Onderzoekers van het Borzage Laboratory, verbonden aan het Children's Hospital Los Angeles, hebben een innovatieve methode ontwikkeld om beeldvormingsfouten bij MRI-scans van de bloedstroom in de hersenen te corrigeren. Dankzij geavanceerde wiskundige modellen kunnen onvolledige of onnauwkeurige data tijdens hersenbeeldvorming effectief worden aangevuld, zonder de noodzaak van een herhaalde scan.
Bewegingsartefacten, menselijke fouten of complexe vaatstructuren maken het lastig om alle hersenvaten gelijktijdig goed in beeld te brengen. Dit is problematisch, aangezien afwijkingen in de cerebrale bloedstroom belangrijke aanwijzingen kunnen geven over onderliggende neurologische aandoeningen. “Het is vrijwel onmogelijk om altijd alle vier de hersenvaten perfect te meten,” aldus Dr. Eamon Doyle, hoofdonderzoeker. “Onze modellen helpen om ontbrekende of foutieve gegevens te reconstrueren en daarmee de diagnostische waarde van de scan te verhogen.”
Breed toepasbaar, ook bij afwijkende bloedstroom
De rekenmodellen, gepubliceerd in Frontiers in Physiology, zijn ontwikkeld op basis van 258 fase-contrast-MRI’s van 196 patiënten, waaronder zowel kinderen met epilepsie of hersentumoren als volwassenen. De algoritmes bleken in staat om betrouwbare schattingen van de bloedstroom te genereren, zelfs bij incomplete datasets of bij afwijkende doorbloeding. Dit maakt de technologie breed toepasbaar, ook in een klinische context met patiënten die pathologie vertonen.
Een belangrijk voordeel is dat de modellen kunnen worden ingezet op bestaande 3T-fase-contrast-MRI-systemen, die nu al gangbaar zijn in veel ziekenhuizen voor hartbeeldvorming. Hierdoor wordt hersenbeeldvorming laagdrempeliger en toegankelijker, zonder investering in gespecialiseerde apparatuur.
Real-time correctie mogelijk
De volgende stap is het automatiseren van de foutcorrectie, zodat beeldfouten direct tijdens de scan kunnen worden opgespoord en gecorrigeerd. Volgens medeonderzoeker Dr. Matthew Borzage laat de studie zien dat met voldoende data en slimme modellen de betrouwbaarheid van medische beeldvorming aanzienlijk verbeterd kan worden.
“Deze aanpak opent de deur naar rijkere analyses van hersenbloedstromen en kan bijdragen aan betere en vroegere diagnoses van neurologische aandoeningen,” besluit Borzage.
MRI-innovaties
Wereldwijd wordt op veel locaties gewerkt aan innovaties voor het verbeteren van MRI-scans en -technologie. Zo combineerden onderzoekers van de University of Texas MRI-technologie met ruimtevaartinnovaties om de hartdiagnostiek te verbeteren. Door gebruik te maken van een techniek geïnspireerd op NASA’s negatieve-drukpakken, kunnen zij de bloedcirculatie in een staande houding nabootsen terwijl de patiënt ligt, wat leidt tot realistischere MRI-metingen van de hartfunctie. Daarnaast ontwikkelden zij een methode om met MRI het zuurstofgehalte in de onderste holle ader te meten. Hiermee kan het zuurstofverbruik van het lichaam zonder invasieve katheters worden berekend. Deze technieken maken een veilige, stralingsvrije en nauwkeurige evaluatie van inspanningstolerantie en hartgezondheid mogelijk, belangrijk voor gepersonaliseerde zorg.
Eind 2023 ontving het Nederlandse CHIME-consortium, bestaande uit UMC Utrecht, Erasmus MC, LUMC, bedrijven en maatschappelijke partijen, een subsidie van 4,5 miljoen euro ontvangen van NWO’s Perspectief-programma om nieuwe MRI-technieken te ontwikkelen die hersenprocessen bij dementie beter in beeld brengen. Het doel is om biomarkers te identificeren voor vroege diagnostiek, ziekteprogressie en behandelingsmonitoring, door veranderingen in doorbloeding, stofwisseling en afvalstoffen in de hersenen in kaart te brengen. Hiermee hopen onderzoekers dat artsen dementie in een eerder stadium kunnen diagnosticeren en behandelstrategieën kunnen verbeteren, en wordt de ontwikkeling van nieuw medicijnonderzoek bevorderd.
