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Angiographie cérébrale avec IA

Annette Birkhold | Inventeurs de l'année Siemens | Newcomer

Une malformation artérioveineuse (MAV) est une maladie vasculaire caractérisée par un lien anormal entre les artères, perturbant ainsi le flux sanguin et la circulation de l'oxygène. Dans la zone touchée du corps, les artères et les veines ne se ramifient pas en fins capillaires comme chez les personnes en bonne santé : elles se développent plutôt ensemble pour former un enchevêtrement vasculaire complexe. Les MAV peuvent survenir dans tout le corps, mais elles présentent des problèmes médicaux particulièrement graves pour le cerveau. « Une telle malformation au niveau du cerveau peut être à l'origine de divers déficits neurologiques ou même d'une hémorragie cérébrale. La dangerosité de cette maladie dans certains cas et la meilleure façon de la traiter dépendent toutefois de l'anatomie exacte de l'enchevêtrement vasculaire. Un traitement médicamenteux est possible, mais parfois, une intervention chirurgicale est nécessaire, notamment lorsque l'enchevêtrement fait monter la pression artérielle au point que les vaisseaux peuvent se rompre », explique Annette Birkhold, inventrice de l'année 2024 dans la catégorie Newcomer. « Mon invention permet aux médecins de traiter les patients grâce à des images détaillées en 3D et 4D des artères et des veines. Il peut également être utilisé pour le diagnostic et la planification du traitement des patients atteints de MAV et d'autres maladies vasculaires. »

Un coup d'œil dans le cerveau

Une femme aux cheveux courts, vêtue d'une chemise blanche et d'une veste noire, sourit légèrement, appuyée à un mur blanc, regardant vers la gauche.

Les vaisseaux sanguins peuvent être examinés par angiographie. Lors d'une angiographie du cerveau, un cathéter est d'abord inséré dans l'artère inguinale, puis, sous radiographie, il est poussé jusqu'aux vaisseaux du cou. Un agent de contraste (ou colorant) est ensuite injecté dans la circulation sanguine, remplissant les vaisseaux et les rendant visibles aux rayons X. À l'aide d'une procédure d'imagerie similaire à la tomodensitométrie, mais utilisant un système d'angiographie, on obtient une image tridimensionnelle détaillée des vaisseaux sanguins remplis de produit de contraste.

« L'anatomie d'une MAV peut être très complexe. Il n'est souvent possible de la visualiser dans son intégralité que si le produit de contraste est injecté à différents moments l'un après l'autre. Et cela n'est possible qu'avec plusieurs angiographies », explique Annette. « Ma méthode est utilisée pour synchroniser les données d'image de plusieurs angiographies et les fusionner en un seul modèle. » Cela permet de créer une représentation 3D détaillée et complète de tous les vaisseaux sanguins impliqués dans la MAV et une vidéo en 4D qui montre comment l'agent de contraste se déplace dans les vaisseaux au fil du temps.

Soutien thérapeutique

Ces images 4D peuvent aider les médecins traitants tout au long du processus de planification et de mise en œuvre du traitement. Lors de la planification, il est particulièrement important pour eux de comprendre ce qui se passe au centre de la MAV, le nidus. « L'image 4D permet de se concentrer sur la plage de temps pendant laquelle le produit de contraste passe par le nidus et de bloquer tout ce qui se passe avant ou après », explique Annette. « Cela permet de savoir quelles artères se trouvent avant le nidus et quelles veines se trouvent après celui-ci. »

Si un traitement endovasculaire est nécessaire, qui est une procédure peu invasive qui consistant à fermer les vaisseaux du nidus, l'image 4D permet de déterminer à l'avance le trajet à travers les vaisseaux jusqu'au nidus. Pendant l'intervention, lorsque le cathéter est de nouveau avancé vers la région cible et guidé par imagerie radiographique 2D en continu, l'image 4D peut également être affichée et fournir des indications supplémentaires au chirurgien.

Capture d'écran d'une visualisation des données avec des graphiques à barres et des diagrammes circulaires colorés sur fond foncé

Estimation de la pression artérielle locale à l'aide d'une simulation

Une femme aux cheveux courts est debout devant un mur blanc, vêtue d'une robe noire et regarde vers la gauche.

« Ce modèle détaillé de la MAV, un jumeau numérique (digital twin), permet également d'apporter un soutien supplémentaire grâce à des méthodes mathématiques. « Nous travaillons sur des modèles qui utilisent l'intelligence artificielle et la simulation du débit pour estimer la pression artérielle dans les vaisseaux », explique Annette. « À l’avenir, nous serons en mesure de fournir encore plus d’informations sur les endroits où des ruptures vasculaires dangereuses pourraient se produire dans une MAV. »