Baanbrekende 3D-technologieën van het Belgische Materialise vervulden een sleutelrol bij ‘s werelds eerste geslaagde oogtransplantatie. Chirurgen van het NYU Langone Health-ziekenhuis in New York voltooiden deze bijzonder complexe ingreep dankzij op maat gemaakte medische hulpmiddelen voor zowel de donor als de patiënt. ‘Onze ingenieurs zijn hier maanden mee bezig geweest’, zegt Kristof Sehmke van Materialise.
Aaron James, een 46-jarige Amerikaanse ex-militair uit Arkansas, kreeg tijdens zijn job als hoogspanningslijnwerker een elektrische schok van 7.200 volt door het hoofd gejaagd. Hij overleefde het ongeval maar raakte ernstig verbrand in het gezicht en verloor zijn linkeroog. Recent werd hij de eerste patiënt ter wereld die succesvol een volledig oog getransplanteerd kreeg. De ingreep verliep in combinatie met een gedeeltelijke gezichtstransplantatie via dezelfde donor. De operatie in het ziekenhuis in
New York duurde 21 uur en werd ondersteund door een team van meer dan 140 chirurgen en medisch personeel, waaronder ook klinische ingenieurs van het Leuvense Materialise, al meer dan dertig jaar pionier inzake 3D-printoplossingen voor de industrie en medische wereld.
“Onze mensen werkten maandenlang nauw samen met het chirurgisch team van NYU Langone Health om een pre-operatief plan op te stellen en een virtueel 3D-model te maken op basis van CT-scans van de patiënt”, verduidelijkt Kristof Sehmke, Global Communication Manager bij Materialise. Daarmee konden de chirurgen de operatie virtueel voorbereiden en verschillende mogelijke scenario’s die zich tijdens deze ingreep kunnen voordoen visualiseren en simuleren. “Zo kon het voltallige operatieteam zich nauwkeurig voorbereiden op mogelijke complicaties tijdens deze ingreep”, klinkt het.
Snelheid was van levensbelang
Tijdens de operatie werden ook meerdere snij-instrumenten gebruikt die door Materialise volledig op maat van de donor en de patiënt werden ge-3D-print. Zo kon het oog inclusief de zenuwen en een deel van de oogkas bij de donor uiterst nauwkeurig verwijderd worden, en later ook zeer uiterst accuraat ingeplant worden bij de patiënt. “Deze snij-instrumenten zorgen er ook voor dat de botfragmenten sneller en als een perfect passende puzzel zeer precies gepositioneerd kunnen worden”, vult Kristof Sehmke aan. Het 3D-printen van deze snijinstrumenten moest wel razendsnel gebeuren. Nadat er een geschikte donor gevonden was, duurde het minder dan 24 uur om de instrumenten te ontwerpen, te 3D-printen en ze door medewerkers van Materialise persoonlijk naar het ziekenhuis in New York te vliegen voor de start van de operatie.
“In tegenstelling tot de 3D-visualisaties van de operatie die door klinische ingenieurs op meerdere locaties gebeurde, kozen we ervoor om het 3D-printen in de VS te organiseren, in onze vestiging in Michigan”, zegt Kristof Sehmke. “Die instrumenten overvliegen van Europa naar de Verenigde Staten zou zelfs met een privévliegtuig te veel tijd in beslag genomen hebben.” Sinds vorig jaar heeft Materialise ook een aparte metal-print facility in de VS, om onder meer gepersonaliseerde implantaten in titanium te printen. Voorheen werden die implantaten enkel in Leuven geprint.
“We zijn blij dat we met ons Belgische expertise hebben kunnen bijdragen tot een wereldprimeur.”
Oogherstel
Na de operatie vertoonde de patiënt een uitzonderlijk herstel, waarbij hij slechts 17 dagen op de intensive care van NYU Langone doorbracht. Daarna benadrukte hij de impact op zijn herwonnen vermogen om te proeven, ruiken en vast voedsel te eten: allemaal zaken die hij na zijn traumatisch letsel was kwijtgeraakt. Wel heeft het getransplanteerde linkeroog op dit moment nog geen zicht. Al sluiten de artsen niet uit dat dit er zal komen. “Dit is een wereldprimeur, waar iedereen constant van bij leert”, klinkt het. Hoewel hoornvliestransplantaties relatief gebruikelijk zijn geworden, met duizenden transplantaties per jaar in de VS en ook in Europa, zijn succesvolle oogtransplantaties om het gezichtsvermogen te herstellen moeilijk te realiseren vanwege de complexe aard van het oog, en de uitdagingen die gepaard gaan met zenuwregeneratie, afstoting door het immuunsysteem en doorbloeding van het netvlies.
Het menselijk oog is nauw verbonden met de hersenen via de oogzenuw, die deel uitmaakt van het centrale zenuwstelsel en verantwoordelijk is voor het verzenden van visuele informatie naar de hersenen. Het succesvol herstellen van deze zenuwverbindingen is een fundamentele vereiste voor een oogtransplantatie om het gezichtsvermogen te herstellen, en een van de grootste uitdagingen.
Donorbeenmerg
Bij de operatie werd er daarom beslist om het donoroog te combineren met volwassen stamcellen uit het donorbeenmerg. Beenmerg is een sponsachtig weefsel dat zich in de grote botten van het lichaam bevindt. Volwassen stamcellen die worden getransplanteerd kunnen werken als natuurlijke herstellers. Dit is aldus de betrokken chirurgen tevens de eerste poging om volwassen stamcellen te injecteren in een menselijke oogzenuw tijdens een transplantatie om zenuwregeneratie te verbeteren.
Tijdens de transplantatie werd beenmerg dat was geoogst uit de wervels van de donor geïnjecteerd bij de oogzenuwverbinding van de ontvanger. De artsen hebben daarbij aangetoond dat deze procedure veilig en mogelijk effectief is, maar er is tijd nodig om te bepalen of deze stap een rol speelt bij het vergroten van de kans op herstel van het gezichtsvermogen. Patiënt Aaron James zal de komende maanden nog verschillende klinische tests ondergaan op zijn linker getransplanteerde oog, waaronder elektroretinografie, een test die de elektrische reactie van het netvlies op licht meet. “We zijn blij dat we met onze Belgische expertise hebben kunnen bijdragen aan deze wereldprimeur ”, besluit Kristof Sehmke.
