Van robotskelet tot zelfmoordpil

Het Delft Research Initiative DRI Health is de bundeling van het gezondheidsonderzoek aan de TU Delft. Het richt zich op versterking van Delftse deelname in onderzoeken naar gezondheidsvraagstukken. Vorige week hield het DRI een grote bijeenkomst in het gebouw van Corpus in Leiden. Dit gebouw, herkenbaar aan een grote zittende figuur tegen een glazen gebouw aan de A44, biedt een ‘reis door de mens’ en een congrescentrum. De ongeveer honderd deelnemers aan de brainstormsessies bewogen zich ‘s middags vooral door het congresgedeelte, waar alleen  hanglampen  in de vorm van spermatozoïden, nog aan het thema herinnerden. Pas aan het eind van de middag konden ze groepsgewijs een rondleiding volgen door het aanpalende reuzenlichaam.
Kwartiermaker prof.dr.ir. Lucas van Vliet (quantative imaging, Technische Natuurwetenschappen) heeft bewust voor een plek buiten Delft gekozen: “Je moet uit je eigen omgeving weg.  Mobiele telefoons moeten uit, je moet niet terug kunnen lopen naar je lab. En je moet ook niet , als het toevallig bij jou in het gebouw is, de bijeenkomst combineren met een andere afspraak.”
De opkomst was opmerkelijk hoog. Van alle hoogleraren, universitaire hoofddocenten, postdocs en promovendi die waren uitgenodigd, was naar schatting negentig procent gekomen. De bedoeling van de middag was het samen bedenken van nieuw onderzoek. En om te voorkomen dat mensen niet verder zouden kijken dan hun eigen specialisme, werd een team van IO-studenten ingezet om zogenaamde creative facilitation te bewerkstelligen. Hester van Toorenburg, die een van de groepen begeleidde, vertelt dat de brainstormmethode werkt via het divergeren, het clusteren en het convergeren van ideeën, naar het ontwerp van prof.dr.ir. Jan Buijs en ir. Marc Tassoul uit de groep management en organisatie van Industrieel Ontwerpen.

Sterktes
Van Vliet presenteerde de vijf onderwerpen van de workshop, die samenvallen met de hoofdstromen binnen het onderwerp gezondheidstechniek aan de TU: beeldvorming, zorg, moleculaire technologie, interventies en een innovatiecentrum voor de operatiekamer (OK).  Die onderwerpen zijn vastgesteld door het uitvoerend comité van het Health initiative (Hi), waarin Van Vliet ter zijde gestaan wordt door prof.dr. Frans van der Helm (Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek & Technische Materiaalwetenschappen), prof.dr. Paddy French (Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica) en dr.ir. Richard Goossens (IO). Van Vliet: “Na het stadium waarin wij informatie geven, vragen we hen naar hun visie. Uiteindelijk zijn het de mensen in de zaal die het moeten doen. We hebben geïnventariseerd wat de sterktes zijn, en nu willen we daarbinnen kijken wat de volgende stappen zijn. Dat moet niet een stap zijn van een individuele onderzoeker, je hoopt dat je daarmee
ook mensen van verschillende disciplines bij elkaar krijgt om gezamenlijk iets nieuws te gaan doen.”
Hoogleraar medische beeldverwerking prof.dr.ir. Hans Reiber van het Leids Universitair Medisch Centrum, hield de andere presentatie. Reiber studeerde zelf af in Delft (1971) en kwam na promotieonderzoek aan Stanford University terug naar Nederland, waar hij aan de Erasmus Universiteit een groep medische beeldverwerking opzette, waarmee hij in 1990 naar Leiden verhuisde. Reiber kent de medische wereld goed. Hij benadrukte de behoefte van medici aan integratie van alle afzonderlijke medische gegevens. Reiber: “Een goed voorbeeld is cardiovasculaire beeldvorming, waarbij van een patiënt heel veel informatie opgenomen wordt via verschillende technieken. Het hart van een patiënt is bijvoorbeeld onderzocht met ultrageluid, de vaten met CT-scans, en het infarctgebied met MRI. Al die verschillende beeldmodaliteiten zouden eens bij elkaar gebracht moeten worden in een soort datafusie.”
Het klinkt paradoxaal: meer technologie invoeren om overzicht te verwerven uit wat de bestaande technologie produceert. Reiber: “Er is heel veel technologie, maar die wordt gescheiden beoordeeld en gescheiden verslagen. Als een cardioloog of radioloog nu een bepaalde opname van de patiënt wil beoordelen, zou hij in feite ook naar de andere opnamen moeten kijken. Maar die zijn nu vaak niet een-twee-drie beschikbaar, of ze staan ergens anders. Bijeenbrengen van bestaande gegevens leidt tot een betere diagnose en als gevolg daarvan tot een meer gerichte behandeling van de patiënt.”
Vanmiddag wordt er gedacht vanuit de wensen en de behoeften – niet vanuit lopend onderzoek. Van
Vliet: ”We zijn  geprikkeld, zeker door Hans Reiber, over wat de uitdagingen zijn. We moeten eerst maar eens buiten ons eigen straatje denken. Hoe ziet de gezondheidszorg eruit over tientallen jaren. Dat gaan wij niet voorschrijven, want dat weten we niet. Daar moeten mensen zelf over nadenken en daar zelf een antwoord op proberen te formuleren.”

Workshops
Na de pauze onder de bijzondere hanglampen splitst de plenaire sessie op in vijf verschillende workshops: imaging, care & revalidation, molecular technology, interventions en OR innovation centre. Iedere workshop telt zo’n twintig deelnemers, van wie de meesten werkzaam in een aangrenzend onderzoeksgebied. Bij de workshop moleculaire technologie bijvoorbeeld, waar de prof.dr. Isabel Arends (biokatalyse en organische chemie, TNW) in haar opening de trends naar persoonlijke medicijnen en vroege diagnose signaleert, zitten chemici, bio-informatici, een oppervlakte-deskundige, sensorbouwers en dr. Bert Wolterbeek die met radioactieve stoffen werkt.
Bij workshop twee over beeldvorming gaat men aan de slag met het invullen van technologieën en behoeften in 2020. Aan weerszijden van de kale ruimte is een strook papier aan de muur geplakt waar de deelnemers hun ideeën op post-it memo’s kwijt kunnen. Technologieën anno 2020 zijn ingedeeld in ‘hot’ (MRI, targeting cancer therapy, ultrasound) en ‘not’ (x-ray, nuclear radiology, en alweer MRI). Als ‘behoeften’ verschijnen op de andere wand woorden als ‘chirurgische robot’, ‘nanobots voor doelgerichte toediening van medicijnen’ en ‘kleine mobiele scanners’.
Nu de brainstorm krijgt iedereen een stel gekleurde stickers waarmee hij/zij bijval kan geven aan een aantal van de ideeën op de wand. De onderlinge waardering bepaalt welke ideeën meegaan in de volgende ronde.
In de zorgwerkgroep (care & revalidation) presenteren deelnemers de ideeën met de meeste stemmen. Opvallend genoeg zijn de eerste onderwerpen helemaal niet technisch: ‘richt je op positieve ervaringen, niet op je ziekte’ en ‘verbeter de motivatie’. Daarna komt ook de techniek om de hoek kijken in ‘verbeter de communicatie, bijvoorbeeld met medepatiënten’ en ‘maak apparatuur makkelijker in het gebruik’. De technologiegroep voorziet een aantal opmerkelijke ontwikkelingen in de zorg: een persoonlijke zorgcomputer die al je gegevens beheert; een spraak- en beeldherkenningssysteem dat via de webcam eenvoudige diagnoses kan stellen; een forse robotverpleegster voor het zware werk, intelligente rolstoelen met navigatiesysteem en een medicijn voor zelfdoding. “Euthanasie is ook een vorm van ouderenzorg”, licht de indiener toe.
In de volgende ronde van de creative facilitation moeten koppels uit de groepen ‘behoeften’ en ‘technologieën’ oplossingen voor de uitdagingen gaan bedenken. Daarbij geven de categorieën now, next en new aan hoe ver men in de toekomst denkt. In de werkgroep interventies bijvoorbeeld bespreken de deelnemers de mogelijkheden van multifunctionele biomaterialen. Zou het niet mooi zijn als geïmplanteerde materialen hun sterkte en stijfheid kunnen aanpassen aan het gebruik, doordat ze reageren op krachten en spanningen of op signalen uit de hersenen? Later (‘next’) denkt men aan automatisch gecontroleerde dosering van medicijnen en uiteindelijk (‘new’) zelfs aan ‘reserveonderdelen’ voor het lichaam.
De werkgroep OK-innovaties ten slotte komt met een bewustzijnsdetector om de effectiviteit van de narcose te controleren. Iedereen kent wel de griezelverhalen van patiënten die bij kennis waren, maar door spierverslappers niet in staat waren om zich te roeren of zich te melden. De bewustzijnsdetector zou dat moeten voorkomen. Origineel is ook het idee voor peilingen naar de tevredenheid onder behandelde patiënten (een soort exit-polls)of het voorstel een ‘black box’ te installeren op de operatiekamer die het handelen van chirurgen zou moeten vastleggen zoals dat bij piloten in een vliegtuig ook gebeurt. “Forget it”, mompelt een deelnemer die kennelijk wel eens op een OK is geweest.
Aan het eind van de middag zitten de leden van het uitvoerend comité bij elkaar om de oogst te verzamelen. Frans van der Helm noemt een aantal onderwerpen die uitgewerkt zouden kunnen worden tot een projectvoorstel: vroege detectie van borstkanker is er één van. Een ander voorstel betreft een soort robotskelet dat ouderen zou moeten ondersteunen. “’t Is een uitdaging”, merkt hij droogjes op. Lucas van Vliet tikt de voorstellen in zijn laptop en veert op bij de virtuele dokter. “Ja, da’s leuk!” De bedoeling is een soort doktersdienst over internet die bij twijfel doorverbindt met een huisarts achter een webcam. Richard Goossens noemt de ontwikkeling van antibacteriële oppervlakten en ‘intelligente’ operatie-instrumenten. Paddy French tot slot wil een katheter ontwikkelen die zelf analyses kan uitvoeren en hij zou binnen een cel metingen willen verrichten. Aan ideeën geen gebrek. 
Van Vliet: “Wat hier uit moet komen is een positiepaper met een of meerdere projecten of visies, die we iets verder willen uitwerken tot een A4-tje. Daarmee gaan we de boer op om partners te vinden in de medische hoek. In eerste instantie met Leiden en Rotterdam, maar ik hecht eraan te zeggen dat we ook met andere universitaire ziekenhuizen blijven samenwerken.”
Voor Reiber (LUMC) telt vooral het besef dat het ontwikkelen van techniek voor de medische sector een multidisciplinair gebeuren is: “Je kunt het niet alleen oplossen, je moet het doen met klinische partners en met de industrie.” Zo is ook het NWO-programma ‘nieuwe instrumenten voor de gezondheidszorg’ opgezet. Dat gaat er vanuit dat een projectvoorstel in samenwerking met medische en industriële partners is opgezet. Volgens programmamanager Health drs. Roel Kamerling zal een aantal van de ideeën van vanmiddag als projectvoorstel bij NWO belanden.

,,Ik wil kwaliteiten zoals levendigheid, vitaliteit en saamhorigheid aan het gereedschap van de stedebouwkundig ontwerper toevoegen. Als dat het enige is dat ik in mijn leven bereik, dan ben ik al tevreden.” Zo omschrijft Bachelor of Architecture Stephen Read zijn onderzoek aan de faculteit Bouwkunde. Vorige week woensdag promoveerde hij op nieuwe ideeën over de stad.

Na zijn studie werkte Read in de jaren tachtig als stedebouwkundig ontwerper in Kaapstad, Zuid-Afrika. Hij kwam er achter dat ontwerpers en onderzoekers van de stad vrijwel niet met elkaar communiceren. Read: ,,Ontwerpers betrekken in hun denkwerk geen resultaten van onderzoekers, in ieder geval niet in de Engelssprekende wereld. Andersom nemen onderzoekers vrijwel nooit het standpunt en de werkwijze van de ontwerper mee in hun onderzoek.”

Eind jaren tachtig kwam Read in contact met de space-syntaxtheorie van prof. Bill Hillier, verbonden aan de Unit of Architectural Studies van University College te Londen. Deze theorie vat de stad op als een netwerk van relaties tussen straten, stegen en pleinen. Hillier en zijn collega’s claimen dat hun theorie een sociologische onderbouwing van een stedebouwkundig ontwerp kan leveren, iets dat voorheen niet of nauwelijks mogelijk was.

Read: ,,Space syntax is volgens mij de duidelijkste manier om er achter te komen hoe de gebouwde stad invloed heeft op de bevolking en zelf door die bevolking beïnvloed wordt. Volgens deze theorie heeft de manier waarop mensen de sfeer in een stad of een wijk beleven te maken met de samenhang tussen de structuur van straten en pleinen op wijkniveau en de structuur op stadsniveau.”

Omdat Nederlandse steden een duidelijke grens hebben en de ruimte erin zeer gelijkmatig gebruikt wordt, vormen ze een ideaal laboratorium om de proef op de som te nemen.

Read onderzocht de samenhang tussen de manier waarop straten op elkaar aansluiten en de hoeveelheid wandelende en fietsende mensen die van die straten gebruik maakt. Een aantal configuraties van straten, zoals gedefinieerd in de theorie, correleerde zeer sterk met het aantal mensen in die straten. Ofwel: bij een bepaalde opbouw van het stratenplan vond Read een bijbehorend aantal mensen dat de wegen frequenteerde. Die gegevens kwamen boven water door letterlijk in een straat te gaan tellen.

Opvallend was bovendien dat alleen de directe omgeving van die straat in rekening gebracht hoefde te worden om een duidelijk verband te krijgen tussen de drukte op straat en de wijkopbouw. Met directe omgeving bedoelt Read de ruimtes die bereikt kunnen worden door tweemaal een zijweg te nemen vanaf de straat die je onderzoekt.

Winkelstraat

Read speculeerde dat mensen een straat graag gebruiken als zeer veel informatie over de directe omgeving krijgen. Een lange rechte straat met veel zijwegen levert meer informatie dan een straat die door een woonerf slingert. Denk in dit verband ook aan het feit dat sfeer niet makkelijk de hoek omgaat. Als je een zijweg van een drukke winkelstraat neemt, kom je opeens vrijwel niemand meer tegen en dat is eerder regel dan uitzondering.

Verder identificeren mensen zich met de buurt waarin ze wonen. Als de manier waarop die buurt is ingedeeld op de een of andere manier weergeeft hoe de stad als geheel is opgebouwd, dan voelen mensen zich eerder thuis in de stad. Ze kunnen dan namelijk uit de kennis die ze in hun eigen woonomgeving hebben opgedaan, afleiden hoe ze zich het handigste door de stad in zijn geheel kunnen bewegen.

Twee toepassingen van de theorie zoals die door Read is uitgebreid, tekenen zich af. Ten eerste kan begrepen worden hoe de indeling van een wijk invloed heeft op het sociale klimaat van het ontwerp. ,,Onderzocht moet worden waarom het gevoel in een fijne wijk te wonen zoveel te maken heeft met een stratenplan dat de hele buurt bereikbaar maakt door slechts een paar bochten om te gaan”, aldus Read. Verder zou een hulpmiddel ontwikkeld kunnen worden om te voorspellen hoe mensen gebruik maken van de straten in een wijk of zelfs in een hele stad.

Read weigert om aan de relaties die hij zelf ontdekt heeft voorspellende waarde toe te kennen. ,,Mijn proefschrift laat zien dat ik met behulp van de theorie een verklaring kan geven van de wijze waarop mensen in de praktijk gebruik maken van een stad. Maar deze uitspraak is slechts gebaseerd op correlaties. En omdat correlaties niet per se op een causaal verband wijzen, moet er nog veel onderzoek verricht worden voordat er een bruikbaar voorspellend middel op tafel ligt.”

De Britse professor Hillier heeft Read inmiddels een fellowship aangeboden voor nader onderzoek. Ook zijn er plannen om samen een boek voor ontwerpers te schrijven. Maar het fijne van de zaak blijft misschien in nevelen gehuld. Read: ,,Wij mensen hebben geen taal om ruimte te beschrijven, dus kunnen we niet begrijpen wat architecten en stedebouwkundigen werkelijk doen.”