Onderzoekers van de TU/e, het Catharina Ziekenhuis en Philips zijn erin geslaagd de beeldkwaliteit van echografie te verbeteren door twee echokoppen te gebruiken. Door met meerdere koppen tegelijk echobeelden te maken en deze beelden vervolgens te combineren kan de beeldkwaliteit van een echo fors worden verbeterd.
Echografie maakt gebruik van ultrasone geluidsgolven om in het lichaam van een patiënt te kunnen kijken. Het is een bekende en veelgebruikte techniek, die in uiteenlopende specialismen binnen de zorg wordt ingezet. Echografie kent echter ook nadelen. Zo ben je afhankelijk van de echografist om exact de juiste beelden te maken. Doordat geluidsgolven in het lichaam op verschillende weefsel botsen en terugkaatsen, kan onder meer spier- en vetweefsel de golven verstrooien en ruis opleveren op de beelden.
Vele malen goedkoper dan alternatieven
In sommige gevallen is het daarom noodzakelijk alternatieve technieken in te zetten. Een flink nadeel, aangezien een echo doorgaans vele malen goedkoper is. Ter vergelijking: een echo kost vaak zestig tot tachtig euro per stuk, de kosten van een CT- of MRI-scan al snel duizend euro bedraagt.
Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) doen daarom onderzoek naar manieren om de kwaliteit van echografie te verbeteren. Promovenda Vera van Hal promoveerde op de vraag of je een echo kunt maken met twee koppen tegelijk, wat ook wel multi-aperture echografie wordt genoemd. Zij is de eerste die erin slaagt een dergelijke echo te maken. Van Hal voerde experimenten uit met varkensaorta’s in een opstelling die het lichaam nabootst evenals echo’s bij vrijwillige proefpersonen in het Catharina ziekenhuis.
Twee keer geluidsgolven uitsturen levert ook twee keer ruis op
“Daarvoor heb ik wel wat problemen moeten oplossen”, licht Van Hal toe. “Want twee keer geluidsgolven uitsturen, betekent ook twee echo’s opvangen, en twee keer ruis en signalen die elkaar kunnen verstoren. Daar kwamen eerdere promovendi nog niet helemaal uit.”
“Met multi-apertuur echografie maken we gebruik van principes uit de radartechnologie, waarbij we om en om zenden en dan met twee koppen tegelijk luisteren. Elke kop zendt één signaal uit en vangt er twee op: de echo van het eigen signaal en die van de kop ernaast. Met twee koppen levert dat dus vier signalen op. En vervolgens combineren we alle vier de signalen die weer binnenkomen met behulp van slimme software.”
Signalen combineren tot één echobeeld
Van Hal slaagde erin de vier signalen in tijd en locatie aan elkaar te koppelen en combineren tot één echobeeld op het scherm. “Zo hebben we eindelijk een flinke puzzel kunnen oplossen waar onderzoekers al een tijdje mee bezig waren. Dat is echt enorm gaaf.”
De resultaten zijn veelbelovend. Zo levert het combineren van de vier signalen een veel scherper en gedetailleerder beeld op. Daarnaast blijkt het mogelijk structuren die eerst niet zichtbaar waren op een echobeeld alsnog zichtbaar te maken door vanuit een andere richting te kijken.
“Dat heeft alles te maken met het feit dat we alleen de echo’s kunnen opvangen die terug weerkaatst worden naar de echokop”, legt Van Hal uit. “Maar als we de beelden combineren, dan zien we én minder ruis en kunnen we de ‘gaatjes’ in het beeld van de ene kop vullen met beeld van de andere kop. Zo zien we meer informatie in het volledige echobeeld.”
Aneurysma monitoren
In haar onderzoek werkte Van Hal samen met Judith Fonken, die op 25 maart promoveerde aan de faculteit Biomedical Engineering op de modellering van een aneurysma van de buikaorta. Centraal in haar onderzoek stond het op basis van betrouwbare meetgegevens kunnen voorspellen van de ontwikkeling van een aneurysma.
Van Hal licht toe: “Een aneurysma van de aorta is een gevaarlijke verwijding van de vaatwand van de grootste slagader in ons lichaam. Zo’n aneurysma wordt vaak bij toeval ontdekt en dan goed in de gaten gehouden. Want wanneer deze scheurt, is de inwendige bloeding zo hevig dat het levensgevaarlijk is.” Daarom wordt de verwijding in de aorta nauwlettend gemonitord, en wordt geopereerd indien de diameter de grens van 55 mm bij mannen en 50 mm bij vrouwen overschrijdt.
Steeds meer vraagtekens bij noodzaak
Een dergelijke operatie is een forse ingreep van de patiënt. Steeds vaker worden echter vraagtekens gezet bij de noodzaak van de operaties. Zo bestaat het vermoeden dat ook grote aneurysma’s veilig kunnen zijn, terwijl kleinere juist soms toch scheuren. De oorzaak hiervan is onbekend.
“Met onze dubbelkoppige echo wordt het gezichtsveld, contrast en de resolutie zoveel beter dat we de gehele omtrek van het aneurysma, maar ook de omliggende weefsels goed kunnen zien”, aldus Van Hal.
Rek van de vaatwand bepalen
Dank de extra informatie en betere beeldkwaliteit die de dubbelkoppige echo oplevert is het mogelijk onder meer de beweging en rek van de vaatwand te bepalen. Van Hal: “En we kunnen dat niet alleen goed meten, we kunnen het ook met kleuren over de bewegende beelden heen laten zien. Wanneer je dan de beelden van één kop vergelijkt met die van een dubbele kop, dan zie je direct dat met die laatste de beelden veel nauwkeuriger zijn en minder ruis bevatten.”
De beter beeldkwaliteit van een dubbelkoppige echo maakt het onder meer mogelijk lokale verschillen in de rek in het materiaal goed te analyseren. Zo kan een beeld worden verkregen van het verschil in materiaaleigenschappen in het aneurysma. Belangrijk, want rek duidt op krachten en op spanning. Indien deze te hoog oploopt, gaat het de vaatwand kapot. “Met onze nieuwe echografie technieken kunnen we deze rek niet alleen nauwkeurig bepalen in de vaatwand, maar ook in het materiaal dat binnenin tegen de vaatwand geplakt zit – dat heet de trombus. Aangezien we niet goed weten wat de invloed hiervan is op de kans op het scheuren van de verwijding, kan dit veel belangrijke informatie gaan opleveren.”
Van Hal besluit: “Dat bespaart de zorg geld en mensen een onnodige operatie. Het kan ook zijn dat mensen bij wie het nodig is juist eerder worden geholpen. Zo levert ons onderzoek in de toekomst hopelijk echt een verbetering op voor iedereen: patiënt, arts en de samenleving.”
Meer informatie is hier beschikbaar.
Auteur: Wouter Hoeffnagel
Beeld: MedicalPrudens via Pixabay
