Annette Birkhold | 西门子年度发明家 | 新人
动静脉畸形（AVM）是一种动脉和静脉连接不规则的血管疾病，会干扰血液流动和氧气循环。在人体的受影响区域，动脉和静脉不会像健康人那样分支成细毛细血管；相反，它们在复杂的血管纠结中共同生长。AVM 可以发生在全身，但它们在医学上在大脑中尤其具有挑战性。“这种大脑畸形可能导致各种神经系统缺陷甚至脑出血。但是，它在个别病例中的危险程度以及如何最佳治疗取决于血管缠结的确切解剖结构。有时药物治疗是可能的，但有时需要手术：例如，当缠结导致局部血压升高以至于血管破裂时，” 新来者类别的2024年度发明家安妮特·伯克霍尔德解释说。“我的发明支持医生用详细的动脉和静脉三维和四维图像治疗患者。它还可用于 AVM 患者和其他血管疾病的诊断和治疗计划。”
可以通过血管造影检查血管。在脑血管造影中，首先将导管插入腹股沟动脉，然后在X射线成像下向上推向颈部血管。然后将造影剂（或染料）注射到血液中，填充血管，使血管在X射线下可见。使用与CT相似的成像程序，但使用血管造影系统，可以创建充满对比度的血管的详细三维图像。
“AVM 的结构可能非常复杂。通常，只有将造影剂一个接一个地注射到不同的部位，才能对其进行完整的可视化。而这只有通过几次血管造影才有可能，” 安妮特解释说。“我的方法用于同步来自多个血管造影的图像数据，并将它们合并为一个模型。”这样可以详细而全面地呈现 AVM 中涉及的所有血管，并制作了一段 4D 视频，该视频显示了造影剂如何随着时间的推移在血管中移动。
这些四维图像可以在整个治疗计划和实施过程中为治疗医生提供支持。在规划过程中，对他们来说，了解AVM中心即病房正在发生的事情尤为重要。安妮特说：“四维图像可以聚焦对比度穿过病灶的时间范围，并阻挡之前或之后发生的一切。”“这清楚地表明哪些动脉在病灶前面，哪些静脉在鼻腔后面。”
如果需要血管内治疗（一种微创手术，包括关闭病床血管），则四维图像有助于提前确定通过血管到达病灶的路线。在手术过程中，当再次将导管推到目标区域并使用连续的二维 X 射线成像进行监测时，还可以显示四维图像并为外科医生提供额外的指导。
“这个数字双胞胎AVM的详细模型也为使用数学方法提供更多支持提供了机会。安妮特说：“我们正在研究使用人工智能和流量模拟来估算血管中血压的模型。”“将来，我们将能够提供更多有关AVM中可能发生危险血管破裂的信息。”
