安妮特·伯克霍爾德 | 西門子年度最佳發明家 | 新人
動脈血管異常形成（AVM）是動脈和靜脈不規則連接的血管疾病，會破壞血液流動和氧氣循環。在身體受影響的區域，動脈和靜脈並不像健康人那樣分支成細細毛細血管；相反，它們在一起成複雜的血管栓塞。AVM 可以發生在整個身體，但它們在大腦上特別具有醫療挑戰性。「大腦中的這樣的缺陷可能是導致各種神經缺陷甚至腦出血的原因。然而，在個別情況下，它的危險性以及如何最好的治療方式取決於血管糾結的確切解剖結構。有時候可以使用藥物治療，但有時需要手術：例如，當血壓局部上升到如此高，血管可能會破裂，」2024 年新人類別的發明家 Annette Birkhold 解釋。「我的發明支持醫生使用動脈和靜脈的詳細 3D 和 4D 圖像治療患者。它還可用於 AVM 患者和其他血管疾病的診斷和治療計劃。」
血管可以通過血管造影檢查。在腦血管造影中，導管首先將導管插入腹膜動脈，然後在 X 射線成像下推向頸部的血管。然後將對比劑（或染料）注入血液中，填充血管並使血管在 X 射線下可見。使用類似 CT 的成像程序，但使用血管造影系統，可以創建對比度充滿血管的詳細三維圖像。
「AVM 的解剖結構可能非常複雜。通常只有在對比劑逐一注入不同的點時，才能完全可視化。而這只有在幾次血管治療中才可能實現，」安妮特解釋說。「我的方法用於同步來自多個血管治療的圖像數據，並將它們合併為一個模型。」這可以建立了對 AVM 所有涉及的血管的詳細且全面的 3D 表示，以及一個 4D 視頻，顯示對比劑如何隨著時間的推移動血管。
這些 4D 圖像可以在整個治療計劃和實施過程中支持治療醫生。在規劃過程中，對他們來說，瞭解 AVM 中心（nidus）中心正在發生的事情特別重要。Annette 說：「4D 影像可以在對比介質穿過眼線時對焦時間範圍，並阻擋在前後發生的一切。」「這使得清楚了哪些動脈在鼻子前面，哪些靜脈在它後面。」
如果需要血管內治療（一種涉及關閉鼻子的血管的微創手術），4D 圖像有助於提前確定通過血管到鼻子的路徑。在程序期間，當導管再次推到目標區域並使用連續的 2D X 射線成像進行監控時，也可以顯示 4D 圖像，並為外科醫生提供額外的指導。
「AVM 的這個詳細模型（digital twin）還提供了使用數學方法提供更多支持的機會。Annette 說：「我們正在研究使用人工智能和流量模擬來估計血管中的血壓的模型。」「我們將能夠在未來提供更多關於 AVM 中可能發生危險的血管斷裂的情況。」
