Skip to main content

Αγγειογραφία εγκεφάλου με AI

Annette Birkhold | Εφευρέτες της χρονιάς της Siemens | Νεοφερμένοι

Μια αρτηριοφλεβική δυσπλασία (AVM) είναι μια αγγειακή ασθένεια ακανόνιστα συνδεδεμένων αρτηριών και φλεβών, η οποία διαταράσσει τη ροή του αίματος και την κυκλοφορία οξυγόνου. Στην προσβεβλημένη περιοχή του σώματος, οι αρτηρίες και οι φλέβες δεν διακλαδίζονται σε λεπτά τριχοειδή όπως συμβαίνει σε υγιείς ανθρώπους. Αντίθετα, αναπτύσσονται μαζί σε ένα πολύπλοκο αγγειακό κόμπο. Οι AVM μπορούν να εμφανιστούν σε όλο το σώμα, αλλά είναι ιδιαίτερα ιατρικά απιτητικές στον εγκέφαλο. «Μια τέτοια δυσπλασία στον εγκέφαλο μπορεί να είναι η αιτία διαφόρων νευρολογικών ελλειμμάτων ή ακόμα και εγκεφαλικής αιμορραγίας. Το πόσο επικίνδυνη είναι σε μεμονωμένες περιπτώσεις και πώς πρέπει να αντιμετωπίζεται καλύτερα, ωστόσο, εξαρτάται από την ακριβή ανατομία του αγγειακού κόμπου. Μερικές φορές η φαρμακευτική θεραπεία είναι δυνατή, αλλά μερικές φορές είναι απαραίτητη η χειρουργική επέμβαση: για παράδειγμα, όταν ο κόμπος προκαλεί τόσο υψηλή τοπική πίεση που τα αγγεία να μπορεί να σπάσουν», εξηγεί η Annette Birkhold, εφευρέτρια του έτους 2024 στην κατηγορία Νεοφερμένοι. «Η εφεύρεσή μου υποστηρίζει τους γιατρούς που φροντίζουν τους ασθενείς, με λεπτομερείς τρισδιάστατες και 4D εικόνες αρτηριών και φλεβών. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στη διάγνωση και στον προγραμματισμό θεραπείας για ασθενείς με AVM και για άλλες αγγειακές παθήσεις.»

Μια ματιά στον εγκέφαλο

Γυναίκα με κοντά μαλλιά που φοράει λευκό πουκάμισο και μαύρο σακάκι, χαμογελάει απαλά μπροστά σε λευκό τοίχο, κοιτάζοντας αριστερά.

Τα αιμοφόρα αγγεία μπορούν να εξεταστούν μέσω αγγειογραφίας. Σε μια αγγειογραφία του εγκεφάλου, ένας καθετήρας εισάγεται πρώτα στη βουβωνική αρτηρία και στη συνέχεια με απεικόνιση ακτίνων Χ ωθείται μέχρι τα αγγεία του λαιμού. Στη συνέχεια, εγχέεται ένας παράγοντας αντίθεσης (ή χρωστική) στην κυκλοφορία του αίματος, γεμίζοντας τα αγγεία και καθιστώντας τα αγγεία ορατά με τις ακτίνες Χ. Χρησιμοποιώντας μια διαδικασία απεικόνισης παρόμοια με την αξονική τομογραφία αλλά χρησιμοποιώντας ένα σύστημα αγγειογραφίας, δημιουργείται μια λεπτομερής τρισδιάστατη εικόνα των αιμοφόρων αγγείων γεμάτων με παράγοντα αντίθεσης.

«Η ανατομία ενός AVM μπορεί να είναι περίπλοκη. Συχνά μπορεί να απεικονιστεί πλήρως μόνο εάν ο παράγοντας αντίθεσης εγχέεται σε διαφορετικά σημεία το ένα μετά το άλλο. Και αυτό είναι δυνατό μόνο με αρκετές αγγειογραφίες», εξηγεί η Annette. «Η μέθοδος μου χρησιμοποιείται για τον συγχρονισμό των δεδομένων εικόνας από διάφορες αγγειογραφίες και τη συγχώνευσή τους σε ένα ενιαίο μοντέλο.» Αυτό δημιουργεί μια λεπτομερή και ολοκληρωμένη τρισδιάστατη αναπαράσταση όλων των αιμοφόρων αγγείων που εμπλέκονται στο AVM και ένα βίντεο 4D που δείχνει πώς ο παράγοντας αντίθεσης κινείται μέσα από τα αγγεία με την πάροδο του χρόνου.

Υποστήριξη θεραπείας

Αυτές οι εικόνες 4D μπορούν να υποστηρίξουν τους θεράποντες ιατρούς σε όλη τη διαδικασία σχεδιασμού και εφαρμογής της θεραπείας. Κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού, είναι ιδιαίτερα σημαντικό για αυτούς να καταλάβουν τι συμβαίνει στο κέντρο της AVM, το nidus. «Η εικόνα 4D καθιστά δυνατή την εστίαση στο χρονικό εύρος όταν το μέσο αντίθεσης διέρχεται από το nidus και αποκλείει όλα όσα συμβαίνουν πριν ή μετά», λέει η Annette. «Αυτό καθιστά σαφές ποιες αρτηρίες βρίσκονται μπροστά από τον nidus και ποιες φλέβες βρίσκονται πίσω από αυτό».

Εάν απαιτείται ενδαγγειακή θεραπεία - μια ελάχιστα επεμβατική διαδικασία που περιλαμβάνει το κλείσιμο των αγγείων του nidus- η εικόνα 4D βοηθά στον προσδιορισμό της διαδρομής μέσω των αγγείων προς τον nidus. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, όταν ο καθετήρας ωθείται ξανά στην περιοχή-στόχο και παρακολουθείται χρησιμοποιώντας συνεχή 2D απεικόνιση ακτίνων Χ, η εικόνα 4D μπορεί επίσης να εμφανιστεί και να παρέχει στον χειρουργό πρόσθετη καθοδήγηση.

Στιγμιότυπο οθόνης οπτικοποίησης δεδομένων με πολύχρωμα γραφήματα ράβδων και διαγράμματα πίτας σε σκούρο φόντο

Εκτίμηση τοπικής αρτηριακής πίεσης με προσομοίωση

Γυναίκα με κοντά μαλλιά που φοράει λευκό πουκάμισο και μαύρο σακάκι, χαμογελάει απαλά μπροστά σε λευκό τοίχο, κοιτάζοντας αριστερά.

«Αυτό το λεπτομερές μοντέλο της AVM, ένα digital twin, προσφέρει επίσης την ευκαιρία να παρέχουμε περισσότερη υποστήριξη χρησιμοποιώντας μαθηματικές μεθόδους. «Εργαζόμαστε σε μοντέλα που χρησιμοποιούν τεχνητή νοημοσύνη και προσομοίωση ροής για να εκτιμήσουν την αρτηριακή πίεση στα αγγεία», λέει η Annette. «Θα είμαστε σε θέση να παρέχουμε ακόμη περισσότερες πληροφορίες στο μέλλον σχετικά με το πού μπορεί να συμβούν επικίνδυνες ρήξεις αγγείων σε ένα AVM.»