Ontwikkeling virtuele echo’s voor testen medische technologie

Onderzoeker Daniek van Aarle van de TU Eindhoven heeft een methode ontwikkeld om realistische echobeelden van bloedvaten met de computer te maken. De virtuele echo’s zijn bedoeld voor de ontwikkeling en het testen van nieuwe beeldvormingstechnieken, software en AI-toepassingen. De beelden zijn volgens het onderzoek moeilijk van echte echo’s te onderscheiden. Daarmee kunnen onderzoekers grote hoeveelheden data genereren, bijvoorbeeld voor het trainen van software die automatisch de vaatwand herkent. Van Aarle promoveerde onlangs aan de TU Eindhoven.

Bij echobeelden van patiënten moet de locatie van de vaatwand vaak handmatig worden aangegeven. Dat levert niet altijd hetzelfde resultaat op, omdat beoordelaars kleine verschillen kunnen hebben in waar zij de grens van de vaatwand leggen. Bij een virtuele echo is de anatomie vooraf digitaal vastgelegd. Daardoor is bekend waar de vaatwand zich bevindt en hoe het bloedvat beweegt.

Aneurysma

De methode is onder meer onderzocht bij patiënten met een aneurysma van de buikslagader. Tijdens bijna dertig operaties in het Catharina Ziekenhuis werden met een klein echoapparaat aan een katheter beelden van de binnenkant van het bloedvat gemaakt. Die beelden konden worden vergeleken met virtuele echo’s die op basis van scans waren samengesteld. Het onderzoek sluit aan op eerder onderzoek naar de beoordeling van aneurysma’s. Daarbij wordt onder meer gekeken naar eigenschappen van de vaatwand, zoals de dikte, verkalkingen en bloedstolsels. Zulke kenmerken kunnen mogelijk helpen om het risico van een aneurysma beter in te schatten.

De virtuele echo’s zijn vooral bedoeld als onderzoeksinstrument. De methode heeft volgens Van Aarle nog geen directe gevolgen voor patiënten of de behandeling van vaatziekten. Wel kunnen onderzoekers met de simulaties datasets maken waarin de onderliggende anatomie en de juiste uitkomst bekend zijn. Daarmee kunnen nieuwe beeldvormingstechnieken en algoritmen gecontroleerd worden getest.

Veel rekenkracht

Een beperking is dat een realistische simulatie veel rekenkracht kan vragen. In vervolgonderzoek wordt daarom gekeken hoeveel detail nodig is om echobeelden voldoende natuurgetrouw te maken zonder de simulaties onnodig complex te maken. Van Aarle ontwikkelde binnen haar promotieonderzoek een simulatietoolbox die inmiddels ook voor vervolgonderzoek wordt gebruikt. Haar onderzoek vond plaats binnen het Eindhoven MedTech Innovation Center (e/MTIC), een samenwerkingsverband van onder meer de TU Eindhoven, het Catharina Ziekenhuis en Philips.

Van Aarle verdedigde onlangs haar proefschrift Realistic Ultrasound Simulation Using Anatomical and Microstructural Tissue Phantoms aan de TU Eindhoven. Haar onderzoek werd uitgevoerd binnen de faculteit Biomedical Engineering en het PISANO-project.

Het onderzoek van Van Aarle sluit aan bij eerdere ontwikkelingen op het gebied van echografie en vaatonderzoek. Zo schreven we vorig jaar maart ook over nieuwe echotechnologie die wordt ingezet om de bloedstroom in de halsslagader gedetailleerd in kaart te brengen.