Zo geeft een dubbele echokop haarscherp beeld van een aneurysma

door: Nicole van Overveld / TU/e

Voor diagnostiek van aandoeningen en het volgen van patiënten is het voor zorgverleners belangrijk om niet alleen náár, maar ook ín het lichaam van een patiënt te kunnen kijken. Het zenden en ontvangen van ultrasone geluidsgolven, of echografie, is een van de meest gebruikte methodes om dat te doen. Van het spreekuur van de verloskundige tot en met de cardioloog – echo’s worden veel ingezet. 

Echografie wordt gebruikt om het onzichtbare zichtbaar te maken. Echo’s maken kost zestig tot tachtig euro per stuk, terwijl een CT- of MRI-scan richting de duizend euro’s gaat. Toch kleven er ook nadelen aan echo’s, waardoor duurdere alternatieven vaak nodig zijn. Zo ben je afhankelijk van de kwaliteit van de echografist om precies de juiste beelden te maken. De geluidsgolven botsen in het lichaam op verschillende weefsels en kaatsen dan terug. Met name spier- en vetweefsel verstrooien de golven, wat ruis oplevert en een lage beeldkwaliteit.

Verbluffende resultaten

Promovenda Vera van Hal promoveerde op 1 april op de vraag of je ook met twee koppen tegelijk een echo kunt maken: zogeheten multi-aperture echografie. En dan het liefst een echo van een aneurysma van de aorta in de buik. Het goede antwoord is dat dat inderdaad kan, met verbluffende resultaten. Dit is de eerste keer dat dit daadwerkelijk gelukt is, zowel in het lab bij experimenten met varkensaorta’s in een opstelling die het lichaam nabootst tot aan echo’s bij vrijwillige proefpersonen in het Catharina Ziekenhuis.

“Daarvoor heb ik wel wat problemen moeten oplossen”, zegt Van Hal met een lachje. “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 te 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 slimme software.”

Zo hebben we eindelijk een flinke puzzel kunnen oplossen waar onderzoekers al een tijdje mee bezig waren. Dat is echt enorm gaaf

Probleem opgelost

Het lukte Van Hal om deze vier signalen in de tijd en locatie aan elkaar te koppelen en te combineren tot één echobeeld op het scherm, ondanks belangrijke uitdagingen zoals verstoringen en verschuivingen van echobeelden die kunnen ontstaan door grote verschillen in de geluidssnelheid van verschillende weefsels. Daarmee loste ze dit probleem voor het eerst op. “Zo hebben we eindelijk een flinke puzzel kunnen oplossen waar onderzoekers al een tijdje mee bezig waren. Dat is echt enorm gaaf.”

Met de vier signalen wordt het beeld scherper en zijn details beter te zien. Toch zit het voordeel hem ook in een ander aspect. Bepaalde structuren die eerst niet zichtbaar waren op een echobeeld, kunnen nu wel zichtbaar worden gemaakt 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 én 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.”

Echografie wordt gebruikt om zwangerschappen te monitoren, maar ook voor hart- en vaatziektes. Het laat namelijk mooi real-time zien wat er gebeurt in het lichaam. Daarnaast is het pijnloos en minder tijdrovend voor patiënt en ziekenhuis om bij een controle een echo te maken.

Het vermoeden bestaat dat ook grote aneurysma’s veilig kunnen zijn, en dat kleinere soms toch scheuren. Waarom dat zo is, weten we niet precies. En of we die oorzaak dan kunnen meten, is de tweede vraag

Forse ingreep altijd nodig?

Van Hal: “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.”

“De huidige medische handboeken gaan ervan uit dat de kans op scheuren groter wordt bij een diameter van 55 mm bij mannen en 50 mm bij vrouwen. Die statistieken zijn gebaseerd op het volgen van grote aantallen patiënten en geven een redelijke indicatie van het risico. Dus wordt die verwijding in de aorta regelmatig opgemeten, en geopereerd wanneer de diameter de grens overschrijdt.”

Dat is voor de patiënt een forse ingreep, maar is die wel altijd nodig? En komt de zorg op tijd? “Daar worden tegenwoordig steeds meer vraagtekens bij gezet”, licht Van Hal toe. “Het vermoeden bestaat dat ook grote aneurysma’s veilig kunnen zijn, en dat kleinere soms toch scheuren. Waarom dat zo is, weten we niet precies. En of we die oorzaak dan kunnen meten, is de tweede vraag.”

“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.”

Ruis significant verminderen

“Het tweede voordeel is, en dat is wellicht nog belangrijker, dat we met de extra informatie en betere beeldkwaliteit ook nauwkeuriger de beweging en de rek van de vaatwand kunnen bepalen.  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 ruis is in de afbeelding zichtbaar als grote kleurvariaties – van sterk donkerblauw naar knalgeel, de uitersten van de kleurmap. Met twee echokoppen kunnen we deze ruis significant verminderen en de lokale verschillen in de rek in het materiaal goed analyseren. Daarmee kunnen we iets zeggen over het verschil in materiaaleigenschappen in het aneurysma.”

Rek duidt op krachten in elk materiaal, en dus ook op spanningen. Wanneer die te hoog zijn, dan gaat dat materiaal kapot. Dat geldt dus ook voor een vaatwand. “Met onze nieuwe echografietechnieken 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.”

Op een hoogtepunt stoppen

“We zijn nu heel dicht bij modellen die op basis van dit soort beelden kunnen voorspellen wanneer het aneurysma gevaarlijk wordt. Dan kan de arts op basis van de patiëntsituatie, in plaats van de statistiek, bepalen wanneer een operatie noodzakelijk is.”

“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.”

“Het is bijna alsof ik nu op een hoogtepunt stop met dit onderzoek”, zegt Van Hal lachend. “Ook al kijk ik er ook naar uit om me weer in een nieuw onderzoek te storten.”