アネット・バークホールド | Siemens インベンターズ・オブ・ザ・イヤー | 新人
動静脈奇形（AVM）は、動脈と静脈が不規則につながっている血管疾患で、血流と酸素循環を妨げます。体の患部では、健康な人のように動脈と静脈が分岐して細い毛細血管になることはありません。代わりに、複雑な血管が絡み合って一緒に成長します。AVMは全身に発生する可能性がありますが、特に脳内では医学的に困難です。「このような脳の奇形は、さまざまな神経障害や脳出血の原因となることがあります。ただし、個々のケースでどれほど危険で、どのように治療するのが最善かは、血管もつれの正確な解剖学的構造によって異なります。薬物療法が可能な場合もありますが、手術が必要な場合もあります。たとえば、もつれが原因で局所的に血圧が高くなりすぎて血管が破裂する場合などです」と、2024年の新人部門発明家であるアネット・バークホールドは説明します。「私の発明は、動脈と静脈の詳細な3Dおよび4D画像で医師が患者を治療するのに役立ちます。AVM患者や他の血管疾患の診断や治療計画にも使用できます。」
血管は血管造影法で検査できます。脳の血管造影では、まず鼠径動脈にカテーテルを挿入し、次にX線撮影で首の血管まで押し上げます。次に、造影剤（または染料）を血流に注入して血管を満たし、X線で血管が見えるようにします。CTに似た画像検査法を使用しますが、血管造影システムを使用して、造影剤で満たされた血管の詳細な3次元画像が作成されます。
「AVMの構造は非常に複雑です。多くの場合、造影剤をさまざまな場所に次々と注入した場合にのみ、全体を視覚化できます。そして、これは複数の血管造影でのみ可能です」とアネットは説明します。「私の方法は、複数の血管造影の画像データを同期し、それらを1つのモデルに統合するために使用されます。」これにより、AVMに関係するすべての血管の詳細で包括的な3D表現と、造影剤が時間の経過とともに血管内をどのように移動するかを示す4Dビデオが作成されます。
これらの4D画像は、治療計画と実施プロセス全体を通じて、治療を行う医師に役立ちます。計画を立てる際には、AVMの中心であるニダスで何が起こっているのかを理解することが特に重要です。「4D画像では、造影剤がニダスを通過する時間範囲に焦点を合わせ、その前後に起こるすべてのことを遮断することができます」とアネットは言います。「これにより、どの動脈がニダスの前にあり、どの静脈がニダスの後ろにあるかが明確になります。」
血管内療法（ニダスの血管を閉じる低侵襲治療）が必要な場合は、4D画像は血管を通ってニダスまでの経路を事前に決定するのに役立ちます。手術中に、カテーテルを再び対象領域に押し込み、連続2D X線画像を使用してモニタリングする場合、4D画像を表示して外科医に追加のガイダンスを提供することもできます。
「このAVMの詳細なモデル、デジタルツインは、数学的方法を使用してより多くのサポートを提供する機会も提供します。「私たちは、人工知能とフローシミュレーションを使用して血管内の血圧を推定するモデルに取り組んでいます」とアネットは言います。「今後、AVMのどこで危険な血管破裂が発生する可能性があるかについて、さらに多くの情報を提供できるようになります。」
