gipsafdruk gemaakt worden, wat uiteraard een pijnlijke zaak is. In de toekomst kan er hopelijk een masker op maat worden geleverd na een 3D-scan.”

nose2_0

Foto: In een eerste stap wordt een 3D-scan van het gezicht ingeladen (afbeelding bovenaan). Daarop duidt de arts ‘landmarks’ aan, zoals de kaakbenen en ooghoeken. Het algoritme berekent vervolgens een natuurlijke neus voor het gezicht (afbeelding onderaan), die de arts via een aantal parameters nog kan bijstellen (Foto:  KU Leuven)

Bron: Tine Bergen, KU Leuven