Nieuwe hartklep wordt binnenkort vóór operatie bewegend in 4D gesimuleerd
Belang van 4D-beeldvorming bij hartoperaties
Tijdens hartoperaties is het niet evident om in te schatten hoe het orgaan zal reageren op een nieuwe hartklep. Het hart is immers permanent in beweging en moeilijk in beeld te brengen. Met 4D-scanners zou men vooraf veilig kunnen nagaan hoe een klep zal functioneren bij een specifieke patiënt. 4D-beeldvorming wordt ook steeds belangrijker omdat meer en meer operaties via de lies of via een kleine snede (sleutelgattechniek) worden uitgevoerd en het hart dus slechts beperkt of niet meer rechtstreeks zichtbaar is tijdens de ingreep.
Om de 4D-scanners op een veilige manier te kunnen inzetten in de hartchirurgie, moesten de verschillende fasen van de beeldvorming worden herzien. De vierde dimensie moet immers in elke stap worden toegevoegd. Zeven partners werkten aan de verschillende stappen.
Succesvolle samenwerking
Onderzoekers van de afdeling radiologie van VUB-UZ Brussel ontwikkelden een model om de stralingsdosis van 4D-scans op de huid te berekenen, en pasten het meteen toe om een veilig protocol op te stellen. Prof Nico Buls: ‘Voor een bruikbare 4D-scan moet de kwaliteit enerzijds voldoende zijn, anderzijds wil je voorkomen dat de stralingsdosis op bepaalde plaatsen van het lichaam te hoog is. Anders dan bij klassieke CT scans, wordt bij een 4D-scan dezelfde regio van het lichaam herhaaldelijk bestraald waardoor we specifiek de dosis aan de huid dienen op te volgen.’
Prof. dr. Jef Vandemeulebroucke onderzocht vanuit ETRO, een imec onderzoeksgroep van de VUB, de beeldregistratie: ‘Computers kunnen het hart op een 3D-scan herkennen en als het ware lossnijden van de rest van het lichaam. Zo krijg je een helder 3D-model van het hart. In 4D moet je daar nog de beweging aan toevoegen. Dit doe je door verschillende 3D-beelden over elkaar te leggen en tegelijk de beweging te schatten. Via een multi-atlas techniek zijn we daarin geslaagd waardoor andere partners in het consortium verder konden met onze kwalitatief hoogstaande modellen.’
Het centrum voor hart- en vaatziekten van VUB-UZ Brussel bekeek de complementariteit met 4D-echografie. GE Healthcare breidde haar software voor stralingsdosis registratie uit naar 4D scans, Materialise deed hetzelfde voor software rond beeldverwerking; Vision Lab, een imec onderzoeksgroep van de UAntwerpen, nam 4D mee in haar statistische cardiovasculaire modellen. FEops slaagde er ten slotte in om 4D-simulaties te maken van een kloppend hart waarin virtueel een cardiovasculair apparaat kan worden geplaatst. De arts kan met de toepassing 4D-beelden van een patiënt uploaden op een website en die door FEops laten analyseren. Achteraf ontvangt hij een simulatie van het type implantaat dat op basis van de scan het best zou zijn.
"Op basis van de gecombineerde resultaten hoop ik dat we een stap dichterbij het reële gebruik van 4D in hartchirurgie zijn gekomen. We weten nu dat het veilig is, we kunnen de beelden verwerken én we kunnen simulaties maken. De weg ligt open"
Toekomst
Met de 4D scan zijn ook niet-patiënt specifieke toepassingen mogelijk. Mits voldoende data kan men ook een representatief model creëren waarmee implantaten in verschillende maten ontwikkeld kunnen worden.
DIASTOLE project
DIASTOLE is een collaboratief imec.icon onderzoeksproject gefinancierd door imec en Agentschap Innoveren & Ondernemen. Met de imec.icon projecten willen VLAIO en imec de brug slaan tussen de onderzoeksresultaten van imec en hun praktische toepasbaarheid binnen het Vlaamse bedrijfsleven. Het DIASTOLE project baant de weg om 4D-scans op een veilige manier te implementeren in de hartchirurgie.
Projectpartners:
FEops, GE Healthcare DoseWatch Business, Materialise
Onderzoekspartners:
Centrum voor Hart-en Vaatziekten en Radiologie van de VUB-UZ Brussel; ETRO, een imec onderzoeksgroep aan Vrije Universiteit Brussel; Vision Lab, een imec onderzoeksgroep aan UAntwerpen
Wat is het ICON-programma?
ICON (Interdisciplinair Coöperatief Onderzoek) is een projecttype waarin een consortium van één of meerdere onderzoeksorganisaties en minstens drie onderling onafhankelijke Vlaamse ondernemingen nieuwe kennis ontwikkelen, die praktisch toegepast kan worden. Door ICON-projecten te steunen, wil VLAIO de brug slaan tussen onderzoeksresultaten en praktische toepassingen in het Vlaamse bedrijfsleven. ICON-projecten hebben de ambitie om economische en eventueel ruimere maatschappelijke waarde in Vlaanderen te creëren.