I-Optics focust op intelligente en patiëntvriendelijke oogmetingen

Veel specialistische oogmetingen gebeuren momenteel met grote, kostbare apparaten die door oogartsen worden bediend en niet erg comfortabel zijn voor de patiënt. I-Optics uit Den Haag brengt daar verandering in met zijn compacte, intelligente apparaten waarmee ook huisartsen en opticiens netvlies- en lens/hoornvliescontroles kunnen verrichten. De vervelende oogdruppels zijn niet meer nodig, de metingen gaan aanzienlijk sneller en zijn daardoor minder belastend voor de patiënt.

Frank Senteur is freelance journalist.

Na de traditionele ’schuurstart‘ in 2007 heeft I-Optics zich in de afgelopen jaren ontwikkeld tot hightechfabrikant van intelligente oogdiagnosesystemen. Inmiddels werken er zo‘n 45 medewerkers bij deze Haagse spin-off van de TU Delft en staan er zo‘n honderdvijftig Easyscans (voor netvliesmetingen) en circa dertig Cassini-apparaten (voor de analyse van de lens en het hoornvlies) in de markt om praktijkervaringen te verzamelen. Deze monden weer uit in verfijningen van de hardware en software, zodat de uiteindelijke serieproductiemodellen elke toets der kritiek kunnen doorstaan.

Vooral de toegepaste technieken zijn revolutionair en leggen de basis voor laagdrempelige controles. Ontwikkeling en productie van de apparaten vinden momenteel vooral in Nederland plaats. Gespecialiseerde bedrijven op het gebied van optische systemen, behuizingen en micro-elektronica leveren daarbij componenten aan I-Optics, dat ze in zijn vestiging in Den Haag assembleert tot complete apparaten. De Easyscan en Cassini zijn intelligent, door bijna iedereen te bedienen en produceren naast eigen analyses ook digitale bestanden die oogspecialisten later kunnen bekijken en beoordelen. Met deze apparaten kunnen vele vooruitgeschoven posten worden gecreëerd, bijvoorbeeld bij huisartsen, medische centra en opticiens waarmee op een veel grotere schaal tegen lagere kosten oogcontroles kunnen worden uitgevoerd. Oogafwijkingen en -aandoeningen kunnen hiermee in een eerder stadium ontdekt en succesvoller behandeld worden.

I-Optics beschikt over twee R&D-teams. Het ene team, onder leiding van Dirk De Brouwere, focust op de beeldkwaliteit en het uitvoeren van nauwkeurige metingen. Het tweede team, onder leiding van Masmei Ginting, richt zich vooral op softwareontwikkeling. Voor de specifieke medische inbreng werkt I-Optics samen met een Clinical Advisory Board en heeft het bovendien onlangs een oogarts in dienst genomen. Binnen het bedrijf is dus veel kennis over de werking van het oog en mogelijke ziektes en afwijkingen, die het R&D-team vertaalt in technologie.

Twee leden van het managementteam komen bij Philips Electronics en Philips Healthcare vandaan, twee bedrijven waarmee I-Optics op technisch en productievlak samenwerkt. Daarnaast ontwikkelen en produceren specialisten als Hittech (fijnmechanica/elektronica) en Nedinsco (optische systemen) componenten en subassembly‘s voor de Haagse starter.

Glaucoom

De Brouwere legt uit op welke oogaandoeningen I-Optics bij de ontwikkeling van de Easyscan heeft gefocust. ’De eerste is diabetische retinopathie. Zo‘n zeventig procent van mensen met suikerziekte krijgt daar last van. De aandoening heeft te maken met verslechtering van de bloedsamenstelling. Dit kan resulteren in bloedingen van haarvaatjes, waardoor het netvlies beschadigt. Normaal gesproken kan de oogarts dit controleren door het oog in te druppelen – om de pupil te vergroten – en met een lichtstraal en een microscopische lens het netvlies te bekijken. Dat is een voor de patiënt vervelend en langdurig onderzoek. Met de Easyscan gebeurt deze meting in totaal tot dertig minuten sneller, mede omdat het niet nodig is het oog vooraf in te druppelen. De patiënt loopt daardoor dus ook niet een paar uur met vergrote pupillen rond. Door deze lage drempel kun je diabetici makkelijker en vaker controleren en sneller ingrijpen via een dieet en medicijnen, waardoor je het proces van diabetische retinopathie kunt stoppen of vertragen. In ernstige gevallen kun je de haarvaatjes met lasers behandelen om verdere schade te beperken.‘

Een andere aandoening die je in een vroeg stadium met de Easyscan kunt ontdekken, is glaucoom. De Brouwere: ’Dit is een aandoening van de optische zenuw van het netvlies. Bij deze aandoening zwellen deze vezels op om vervolgens af te sterven, waardoor de patiënt alleen voorwerpen recht voor het oog ziet. De derde aandoening die we met de Easyscan onderzoeken, is leeftijdgerelateerde macula-degeneratie. Dit is een lastig te behandelen aandoening die zich openbaart in bloedingen in het netvlies waardoor er gaten vallen in het gezichtsvermogen. Ook hiervoor geldt dat hoe eerder je dit ontdekt, hoe meer er nog aan is te doen.‘

Lasertechniek

Hoe heeft I-Optics de diagnostiek van bovenstaande aandoeningen vertaalt in technologie? ’In eerste instantie hebben we ons bij de ontwikkeling van de Easyscan gefocust op diabetische retinopathie‘, antwoordt De Brouwere. ’De Nederlandse Diabetesfederatie heeft daarvoor richtlijnen opgesteld en die vormden onder meer het uitgangspunt voor het technische eisenpakket van de Easyscan. Daarbij stelden we zelf de eis dat de ogen van de patiënt niet hoefden te worden gedruppeld en dat ook de toegepaste meetmethode zo patiëntvriendelijk en dus laagdrempelig mogelijk moest zijn. Voor de toegepaste meetmethode kwamen we zo‘n vijf jaar geleden al snel op de sterk in opkomst zijnde lasertechnologie. Daar werd toen in de oogheelkunde al van gebruikgemaakt in apparaten die meer dan honderdduizend euro kostten en niet echt patiëntvriendelijk waren. In cd-spelers zitten echter ook laserscanners en die kosten maar een paar tientjes. Als we die konden gebruiken, zou het kostenplaatje er natuurlijk heel anders uitzien. Massaproducten toepassen in hightech apparaten dus, om kosten te besparen en de drempel nog verder te verlagen.‘

Met die aanpak heeft I-Optics de prijs van een oogscanner met zo‘n 75 tot 80 procent weten te verlagen in vergelijking met gebruikelijke scanners binnen deze wereld. ’De Easyscan maakt via de aftastende laserstraal en optiek een beeld van het netvlies. De bediener kan delen van het oog selecteren en daarop inzoomen door het systeem te sturen via een joystick. Ook kan de verlichtingsvorm worden veranderd. Via een infrarode en groene laserstraal kunnen monochrome beelden worden gemaakt die het netvlies zeer nauwkeurig in kaart brengen.

Op het computerscherm creëert de intelligente software van de Easyscan een 3D-plaatje van het netvlies en geeft hij aan als er afwijkingen worden gevonden. Daarnaast kan de scan digitaal worden opgeslagen en via internet naar een oogarts worden gestuurd voor nadere analyse.

’Voor het glaucoomonderzoek passen we in de Easyscan een microscopische truc toe om een topografisch beeld van het netvlies te maken en zo opgezwollen adertjes in beeld te brengen. Het beeld wordt daartoe via een pinhole met de camera vastgelegd‘, legt De Brouwere uit. ’Op dit moment zijn dit de twee aandoeningen waarvoor de Easyscan kan worden ingezet. Om met de Easyscan ook macula-degeneratie in beeld te brengen, is een firmware- en hardware-upgrade nodig. Daar wordt op dit moment hard aan gewerkt. Zodra we dat hebben ontwikkeld, zullen we de reeds geïnstalleerde apparaten via een slim ruilsysteem omwisselen.‘

Focussering

De mechatronische uitdaging van de Easyscan was de realisatie van een automatisch focussysteem. ’Dat zou je eventueel ook handmatig hebben kunnen doen, door bijvoorbeeld een draaiknop of wieltje op het bedieningspaneel toe te passen‘, zegt De Brouwere, ’maar we wilden de Easyscan foolproof maken, dus die focussering moest automatisch en intelligent gebeuren. Daartoe hebben we de lens in een lineaire geleiding gezet en gekoppeld aan een DC-servomotortje. Daarmee is de lens over kleine afstanden tot op tienden van millimeters nauwkeurig heen en weer te bewegen. De aansturing van het motortje geschiedt vanuit de software met terugkoppeling van de via de laser afgetaste beeldpunten. Door de automatische focussering worden alle delen van het oog scherp in beeld gebracht en ontstaat een heel duidelijk en zeer goed analyseerbaar plaatje van het netvlies.‘

USB

Andere belangrijk delen van het oog zijn het hoornvlies en de lens. Om deze te meten ontwikkelde I-Optics de Cassini. Dit is net als de Easyscan een tafelinstrument maar bevat geen enkel bewegend onderdeel. De conventionele methode om de lensvorm in beeld te brengen, is via reflectie van ringpatronen. Dat principe heet placido ring-based topography en heeft als nadeel dat mogelijke vormafwijkingen van de lens of het hoornvlies niet goed zijn te detecteren. Een echt betrouwbare diagnose blijft daardoor lastig en vaak is nader onderzoek vereist, wat meer tijd en ongemak voor de patiënt betekent.

’We hebben een oplossing bedacht met zevenhonderd leds van verschillende kleuren. Deze zijn in een conisch-parabolische vorm gerangschikt‘, aldus De Brouwere. ’We noemen dat color led topography. De leds zijn verdeeld over zeven panelen, die weer zijn onderverdeeld in secties. Daarbij zijn met gebruikmaking van drie verschillende kleuren in elke sectie unieke kleurpatronen gemaakt, zodat de vorm van het hoornvlies geometrisch goed in kaart kan worden gebracht.‘

’Met placido ring-based topography meet je slechts eendimensionaal‘, gaat De Brouwere verder. ’Daardoor krijg je wel een idee van de vorm van de lens, maar niet meer dan dat. Door te werken met led-dots die op het oog reflecteren en via een vernuftig systeem van spiegels en lenzen worden geregistreerd door een CCD-chip, kun je tweedimensionaal meten en daarmee de vorm van de lens en het hoornvlies exact in beeld brengen.‘

Voor het nauwkeurig aanmeten van lenzen is dat natuurlijk zeer waardevol, maar ook als basis voor staaroperaties of laserbehandelingen om de sterkte van de lens te veranderen. De Brouwere: ’Al deze behandelingen kunnen dankzij de Cassini veel gerichter en nauwkeuriger worden uitgevoerd waardoor de afwijking na behandeling wordt verkleind. Daarnaast is ook deze meting veel sneller en geeft dus minder ongemak bij de patiënt, voor zover daar nu nog sprake van is natuurlijk. Hij kijkt immers alleen naar een aantal lampjes.‘

Zowel de Easyscan als de Cassini staat op een tafel en wordt aangesloten op een laptop. Voor de Easyscan is een USB-aansluiting voldoende om het apparaat ook van voldoende stroom te voorzien. De Cassini heeft door de vele leds iets meer vermogen nodig en is daarom uitgerust met een eigen netvoedingaansluiting en daarnaast uiteraard een USB-aansluiting om de resultaten van de meting op het scherm te kunnen afbeelden. ’De digitale bestanden kunnen vervolgens eenvoudig worden doorgemaild‘, aldus De Brouwere.

Out of the box

Wat staat er momenteel nog op de ontwikkelagenda van I-Optics? ’We zijn druk met het uitbreiden van de analysemogelijkheden van de Easyscan zodat hiermee ook macula-degeneratie in beeld kan worden gebracht. Daarnaast hebben we binnen R&D een aparte afdeling die onderzoek doet naar compleet nieuwe mogelijkheden. Nu gebruiken we lasers en leds, maar kan dit ook anders? Kan dit beter, sneller, nauwkeuriger? Welke nieuwe of andere technieken zouden we in de Easyscan of Cassini kunnen toepassen en hoe zou je die kunnen vertalen in een beter apparaat? Dat kan natuurlijk niet alleen met hardwareaanpassingen, maar ook door compleet nieuwe software te schrijven met slimmere algoritmes. Of door in plaats van te werken met licht, geluidsgolven te gebruiken bijvoorbeeld. Onze Advanced Development-afdeling heeft tot taak om dit te onderzoeken en met concrete antwoorden te komen. Daar zijn al wat plannen en ideeën uitgerold zodat het beslist niet bij de Easyscan en Cassini zal blijven.‘