Skip to main content

Hjerneangiografi med AI

Annette Birkhold | Siemens Inventors of the Year | Newcomer

En arteriovenøs misdannelse (AVM) er en vaskulær sygdom i uregelmæssigt forbundne arterier og vener, som forstyrrer blodgennemstrømningen og iltcirkulationen. I det berørte område af kroppen forgrener arterierne og venerne sig ikke til fine kapillærer, som de gør hos raske mennesker; i stedet vokser de sammen i et komplekst vaskulært virvar. AVM'er kan forekomme i hele kroppen, men de er især medicinsk udfordrende i hjernen. “En sådan misdannelse i hjernen kan være årsagen til forskellige neurologiske defekter eller endda en hjerneblødning. Hvor farligt det er i individuelle tilfælde, og hvordan det bedst behandles, afhænger dog af det vaskulære virvars præcise anatomi. Nogle gange er medicinering mulig, men andre gange er kirurgi nødvendig: for eksempel når virvaret rent lokalt får blodtrykket til at stige så højt, at der kan briste nogle kar,“ forklarer Annette Birkhold, Årets opfinder 2024 i kategorien Newcomer. „Min opfindelse understøtter lægernes behandling af patienter med detaljerede 3D- og 4D-billeder af arterier og vener. Den kan også bruges i diagnosticeringen og behandlingsplanlægningen for AVM-patienter og til andre vaskulære sygdomme.“

Kig ind i hjernen

Kvinde med kort hår iført hvid skjorte og sort jakke står op ad en hvid væg og smiler blidt, mens hun kigger til venstre med et fjernt blik.

Blodkar kan undersøges ved hjælp af angiografi. I en angiografi af hjernen indsættes der først et kateter i inguinalarterien, som derefter under røntgenbilleddannelse skubbes op til karrene i nakken. Et kontrastmiddel (eller farvestof) injiceres derefter i blodbanen, fylder blodkarrene og gør dem synlige under røntgenstråler. Ved hjælp af en billeddannelsesprocedure, der minder om CT, men hvor der bruges et angiografisystem, oprettes et detaljeret tredimensionelt billede af de kontrastfyldte blodkar.

“Anatomien i en AVM kan være meget kompleks. Den kan ofte kun visualiseres i sin helhed, hvis kontrastmidlet injiceres på forskellige punkter efter hinanden. Og det er kun muligt med flere angiografier,“ forklarer Annette. „Min metode bruges til at synkronisere billeddataene fra flere angiografier og fusionere dem til én model.“ Det skaber en detaljeret og omfattende 3D-repræsentation af alle de blodkar, der er involveret i AVM, og en 4D-video, der viser, hvordan kontrastmidlet bevæger sig gennem karrene over tid.

Terapistøtte

Disse 4D-billeder kan understøtte de behandlende læger gennem hele behandlingsplanlægnings- og implementeringsprocessen. Under planlægningen er det især vigtigt for dem at forstå, hvad der sker i centrum af AVM, nidus. „4D-billedet gør det muligt at fokusere på det tidsinterval, hvor kontrastmidlet passerer gennem nidus, og blokere alt det, der sker før eller efter,“ siger Annette. „Hermed bliver det klart, hvilke arterier der er foran nidus, og hvilke vener der er bag det.“

Hvis endovaskulær terapi er nødvendig - en minimalt invasiv procedure, der involverer lukning af niduskarrene - hjælper 4D-billedet med at bestemme ruten gennem karrene til nidus på forhånd. Under proceduren, når kateteret igen skubbes til målområdet og overvåges ved hjælp af kontinuerlig 2D-røntgenbilleddannelse, kan 4D-billedet også vises som yderligere vejledning til kirurgen.

Skærmbillede af data-visualization med farverige søjlediagrammer og cirkeldiagrammer på en mørk baggrund

Estimering af lokalt blodtryk med simulering

En kvinde med kort hår og iført en sort kjole står foran en hvid væg og kigger til venstre.

„Denne detaljerede model af AVM, en digital twin, giver også mulighed for at yde mere support ved hjælp af matematiske metoder. „Vi arbejder på modeller, der bruger kunstig intelligens og flowsimulering til at estimere blodtrykket i karrene,“ siger Annette. „I fremtiden vil vi være i stand til at give endnu flere oplysninger om, hvor der kan forekomme farlige vaskulære brud i en AVM.“