Tokom svog doktorskog istraživanja, Esther Maas je istraživala upotrebu novih ultrazvučnih tehnika za snimanje opasnih aneurizme aorte za negu specifičnu za pacijenta.
Aneurizma je opasno vaskularno stanje u kojem slaba tačka u zidu krvnog suda može da se izboči kao balon. U aorti, najvećoj arteriji u abdomenu, takva aneurizma je opasna po život, posebno kada pukne.
Tokom svog doktorskog istraživanja, Ester Mas je radila na pouzdanom načinu praćenja aneurizme pomoću ultrazvuka. Svoja istraživanja je sprovela u grupi TU/e PULS/e (Fotoakustika i ultrazvučna laboratorija u Ajndhovenu) i u bolnici Catharina u Ajndhovenu. Tezu odbranila na Departmanu za biomedicinsko inženjerstvo 9. aprila.
Za tako opasno vaskularno stanje, aneurizma se često otkriva kasno ili čak prekasno. U stvari, sama aneurizma skoro nikada ne izaziva nikakve simptome. Tek kada ispupčenje pukne i dođe do krvarenja, aneurizma se obično otkriva kasnije. Kada se to dogodi u najvitalnijoj arteriji našeg tela, aorti, to je opasno po život.
Ponekad se aneurizme ipak otkriju ranije, obično slučajno. Na primer, tokom skeniranja trbušne duplje zbog drugih simptoma. U tom slučaju, vaskularni hirurg može nastaviti da prati izbočenje i interveniše kada rizik od pucanja aneurizme postane prevelik.
„Verovatnoća rupture aneurizme je povezana sa njenom veličinom. Ipak, takođe vidimo razlike kod pacijenata“, objašnjava Mas. „Ponekad i relativno male aneurizme puknu, dok kod drugih pacijenata relativno velika aneurizma ostaje stabilna.
„Sadašnji kriterijumi za operaciju radi eliminacije aneurizme uglavnom se odnose na prečnik, što znači da se ponekad operacija izvodi prerano, a ponekad prekasno. Želeli smo da to poboljšamo tako što smo poboljšali naše razumevanje kada je aneurizma u opasnosti od rupture. uradite to, pogledali smo trodimenzionalni oblik aneurizme i njena mehanička svojstva.“
Trenutno se za praćenje aneurizme koristi standardni dvodimenzionalni ultrazvuk. Nedostatak ove tehnike je u tome što se slika može snimiti samo na jednoj lokaciji u isto vreme („parče“). Dok MRI i CT omogućavaju da se vidi ceo trodimenzionalni oblik aneurizme, ove tehnike su skupe i dugotrajne.
Tako se Maas prihvatio izazova korišćenja ultrazvuka kako bi razvio pouzdan metod praćenja aneurizme. Tako da se pacijenti mogu bezbedno pratiti, uštedeti troškovi zdravstvene zaštite, a lekari poštedeti nepotrebnog rada.
3D ultrazvuk, posebno kao pokretne slike (temporalna 3D ili 3D+t-ehografija), odličan je metod za snimanje aneurizme. Brz je, manje stresan za pacijenta, ne emituje zračenje, a takođe je pristupačniji od alternativa. Mas kaže: „Omogućava nam da istovremeno vidimo oblik i kretanje aneurizme.“
Kvalitet slike bi se ipak mogao poboljšati kako bi lekar mogao da proceni aneurizmu. „Obrada ovih ultrazvučnih slika je, međutim, izazovna, jer slike sadrže šareni uzorak. I, pored toga, sive nijanse se ne mogu direktno pratiti do tkiva“, kaže Mas.
„Zbog toga smo na početku mog istraživanja uglavnom radili na metodi za automatsko i precizno određivanje oblika aneurizme sa 3D+t ultrazvučnih slika.“
Stvarne slike pacijenata su snimljene u bolnici Catharina u Ajndhovenu. U ovoj studiji je praćeno čak pet stotina pacijenata. Mas navodi: „Kada su došli na konvencionalni dvodimenzionalni ultrazvuk za kontrolu prečnika, napravili smo i 3D+t-eho.“
„Razvili smo kompjuterski algoritam koji je tražio zid krvnih sudova na 3D+t-eho slikama. Uporedili smo rezultujući oblik sa CT (kompjuterizovanom tomografijom) slikama, trenutnim zlatnim standardom za snimanje aneurizme. Ovo je pokazalo da oblik sa 3D+ t-eho slike dobro odgovaraju obliku sa CT.“
Automatskim određivanjem oblika aneurizme na svim snimcima vremenske serije 3D+t ultrazvuka, takođe je bilo moguće proceniti ekspanziju zida krvnih sudova tokom srčanog ciklusa. U kombinaciji sa krvnim pritiskom, ovo daje procenu koliko je elastičan zid krvnih sudova.
„Koristeći ovu tehniku, otkrili smo da kombinacija trodimenzionalnog oblika i elastičnosti ima bolju prediktivnu vrednost za rast aneurizme nego samo merenje prečnika“, nastavlja Maas.
„U sledećem koraku, dodatno smo poboljšali određivanje oblika koristeći duboko učenje. Koristili smo preko 1300 dostupnih 3D+t ultrazvučnih slika da obučimo model koji bi mogao još robusnije odrediti oblik aneurizme.“
Ali istraživači su želeli da još više poboljšaju sliku. Kombinovanjem više ultrazvučnih slika, želeli su da reše neke od nedostataka ultrazvuka, od kojih je jedan da se istovremeno može videti samo mala površina.
„To je značilo da ultrazvučna slika nije u potpunosti uhvatila velike aneurizme“, objašnjava Maas. „Da bismo ovo rešili, napravili smo više ultrazvučnih snimaka jedan pored drugog, prvo ih sinhronizujući u vremenu, a zatim ih prostorno preklapajući i spajajući. To nam je omogućilo da ultrazvukom snimimo još veće aneurizme.“
Drugi nedostatak ultrazvuka je usmerenost — pravac u kome gledate je veoma odlučujući. U jednom pravcu kvalitet slike je mnogo bolji nego u drugom smeru.
Mas kaže: „Da bismo ovo rešili, kombinovali smo ultrazvučne slike aorte iz različitih uglova, što je dovelo do poboljšanja kontrasta na slikama i boljeg određivanja ekspanzije tokom srčanog ciklusa.“
„Naše istraživanje je pokazalo kako se aneurizme mogu pratiti pomoću 3D+t-eho slika“, zaključuje Maas. „Prvo, automatskim određivanjem različitih karakteristika koje su važne za rast aneurizme u trbušnoj duplji. Pored toga, demonstriranjem dodatne vrednosti kombinovanja višestrukih ultrazvučnih slika.“
Ovo označava veliki korak ka mogućnosti korišćenja 3D+t ultrazvučnih slika za praćenje aneurizme u klinici, što na kraju pruža više nege specifičnih za pacijente.
