‘Mijn onderzoekers hamsterden Playstations’

MRI, PET, SPECT. Met medische scanners worden levens gered. Achter die krachtige toestellen zit even krachtige en complexe wiskunde. Harrison Barrett leverde sinds begin jaren zeventig het fundamentele denkwerk voor de radiologie en heeft sterk bijgedragen aan het verbeteren van hardware en software om beelden te maken en te beoordelen. Barrett krijgt op 21 maart een eredoctoraat aan de Universiteit Gent.

Dat kerstcadeaus een grote invloed kunnen hebben, bewijst het levenspad van Harrison Barrett (University of Arizona). Toen hij tien was, gaven zijn ouders hem een natuurkundeset – een Gilbert Atomic Energy Lab (foto) – met echte radio-isotopen. Hij bouwde de badkamer om tot donkere kamer. ‘Toen heb ik mijn eerste foto gemaakt aan de hand van gammastralen. Er is tussen mijn tiende en nu eigenlijk niets veranderd’, lacht Barrett.

Foto: Oak Ridge Associated Universities

Harrison Barrett publiceerde meer dan 300 wetenschappelijke artikelen en heeft 25 patenten op zijn naam staan. Maar die publicatielijst is volgens hem niet zijn belangrijkste bijdrage tot de beeldvormingswetenschap. Hij noemt het boek dat hij samen met Kyle Myers heeft geschreven, Foundations of Image Science. ‘Het telt 1.500 pagina’s en het is het goedkoopste technische boek op de markt – 3 cent per vergelijking (lacht). Sommigen noemen het de bijbel van de medische beeldvorming. Het toont aan dat beeldvorming een wetenschap is: dat ze proefondervindelijk is en je beelden met wiskundige precisie kunt benaderen. Beeldreconstructie ging in wetenschappelijke papers vaak niet verder dan een voor-en-na: de vergelijking tussen wat oorspronkelijk te zien was en wat je na toepassing van een nieuwe algoritme kunt zien. ‘Kijk, is het niet klaar en duidelijk dat de nieuwe techniek beter is’, besluiten de auteurs van het artikel dan meestal. Maar dat is niet zo vanzelfsprekend: het testen van de beeldkwaliteit moet op een rigoureuze manier gebeuren, ook met het idee hoe goed de gebruiker – de arts bijvoorbeeld – informatie aan het beeld kan ontlenen. Dat is de rode draad in mijn boek.’

Kunnen de computers van vandaag de ambities van de medische beeldvorming nog aan?

‘Gordon Moore (de medeoprichter van Intel, red.) was een pessimist. Hij voorspelde in de jaren zestig dat het aantal transistors op een chip om de achttien maanden zou verdubbelen (de zogenoemde Wet van Moore, red.). Maar de ontwikkelingen in computers gingen veel sneller. Voor SPECT (Single-Photon Emission Computed Tomography) zijn we al 23 jaar bezig met parallell computing (waarbij verschillende onderdelen tegelijkertijd berekeningen uitvoeren, red.) en is dit al de zevende generatie van parallelle computers. De eerste moesten we helemaal zelf bouwen, omdat er toen niks op de markt was. Transputers noemden ze dat in de jaren tachtig.’

‘De voorbije jaren was de Sony Playstation een belangrijke, betaalbare computer voor ons. In Tucson stond vier jaar geleden een lange rij voor de winkel waar de Playstation 3 in de rekken zou liggen. Mijn studenten stonden in die rij op plaats 1, 2 en 6 (lacht). We hadden er uiteindelijk 50 hier in het lab. We veranderden het operating systeem, maar Sony had op den duur door dat onderzoekers hun spelcomputer gebruikten zonder te betalen voor spelletjes. Dus heeft het zijn systeem veranderd. We gebruiken nu grafische kaarten die in de consoles worden gebruikt, en zetten ze aan elkaar. De computerkracht van die kaarten verdubbelt elke zeven à acht maanden. Op één kaart kunnen we programma’s honderd tot duizend keer sneller laten draaien dan op een gewone laptop.’

Het onderschatten van de computerkracht van morgen kan dus de wetenschappelijke vooruitgang remmen.

‘Wel, begin jaren zeventig weigerde de National Science Foundation (NSF) mijn onderzoeksvoorstel om beeldvorming te bestuderen met computers omdat het NSF vond dat de computers niet krachtig genoeg waren, en dat er geen toekomst was voor computers in de radiologie. O, wat heb ik spijt dat ik die afwijzingsbrief niet heb bewaard en aan de muur gehangen.’ (lacht)

Een doctoraatsstudent die geen uitmuntende reputatie heeft en geen ellenlange publicatielijst, verzandt in een aaneenschakeling van postdoctorale mandaten, zonder zicht op een vast professorschap. Dat is verlammend

U wordt door collega’s geroemd voor uw colleges en voor de gedrevenheid waarmee u de nieuwe generaties opleidt. Verhindert de grote publicatiedruk vandaag niet om op een grondige manier studenten te begeleiden?

‘Juist omgekeerd: studenten opleiden is goed voor je cv. Zij worden doctoraatsstudenten, publiceren papers en de mentor wordt laatste auteur. Dus kwantitatief gezien is dat alvast geen reden om onderwijsopdrachten links te laten liggen.’

‘Maar het academische milieu kampt wel met problemen. De crux is het bereiken van de eerste positie in het lab. Een doctoraatsstudent die geen uitmuntende reputatie heeft en geen ellenlange publicatielijst, verzandt in een aaneenschakeling van postdoctorale mandaten, zonder zicht op een vast professorschap. En dat is verlammend. De universiteiten zelf werken dat in de hand: ze bieden jonge onderzoekers steeds minder professoraten aan. Ze halen liever vermaarde wetenschappers uit het buitenland dan dat ze jonge, beloftevolle mensen kansen geven. Daarnaast focussen ze steeds meer op de wetenschappelijke domeinen waar ze hun reputatie mee kunnen versterken, waar ze veel subsidies of geld van de industrie mee kunnen binnenhalen. Dat gaat ten koste van de softere wetenschapstakken. Ik heb geluk dat de optische wetenschappen van een ‘zacht’ wetenschapsdomein vijftig jaar geleden stelselmatig een booming business zijn geworden, die genoeg geld binnenbracht.’

Beeldvormingstechnieken zoals MRI en PET hebben veel levens gered. Maar er is ook discussie: nationaal georganiseerde screenings brengen ook tumoren aan het licht die achteraf gezien niet gevaarlijk waren, maar die voor alle zekerheid met chemo of een amputatie worden verwijderd.

‘Dat is een probleem, en het is ook in de VS onderwerp van discussie. Er wordt nu veel onderzoek naar gedaan, en er zijn technieken op komst die het verschil tussen een kwaadaardige en goedaardige tumor automatisch detecteren. Maar de vraag blijft wat je doet bij een positieve borstkankertest. In de VS handelen artsen sneller dan in Europa. Dat heeft natuurlijk alles te maken met de dreigende rechtszaak als je als arts beslist af te wachten terwijl de tumor kwaadaardig blijkt.’

Werkt u vaak samen met onderzoekers van de Universiteit Gent?

‘Roel Van Holen (vakgroep Elektronica en Informatiesystemen, red.) en Leonie Wyffels (van 2004 tot 2009 verbonden aan de vakgroep Elektronica en Informatiesystemen, red.) werkten een paar jaar geleden nog hier in Tucson (University of Arizona), en startten daarna in België succesvolle labs op. Ook Rik Van de Walle maakte deel uit van mijn onderzoeksgroep en droeg bij tot een aantal onderwerpen in mijn boek Foundations. Het waren heel productieve samenwerkingen en ik wil de band met de Gentse wetenschappers in de toekomst nog strakker aanhalen.’

Bio

Harrison Barrett

* Geboren in 1939 in Springfield, Massachusetts

* Studie Bachelor of Science in Engineering aan Virginia Polytechnic Institute

* Studie Master of Science in Engineering aan Massachusetts Institute of Technology

* 1969: Doctoraat in Toegepaste Fysica aan Harvard University

* Hoogleraar radiologie, optische wetenschappen en toegepaste wiskunde aan de University of Arizona

* Directeur van het Center for Gamma Ray Imaging (CGRI)

* 300 wetenschappelijke publicaties en 25 patenten

* Recente prijzen: SPIE, Gold Medal of the Society (2011), IEEE Medal for Innovations in Healthcare Technology (2011)

* Standaardwerk Foundation of Image Science (John Wiley and Sons, 2004)