Je digitale tweeling bij de tandarts

Anatomie vormt de basis voor elke medische ingreep. Of het nu gaat om diagnostiek, behandeling of preventie, het is essentieel om eerst een juist beeld te krijgen van de anatomie van de patiënt. In het kader van een VLAIO ontwikkelingsproject ontwikkelde Relu een algoritme om de anatomie van de kaken, tanden en zenuwen via een 3D-model (de virtuele patiënt) in beeld te brengen. Specialisten in de tandheelkunde kunnen hierdoor sneller en nauwkeuriger aan behandelingsplanning doen.
Tekening botten en tanden menselijk hoofd

Van films naar wijsheidstanden

Het verhaal van Relu begon zo’n twee jaar geleden. Vier vrienden, die een doorgedreven passie voor artificiële intelligentie met elkaar delen, speelden met het idee om AI in te zetten voor het dubben van films. “We lieten ons idee circuleren, waarop een professor dentale beeldvorming interesse toonde in de onderliggende AI-technologie”, vertelt CEO Holger Willems. “Het plan om met AI de mondbeweging van acteurs in een film aan te passen aan andere talen, lieten we varen en samen met de onderzoeksgroep OMFS-IMPATH van de KU Leuven startten we, toen nog als student, een project om met AI te onderzoeken of wijsheidstanden al dan niet getrokken moeten worden. Zo rolden we de dentale wereld in.” 

Als ingenieurs raakten ze gefascineerd door de hoogtechnologische hardware zoals 3D-scanners en 3D-printers die op het terrein ingezet worden. “Maar wat ons opviel was de ouderwetse en tijdrovende software waar specialisten dagelijks mee aan de slag moeten”, gaat Holger verder. “Dat moest beter kunnen, dachten wij. Zeker met de kracht van AI.”

De virtuele patiënt

Thomas Beznik, Chief Product Officer: “Tandartsen, ziekenhuizen en specialisten maken gebruik van CBCT-scans (een type 3D-röntgenfoto) om te bepalen welke behandeling een patiënt nodig heeft. Een voorbeeld: om de kaak van een patiënt te vergroten, moet je eerst een 3D-model ontwerpen. De specialist tekent daarvoor de contouren van de anatomie zelf uit op basis van de CBCT-scan (segmentatie). Daar kruipt ontzettend veel manueel werk en tijd in.” 

“Wij hebben nu een oplossing ontwikkeld om met AI die structuren automatisch te begrijpen. Onze AI herkent de anatomie in een CBCT-scan en voert de segmentatie in enkele seconden uit. Die gedetecteerde anatomie wordt vervolgens omgezet in aparte 3D-modellen, bijvoorbeeld van de kaak, (individuele) tanden, schedel, en zelfs de zenuwen. Deze afzonderlijke modellen worden uiteindelijk samengevoegd tot één 3D-model, de virtuele patiënt.”

“De specialist krijgt zo een goed model, dat hij makkelijker, sneller en accurater kan interpreteren voor diagnoses en het plannen van behandelingen voor bijvoorbeeld blokjes of implantaten”, aldus Thomas. De virtuele patiënt zal door de grotere nauwkeurigheid dus ook voor de echte patiënt een betere uitkomst betekenen door het verlagen van de kans op complicaties. 

Thomas Beznik
“Onze AI herkent de anatomie in een CBCT-scan en voert de segmentatie in enkele seconden uit. De specialist krijgt zo een goed 3D-model, dat hij makkelijker, sneller en accurater kan interpreteren.”
Thomas Beznik
CPO Relu

AI kan diversiteit in gebit de baas

Om het product te ontwikkelen, werkte Relu nauw samen met tandartsen. Adriaan Van Gerven (Chief Technology Officer): “Om onze AI op punt te stellen, hadden we veel CBCT-scans nodig. We hebben allemaal een gebit maar ik was toch onder de indruk hoe verschillend zulke scans kunnen zijn. Klassieke computervisie technieken volstaan niet om die grote variëteit te dekken. Je hebt een intelligent systeem nodig om die scans te begrijpen en daarvoor is AI de perfecte technologie.”

Een ontwikkelingsproject: een technologische en zakelijke revelatie

Relu rondde in december 2020 het VLAIO ontwikkelingsproject af en kijkt hier zeer tevreden op terug. Adriaan: “Het afgelopen jaar was zeer intens, maar vooral leerrijk. We hebben een robuuste, intelligente technologische basis gelegd die we nu kunnen gebruiken om verder te groeien. Met de financiële steun van VLAIO konden we het traject versnellen en van in het begin ambitieuzer zijn. Zo konden we intussen ons team uitbreiden met twee ingenieurs, de ene focust op 3D visualisaties en de andere op de algoritmes. Ook in de toekomst plannen we om ons sterk team verder uit te bouwen. 

“Het project was niet alleen op technologisch maar ook op zakelijk vlak een hele revelatie”, vult Holger aan. “Op dat laatste aspect heeft VLAIO bedrijfsadviseur Kristine Debruyne ons zeer goed bijgestaan. Als je iets wilt ontwikkelen, moet je ook leren hoe je een product op de markt wilt zetten. Kristine deed ons nadenken over hoe haalbaar ons idee was en wat we ermee wilden bereiken. Dat gaf ons de incentive om te gaan praten met tandartsen en orthodontisten om de meerwaarde van ons product voor hen in kaart te brengen. Op die manier hebben we problemen kunnen vermijden en konden we sneller werken.”

Holger Willems
“VLAIO bedrijfsadviseur Kristine Debruyne heeft ons doen nadenken over hoe haalbaar ons idee was en wat we ermee wilden bereiken. Op die manier hebben we opportuniteiten kunnen grijpen en konden we sneller werken.”
Holger Willems
CEO Relu

Holger: “Kristine bracht ons ook in contact met Flanders Investment & Trade. Zij gaven advies over het boosten van onze internationale sales en marketing en over het omgaan met buitenlandse bedrijven, o.a. uit Saudi-Arabië.”

Verder kreeg Relu ook ondersteuning vanuit SO Kwadraat via een mentor, Marc Van Aken, en bood KU Leuven KICK hen kantoorruimte aan. Hogeschool West-Vlaanderen keek met hen mee om hun 3D-technologie te versterken. 

Samenwerken in coronatijden

Covid-19 als facilitator

Relu hoopt de tool in eerste instantie bij bedrijven te implementeren die al de nodige software hebben om CBCT-beelden te verwerken. COO Antoine Coppens: “Het UZ Leuven maakt al gebruik van ons model, maar onze naam weerklinkt intussen ook al ver buiten de landsgrenzen. Nadat de resultaten van ons eerste project rond wijsheidstanden werden gepresenteerd op een internationaal congres in Philadelphia, werden we gecontacteerd door bedrijven uit Japan, Saudi-Arabië, Canada, Duitsland, … In dat opzicht speelde COVID-19 eigenlijk in ons voordeel. De barrière om internationaal contacten te leggen is veel kleiner geworden. Iedereen is het intussen gewoon om snel een videocall op te zetten. De wereld is plots een stuk kleiner geworden.”