Skip to main content

Hersenangiografie met AI

Annette Birkhold | Siemens-uitvinders van het jaar | Nieuwkomer

Een arterioveneuze malformatie (AVM) is een vaatziekte waarbij slagaders en aders op onregelmatige wijze met elkaar verbonden zijn, waardoor de bloedstroom en de zuurstofcirculatie worden verstoord. In het aangetaste lichaamsdeel vertakken de slagaders en aders zich niet in fijne haarvaten, zoals bij gezonde mensen het geval is; in plaats daarvan groeien ze samen tot een complex kluwen van bloedvaten. AVM’s kunnen overal in het lichaam voorkomen, maar vormen vooral in de hersenen een medische uitdaging. “Een dergelijke afwijking in de hersenen kan leiden tot diverse neurologische stoornissen of zelfs tot een hersenbloeding. Hoe gevaarlijk dit in individuele gevallen is en wat de beste behandeling is, hangt echter af van de precieze anatomie van de vasculaire knoop. Soms is medicamenteuze behandeling mogelijk, maar soms is een operatie noodzakelijk: bijvoorbeeld wanneer de knoop ervoor zorgt dat de bloeddruk plaatselijk zo hoog oploopt dat bloedvaten kunnen scheuren,” legt Annette Birkhold, Uitvinder van het jaar 2024 in de categorie Nieuwkomer, uit. “Mijn uitvinding ondersteunt artsen bij de behandeling van patiënten met gedetailleerde 3D- en 4D-beelden van slagaders en aders. Het kan ook worden gebruikt bij de diagnose en behandelingsplanning voor patiënten met arterioveneuze malformaties (AVM) en voor andere vaatziekten.”

Een blik in de hersenen

Vrouw met kort haar in wit overhemd en zwarte jas die glimlachend bij een witte muur staat en naar links kijkt.

Bloedvaten kunnen worden onderzocht door middel van angiografie. Bij een angiografie van de hersenen wordt eerst een katheter ingebracht in de liesader en vervolgens onder röntgenbegeleiding doorgeschoven naar de bloedvaten in de hals. Vervolgens wordt er een contrastmiddel (of kleurstof) in de bloedbaan geïnjecteerd, waardoor de bloedvaten zich vullen en zichtbaar worden op röntgenfoto’s. Met behulp van een beeldvormingsprocedure die vergelijkbaar is met CT, maar waarbij gebruik wordt gemaakt van een angiografiesysteem, wordt een gedetailleerd driedimensionaal beeld van de met contrastvloeistof gevulde bloedvaten gecreëerd.

“De anatomie van een AVM kan zeer complex zijn. Vaak kan deze alleen in zijn geheel in beeld worden gebracht als het contrastmiddel achtereenvolgens op verschillende plaatsen wordt geïnjecteerd. En dat is alleen mogelijk met meerdere angiografieën,” legt Annette uit. “Mijn methode wordt gebruikt om de beeldgegevens van verschillende angiografieën te synchroniseren en samen te voegen tot één model.” Dit levert een gedetailleerde en uitgebreide 3D-weergave op van alle bloedvaten die bij de AVM betrokken zijn, en een 4D-video die laat zien hoe het contrastmiddel zich in de loop van de tijd door de bloedvaten verplaatst.

Therapeutische ondersteuning

Deze 4D-beelden kunnen de behandelende artsen ondersteunen tijdens het gehele proces van behandelplanning en -uitvoering. Tijdens de planning is het voor hen vooral belangrijk om te begrijpen wat er zich afspeelt in het centrum van de AVM, de nidus. „Het 4D-beeld maakt het mogelijk om de aandacht te richten op het tijdsbestek waarin het contrastmiddel door de nidus stroomt en alles wat daarvoor of daarna gebeurt buiten beschouwing te laten“, zegt Annette. “Zo wordt duidelijk welke slagaders zich vóór de nidus bevinden en welke aders erachter liggen.”

Als endovasculaire therapie nodig is – een minimaal invasieve ingreep waarbij de bloedvaten van de nidus worden afgesloten – helpt het 4D-beeld om vooraf de route door de bloedvaten naar de nidus te bepalen. Tijdens de ingreep, wanneer de katheter opnieuw naar het doelgebied wordt geschoven en wordt gevolgd met behulp van continue 2D-röntgenbeelden, kan het 4D-beeld ook worden weergegeven en de chirurg extra houvast bieden.

Schermafbeelding van datavisualisatie met kleurrijke staafdiagrammen en cirkeldiagrammen op een donkere achtergrond

Plaatselijke bloeddruk schatten met behulp van simulatie

Een vrouw met kort haar staat voor een witte muur; ze draagt een zwarte jurk en kijkt naar links.

“Dit gedetailleerde model van de AVM, een digital twin, biedt ook de mogelijkheid om met behulp van wiskundige methoden meer ondersteuning te bieden. “We werken aan modellen die gebruikmaken van kunstmatige intelligentie en stromingssimulatie om de bloeddruk in de bloedvaten te schatten,“ aldus Annette. “In de toekomst zullen we nog meer informatie kunnen geven over waar gevaarlijke bloedvatbreuken in een AVM kunnen optreden.”