아넷 버크홀드 | 지멘스 올해의 발명가 | 신인
동정맥기형 (AVM) 은 동맥과 정맥이 불규칙하게 연결되어 생기는 혈관 질환으로, 혈류와 산소 순환을 방해해요.몸의 영향 부위에서는 동맥과 정맥이 건강한 사람처럼 가는 모세혈관으로 갈라지지 않고 복잡한 혈관 얽힘으로 함께 자라요.AVM은 몸 전체에서 발생할 수 있지만 뇌에서는 특히 의학적으로 어려워요.“그런 뇌 기형은 다양한 신경학적 결함이나 뇌출혈의 원인이 될 수 있어요.하지만 개별 사례에서 얼마나 위험하고 어떻게 치료하는 것이 가장 좋은지는 혈관 얽힘의 정확한 구조에 따라 달라져요.약물 치료가 가능할 때도 있지만 때로는 수술이 필요할 때도 있어요. 예를 들어 엉킴으로 인해 국소 혈압이 너무 높아져 혈관이 파열될 수 있어요”라고 2024년 신인 부문 발명가 아넷 버크홀드가 설명합니다.“제 발명은 의사들이 동맥과 정맥의 상세한 3D 및 4D 이미지로 환자를 치료하는 데 도움이 돼요.AVM 환자하고 다른 혈관 질환 진단과 치료 계획에도 사용할 수 있어요.”
혈관조영술로 혈관을 검사할 수 있어요.뇌 혈관조영술에서는 먼저 사타구니 동맥에 카테터를 삽입한 다음 엑스레이 촬영으로 목 혈관까지 올려요.그런 다음 조영제 (또는 염료) 를 혈류에 주입해서 혈관을 채우고 엑스레이로 혈관을 보이게 해요.CT와 비슷한 영상 절차를 사용하지만 혈관조영술을 사용하면 콘트라스트가 채워진 혈관의 상세한 3차원 이미지가 만들어져요.
“AVM의 구조는 매우 복잡할 수 있어요.조영제를 다른 지점에 차례로 주입해야만 전체를 시각화할 수 있는 경우가 많아요.그리고 이것은 여러 번의 혈관조영술을 통해서만 가능해요.” 아네트가 설명해요.“제 방법은 여러 혈관조영술의 이미지 데이터를 동기화하고 하나의 모델로 병합하는 데 사용해요.”이렇게 하면 AVM에 관련된 모든 혈관을 상세하고 포괄적으로 3D로 표현하고 조영제가 시간 경과에 따라 혈관 내에서 어떻게 움직이는지 보여주는 4D 비디오가 생성돼요.
이 4D 이미지는 전체 치료 계획 및 구현 과정에서 치료 의사들을 지원할 수 있어요.계획을 세울 때 AVM의 중심인 니두스에서 무슨 일이 벌어지고 있는지 이해하는 것이 특히 중요해요.아네트는 이렇게 말합니다. “4D 이미지를 사용하면 조영제가 노이두스를 통과하는 시간 범위에 초점을 맞추고 이전 또는 이후에 일어나는 모든 일을 차단할 수 있어요.”“이렇게 하면 어떤 동맥이 입구 앞에 있고 어떤 정맥이 뒤에 있는지 분명하게 알 수 있어요.”
혈관내 치료가 필요한 경우 — 최소 침습적 시술인 인두스 혈관을 닫아야 한다면—4D 이미지는 혈관을 통과해서 니두스까지 가는 경로를 미리 결정하는 데 도움이 돼요.시술 중에 카테터를 다시 대상 부위로 밀고 연속 2D 엑스레이 영상으로 모니터링하면 4D 이미지를 표시하여 외과의에게 추가 지침을 제공할 수도 있어요.
“AVM의 이 상세한 모델인 디지털 트윈은 수학적 방법을 사용하여 더 많은 지원을 제공할 수 있는 기회도 제공해요.“우리는 인공 지능과 흐름 시뮬레이션을 사용하여 혈관의 혈압을 추정하는 모델을 연구하고 있어요”라고 아넷은 말합니다.“AVM에서 위험한 혈관 파열이 어디서 일어날 수 있는지 앞으로 더 많은 정보를 제공할 수 있을 거예요.”
