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Angiografia cerebrale con intelligenza artificiale

Annette Birkhold | Inventori dell'anno Siemens | Nuova arrivata

Una malformazione arterovenosa (AVM) è una malattia vascolare caratterizzata da arterie e vene connesse in modo irregolare, che compromette il flusso sanguigno e la circolazione dell'ossigeno. Nell'area colpita del corpo, le arterie e le vene non si ramificano in fini capillari come avviene nelle persone sane; invece, crescono insieme in un complesso groviglio vascolare. Le malformazioni artero-venose possono verificarsi in tutto il corpo, ma sono particolarmente difficili da gestire a livello medico nel cervello. "Una tale malformazione nel cervello può essere la causa di vari deficit neurologici o addirittura di un'emorragia cerebrale. Quanto sia pericoloso nei singoli casi e come sia meglio trattato, tuttavia, dipende dall'anatomia esatta del groviglio vascolare. A volte la terapia farmacologica è possibile, ma a volte è necessaria un'operazione: ad esempio, quando il groviglio provoca un aumento così elevato della pressione sanguigna a livello locale che i vasi possono rompersi”, spiega Annette Birkhold, Inventore dell'Anno 2024 nella categoria Nuovi arrivati. "La mia invenzione supporta i medici nel trattare i pazienti con immagini dettagliate in 3D e 4D di arterie e vene. Può essere utilizzata anche nella diagnosi e nella pianificazione del trattamento per i pazienti con AVM e per altre malattie vascolari.”

Uno sguardo nel cervello

Donna con capelli corti in camicia bianca e giacca nera che sorride dolcemente contro un muro bianco, guardando a sinistra.

I vasi sanguigni possono essere esaminati mediante angiografia. In un'angiografia del cervello, un catetere viene prima inserito nell'arteria inguinale e poi, sotto imaging a raggi X, viene spinto fino ai vasi nel collo. Un mezzo di contrasto (o colorante) viene quindi iniettato nel flusso sanguigno, riempiendo i vasi e rendendo i vasi visibili sotto i raggi X. Utilizzando una procedura di imaging simile alla TC ma con un sistema di angiografia, viene creata un'immagine tridimensionale dettagliata dei vasi sanguigni riempiti di contrasto.

"L'anatomia di un AVM può essere molto complessa. Spesso può essere visualizzato nella sua interezza solo se il mezzo di contrasto viene iniettato in diversi punti uno dopo l'altro. E questo è possibile solo con diverse angiografie”, spiega Annette. "Il mio metodo viene utilizzato per sincronizzare i dati delle immagini provenienti da diverse angiografie e fonderli in un unico modello." Questo crea una rappresentazione 3D dettagliata e completa di tutti i vasi sanguigni coinvolti nell'AVM e un video 4D che mostra come il mezzo di contrasto si muove attraverso i vasi nel tempo.

Supporto per la terapia

Queste immagini 4D possono supportare i medici curanti durante l'intero processo di pianificazione e attuazione del trattamento. Durante la pianificazione, è particolarmente importante che comprendano cosa sta accadendo nel centro dell'AVM, il nidus. "L'immagine 4D consente di concentrarsi sull'intervallo di tempo in cui il mezzo di contrasto passa attraverso il nidus e di escludere tutto ciò che accade prima o dopo", dice Annette. “Questo chiarisce quali arterie sono davanti al nidus e quali vene sono dietro di esso.”

Se è necessaria una terapia endovascolare - una procedura minimamente invasiva che prevede la chiusura dei vasi del nidus - l'immagine 4D aiuta a determinare in anticipo il percorso attraverso i vasi fino al nidus. Durante la procedura, quando il catetere viene nuovamente spinto verso la regione target e monitorato utilizzando immagini a raggi X 2D continue, l'immagine 4D può anche essere visualizzata e fornire al chirurgo ulteriori indicazioni.

Screenshot di visualizzazione dei dati con grafici a barre colorati e grafici a torta su uno sfondo scuro

Stima della pressione sanguigna locale con simulazione

Una donna con i capelli corti è in piedi di fronte a un muro bianco, indossando un vestito nero e guardando a sinistra.

“Questo modello dettagliato dell'AVM, un digital twin, offre anche l'opportunità di fornire ulteriore supporto utilizzando metodi matematici. “Stiamo lavorando su modelli che utilizzano intelligenza artificiale e simulazione del flusso per stimare la pressione sanguigna nei vasi”, dice Annette. "Potremo fornire ancora più informazioni in futuro su dove potrebbero verificarsi rotture vascolari pericolose in una AVM."