Sneller leren in 3D
Een van de lastigste onderdelen van de geneeskundestudie is de vertaling van 2D-plaatjes naar 3D-beelden. Die vertaalslag werd tot nu toe vooral in de snijzaal gemaakt, maar dan is het lichaam al dood. Terwijl het juist zo interessant is om een pompend hart of bewegende enkel te analyseren. Het LUMC en de Universiteit Leiden hebben daarvoor een oplossing bedacht: het analyseren van de eigen lichaamsbewegingen met de HoloLens.
Enkele edities geleden schreven we over het Living Heart-project, waarbij een 3D-weergave van het menselijk hart is gemaakt om complexe operaties beter voor te bereiden. De droom van de initiator is om uiteindelijk het gehele menselijke lichaam in 3D als hologram te projecteren. In Leiden hebben ze eenzelfde droom. Ze gebruiken een iets andere technologie, maar ook zij willen in 3D dingen inzichtelijk maken die in 2D verborgen blijven. Het team in Leiden begon bij de enkel. Trekkers van het experiment zijn Beerend Hierck en Thomas Hurkxkens. Hurkxkens geeft leiding aan het New Media Lab, onderdeel van het Center for Innovation van de Universiteit Leiden. Dr. Berend Hierck is anatomiedocent bij het LUMC. “Wij doen binnen het LUMC al vrij veel met 3D-onderwijs en zijn vooral benieuwd naar wat dat doet met de manier waarop studenten leren? We zien namelijk dat zij het heel moeilijk vinden om van 2D naar 3D te gaan. Hoe vertaal je een platte röntgenfoto of MRI-scan naar een 3D-beeld van bijvoorbeeld een gewricht?”
Samenwerken door AR
De twee vonden elkaar en wisselden ideeën uit. Eén daarvan was om de HoloLens van Microsoft te gebruiken, een AR-bril die een 3D-weergave als hologram kan laten zien in de bestaande omgeving. Studenten zien door die bril het klaslokaal, hun medestudenten én het hologram. SURF was enthousiast en stelde subsidie voor het project beschikbaar. Hierck en Hurkxkens besloten om te beginnen met een vrij complex gewricht: de enkel. Hierck doceert: “De enkel bestaat uit twee gewrichten: het bovenste en het onderste spronggewricht. Met het bovenste kun je je voet strekken en buigen, met het onderste kun je hem kantelen. Het is conceptmatig heel lastig te begrijpen hoe dit precies werkt en hoe de spieren dit alles aansturen. Wij wilden een AR-applicatie maken die de enkel als anatomisch model weergeeft en waarin je alles ziet: spieren, botten, bloedvaten, pezen, banden.”
Ze kozen voor AR omdat samenwerking zo belangrijk is in de medische wereld. Hurkxkens: “Je kunt ook een VR-toepassing ontwikkelen, maar dan zien de studenten uitsluitend het VR-beeld. Bij AR zie je ook de bestaande omgeving. Daardoor kun je makkelijker samenwerken. Je kunt bijvoorbeeld de ene student naar de voorkant van het gewricht laten kijken en de ander naar de achterkant. Op deze manier kun je samenwerken al inbedden in het onderwijs.”
Eigen bewegingen onderzoeken
Hurkxkens en Hierck bedachten een app waarbij studenten kunnen aanklikken welke onderdelen van de enkel ze willen zien. In de app zitten enkele voorgeselecteerde bewegingen. Door de beweging aan te klikken zien studenten wat er precies gebeurt met welke onderdelen van de enkel. Het hoogtepunt van de app is motion tracking. “Daarmee kan de student naar zijn eigen enkel kijken en het hologram precies dezelfde bewegingen laten maken”, vertelt Hurkxkens. “Het grappige is: je kunt het model ook handmatig bewegen. Daar zitten geen anatomische grenzen aan.”
In de app is ook een functiebeperking geprogrammeerd, het zogenaamde Marco van Basten-scenario. “Bij hem is het bovenste spronggewricht vastgezet, een operatie die vaak plaatsvindt bij mensen die last hebben van artrose”, zegt Hierck. “Je zou zeggen dat je dan niet meer normaal kunt lopen, maar aan Van Basten zie je nauwelijks dat hij een beetje mank loopt. Wij vragen studenten: hoe kan dat? Waar komt de beweging die hij nu maakt precies vandaan? Ze kunnen in de app uitvogelen hoe hij zijn voet gebruikt.”
En dat is precies wat het doel is van New Media Lab, zegt Hurkxkens. “We willen experimenteergedrag stimuleren en de betrokkenheid van studenten bij het onderwijs verhogen. Ze kunnen zelf spieren ‘aan’ en ‘uit’ zetten, bewegingen van hun eigen enkel bestuderen en nadenken over bepaalde scenario’s. Dat daagt uit. We verwachten daardoor veel efficiënter en effectiever leergedrag.”
Voor onderwijs én de medische praktijk
Deze zomer kwam de app gereed. Dit najaar wordt hij voor het eerst toegepast in het onderwijs. Hierck verwacht er veel van. “De reacties van studenten die betrokken waren bij de ontwikkeling zijn ontzettend positief. Eén van hen zei: ‘Ik heb nu al drie jaar anatomieonderwijs gehad, maar nu begrijp ik pas echt hoe een enkel in elkaar zit.’ Wij willen nauwkeurig monitoren wat deze app doet met het leervermogen van studenten. Kunnen zij sneller leren door deze toepassing? En zo ja: wat leren zij dan precies sneller en hoe kunnen wij ons onderwijs op deze nieuwe leerervaring aanpassen?”
Ook de chirurgen binnen het LUMC hebben interesse om de app in te zetten bij hun operatievoorbereiding en voor het trainen van co-assistenten. Hierck: “Zij kunnen op de OK de anatomische informatie dan via de HoloLens-app krijgen. Zo kan de chirurg zich concentreren op de operatie zonder te worden afgeleid door kennisoverdracht.”
Nieuwe casussen
De app met het hologram van de enkel is nog maar het begin. Dit najaar start een tweede project voor de longfunctie. Deze app zal verschillende pathologiecasussen bevatten. Hierck: “Het is nu best ingewikkeld om studenten veel te laten oefenen, want patiënten met longproblemen zijn niet in overvloed beschikbaar. Met de app kun je hen veel meer laten oefenen. Je kunt de app bovendien koppelen aan een scherm en dan inzetten voor groepsonderwijs.”
LUCM en New Media Lab zijn op zoek naar ziekenhuizen en onderwijsinstellingen die mee willen innoveren. Ze staan open voor nieuwe casussen en samenwerkingsverbanden. De app met het hologram van de enkel is voor iedereen gratis beschikbaar. Neem voor meer informatie contact op met t.j.hurkxkens@fgga.leidenuniv.nl.
