Richard Lopata: wetenschapper met het hart van een drummer (2025)

In het PULS/e lab van Richard Lopata worden licht en geluid gecombineerd voor innovatieve diagnostiek en behandelingen. Zelf vergelijkt de kersverse professor, die op 20 maart zijn inaugurele rede houdt, zijn onderzoeksgroep graag met een band – hijzelf is dan de drummer en bandleider. Dit is meer dan een leuke metafoor: Lopata is behalve wetenschapper ook een selfmade drummer. “Ik ben altijd op zoek naar iets wat ik nog niet weet.”

Met een voorliefde voor vintage technieken en een onconventionele denkwijze heeft Richard Lopata echografie opnieuw gedefinieerd en getransformeerd tot een competitieve technologie die een oplossing belooft te bieden voor het overbelaste zorgsysteem. Deze liefde voor beeldtechniek komt ook uitgebreid aan bod in zijn oratie.

“Een echo is maar een klein plaatje, veel ruis, slecht contrast”, vertelt Richard Lopata in zijn nieuwe kantoor in het uiterste hoekje van Vector. Hij draait graag muziek en hier heeft niemand er last van. “Toen ik hier studeerde, was echo een oude techniek, een beetje afgeschreven. Maar de eenvoud ervan is juist haar kracht.”

‘Samplen’ uit verschillende onderzoeksgebieden

Lopata was onderdeel van de tweede lichting van de toen gloednieuwe opleiding biomedische technologie aan de TU/e. Hij noemt de keus voor de bewust breed opgezette en interdisciplinaire opleiding spottend “een zwaktebod”.

“Ik kon niet kiezen”, zegt hij. Met een scheikundeknobbel lag een scheikundeopleiding voor de hand, maar ook wiskunde, natuurkunde, elektrotechniek en humane biologie hadden zijn interesse. Hij promoveerde op een combinatie van echografie, beeldanalyse en een stuk biomechanica en deed zijn postdoctoraal onderzoek in het Maastricht Medisch Centrum. Nu ‘samplet’ hij vrij uit al deze vakgebieden om werkbare medische toepassingen te ontwikkelen.

“Ik ben altijd op zoek naar iets wat ik nog niet weet”, vertelt Lopata. “En ik vind het heel belangrijk om kennis uit meerdere domeinen samen te brengen en steeds dieper te gaan. Niet met de trends meegaan. Daardoor zijn de drie onderzoekslijnen van mijn PULS/e groep heel sterk.”

Niet trendgevoelig

De afkeer van trends zat er al jong in. Als kind van de jaren ’90, op het hoogtepunt van de grunge en met de opkomst van de dancemuziek, sleurde Lopata de oude platenspeler van zijn ouders naar zijn kamer en draaide Queen. Later zou hij zo ook binnen zijn PULS/e groep de underdog van de imaging technieken, de ‘ouderwetse’ echo, opnieuw uitvinden.

“Met ‘multi-apertuur echografie’ maken we nu echo’s met niet één, maar meerdere echokoppen tegelijkertijd. Hiermee kunnen we een groter deel van het lichaam visualiseren. In de toekomst kunnen we dit misschien zelfs automatisch doen, met een echodeken of -riem.”

“We doen binnen mijn groep eigenlijk drie gerelateerde, maar totaal verschillende dingen”, legt Richard Lopata. “Echografie, fotoakoestiek en beeldmodellering. En die verbinden we met elkaar om nieuwe dingen te maken.”

Een grote drijfveer om toegankelijke medische beeldvorming en analyse te ontwikkelen is de enorme druk op de gezondheidszorg door vergrijzing en personeelstekorten. Preventie en vroegdiagnostiek ziet Lopata als twee van de meest veelbelovende oplossingen voor de druk op de zorg. En de echo kan in dat laatste een cruciale rol spelen.

Echografie 2.0: wearables en thuismonitoring

“Naast geavanceerde echo’s zetten we ook meer en meer in op meer eenvoudige echografie. Denk aan wearables en eenvoudige scans door huisartsen of zelfs ongetraind personeel. In de toekomst zijn zelfs patches mogelijk, een soort plakkers, die mogelijk worden gemaakt door combinaties met microscopische vervaardigdeen flexibele echo-apparaten.”

Juist de eenvoud en lage kosten van de echo bieden een enorm potentieel op het snel, pijnloos en grootschalig screenen van mensen op bijvoorbeeld hartaandoeningen in onze vergrijsde samenleving, of de inwoners van een Afrikaans dorp op tuberculose. “Met MRI kan dat niet, dat kost duizenden euro’s en kost per scan veel tijd. Echo kost daarentegen, acht of negen tientjes per scan.”

“We ontwikkelen ambulante monitoring op basis van echografie om eerder klachten te kunnen ontdekken en beter te kunnen inschatten welke patiënten wel en niet behandeld moeten worden”, legt Lopata uit.

Door meer in te zetten op vroegdiagnostiek worden hoge kosten vermeden én verbetert de patiëntenzorg.

“Met vergrote vaten is het bijvoorbeeld erg lastig om in te schatten welke patiënt een onstabiel aneurysma krijgt en wie niet. Met onze vernieuwde echotechnieken kunnen we prognoses maken waardoor we niet overbehandelen en ook minder waarschuwingssignalen van het lichaam missen.”

Lopata’s visie is dat de goedkope en veilige echoapparaten een plekje kunnen krijgen bij elke huisarts of dat mensen die zelfs mee naar huis kunnen nemen voor monitoring. “Tijdens het grasmaaien kunnen we hartpatiënten monitoren.”

Van scan naar behandeling

Door echografie te versterken met licht, kunnen zelfs verschillende weefseltypen onderscheiden worden. En de steeds snellere ontwikkeling van modellen maakt het in de toekomst mogelijk om persoonlijke, cardiovasculaire digital twins te maken van patiënten, getraind op hun eigen data.

“Met een model gebaseerd op echografie kunnen we het risico op scheuren in bloedvaten voorspellen. Die analyse is kwalitatief vergelijkbaar met CT-scan, maar de scan wordt gemaakt zonder schadelijke straling en veel goedkoper. Dat maakt screenen toegankelijker en de meting is vaker te herhalen.”

Het model voor monitoring van aneurysmata (een gevaarlijke verwijding aan de aorta, red.) is “zo goed als klaar” en kan vertaald worden naar klinische toepassingen.

Maar dat wil niet zeggen dat Lopata nu stil zit. Een fascinerende nieuwe ontwikkeling waar hij alweer aan werkt is echografie als behandelmethode. Waar echo voorheen vooral werd ingezet om te zien wat er mis is in het lichaam, wil men het inzetten om het lichaam te repareren.

Geluidsgolven worden nu ook al ingezet voor behandelingen, maar dan vooral om weefsels kapot te maken, zoals kankercellen of nierstenen. Met Carlijn Bouten verkent Richard Lopata in ReAlign de mogelijkheid om infarcten te behandelen.

“We sturen geluidsgolven het lichaam in en mikken die zo dat de golven gelijklopen met de vezels in het hart, en het idee is dan dat we de nieuwe spiercellen in de juiste richting kunnen zetten, zodat ze hun functie beter kunnen uitvoeren.”

Kennis van de klinische praktijk

Die toepassing van kennis in een klinische setting is belangrijk voor Lopata. Door echografie, fotoakoestiek en gepersonaliseerde modellering te verbeteren, wil hij deze geavanceerde technologieën van concept naar de praktijk brengen, om uiteindelijk patiëntenzorg en behandelingen te verbeteren.

Ik wil echt de klinische problemen kunnen oplossen en de fascinatie met het menselijk lichaam is er altijd geweest. Ik wil de kloof tussen innovatief onderzoek en klinische toepassing overbruggen.

Richard Lopata

Een onderzoekslijn als een muzikale compositie

Drummers vormen de hartslag van een band en zo ziet Richard Lopata zichzelf als het hart van zijn onderzoeksgroep. “Maar de promovendi zijn de solisten, de blikvangers vooraan op het podium. De echte rocksterren”.

Lopata is een selfmade drummer, onder andere in de facultaire gelegenheidsband van Biomedical Engineering. “Ik moet mijn eerste drumles nog krijgen.” Het tekent hem als een wetenschapper en mens die zijn passies volgt en zichzelf nieuwe dingen leert vanuit zijn nieuwsgierigheid, buiten de gebaande paden.

“De aanpak van onderzoek in onze aanpak is modulair: laag voor laag bouwen we vanuit een simpele echo een technologie op die de hele keten van verbeterde beeldvorming tot beeldinterpretatie omvat”, vertelt Lopata. Zijn grote voorbeeld hierbij is geen wetenschapper, maar een musicus: Brian Wilson van de Beach Boys.

“In Wilsons lab – zijn studio – werden de Beach Boys nummers aangevuld met de beste studiomuzikanten om laag voor laag, een wall-of-sound te creëren. In diverse studio’s werd er aan verschillende secties van het nummer gewerkt. Pas later kwam alles samen en vormde het één uniek geheel.”

Mentorschap en de toekomst

Op 20 maart gaf Lopata zijn inaugurele rede (oratie, red.). Als hoogleraar word je geacht meer een manager te zijn van je onderzoeksteam die de grote lijnen overziet, dan zelf de handen vies te maken. Hoe kijkt hij hier tegenaan?

“Tjaa, kijk”, zegt Lopata, “in principe is de jeugd altijd de toekomst, want zij komen met nieuwe ideeën en nieuwe energie, nieuwe perspectieven. Mijn rol is om ervoor te zorgen dat het talent wat erin zit, er ook uit komt bij de excellente studenten. En ook om de worstelende studenten over de eindstreep te trekken.”

“Ik heb hier eens een afstudeerder gehad die heel veel moeite had met abstract denken en analyserend vermogen, maar die praktisch zo goed was dat daar een paper uit is gekomen dat een NWO-project van acht ton heeft opgeleverd. Zo werd zij een van mijn meest impactvolle studenten.”

Naast het leiden van zijn groep en het mentorschap voor jonge onderzoekers en studenten, richt Lopata zich de komende jaren op de vertaalslag van fundamenteel onderzoek naar praktische toepassingen op het gebied van echografie, fotoakoestiek en modellering.

Zijn inaugurele rede wordt vergezeld van het symposium “Sound Solutions” dat de toekomst van echografie verder verkent.

“Laten we vooruitkijken. Er zit absoluut muziek in de echo van de toekomst”

• Al het nieuws over gezondheid

• Al het nieuws over gezondheid