Een innovatief echoapparaat, ontwikkeld door het BrainEcho Lab van het Erasmus MC, maakt het mogelijk om hersenactiviteit zeer gedetailleerd en in realtime te volgen, zelfs terwijl een patiënt loopt. Dit baanbrekende onderzoek, onder leiding van neurowetenschapper Pieter Kruizinga en AIOS-neurochirurgie Sadaf Soloukey, toont aan dat het apparaat hersenactiviteit kan meten met een snelheid van 10.000 beelden per seconde.
Waar hersenonderzoek normaal gesproken plaatsvindt in een statische MRI-scanner, brengt deze nieuwe techniek beweging letterlijk in beeld. Dankzij een op maat gemaakte helm met een houder voor de echokop kon voor het eerst bij een lopende patiënt hersenactiviteit worden vastgelegd.
Speciale kunststof
Hiervoor werd gebruik gemaakt van PEEK (polyetheretherketon), een kunststof die na hersenchirurgie soms wordt ingezet ter vervanging van het oorspronkelijke schedelbot. De unieke eigenschap van PEEK is dat het echografie nauwelijks belemmert, in tegenstelling tot de dichte structuur van een menselijke schedel.
“Deze ontdekking is een absolute doorbraak. Het opent de deur naar hersenonderzoek tijdens natuurlijke bewegingen en zelfs tijdens revalidatie. We kunnen hersenactiviteit nu monitoren zoals nooit tevoren”, zegt Soloukey. De bevindingen zijn recent gepubliceerd in Science Advances.
Klinische én wetenschappelijke impact
De toepassing van deze techniek reikt verder dan alleen onderzoek. Tijdens hersenoperaties biedt het apparaat chirurgen waardevolle informatie over bloeddoorstroming in het hersenweefsel. Aangezien actieve hersengebieden meer bloed nodig hebben, kunnen chirurgen zo nauwkeuriger zien welke gebieden vitaal zijn en welke zonder schade verwijderd kunnen worden. De techniek is echter nog niet goedgekeurd voor directe intra-operatieve besluitvorming. “We moeten absolute zekerheid hebben dat het beeld exact klopt. Daarvoor zijn vervolgstudies nodig”, benadrukt Kruizinga.
Ook postoperatief biedt de techniek kansen. Omdat hersenen met een PEEK-afsluiting makkelijk bereikbaar blijven voor echografie, ontstaat een nieuwe manier van langdurige monitoring. In plaats van periodieke MRI-scans die weken op zich kunnen laten wachten en onduidelijke uitslagen geven, kan deze techniek mogelijk direct in de spreekkamer worden toegepast. “Dat zou een enorme geruststelling kunnen zijn voor patiënten die zich afvragen of een tumor terugkomt”, aldus Soloukey.
Van theorie naar praktijk
De techniek is in de praktijk getest bij Jaivy van den Ende, een patiënt van wie na een ongeval een deel van de schedel is vervangen door PEEK. Twee jaar lang werd zijn hersenactiviteit gemonitord terwijl hij simpele taken uitvoerde tijdens het lopen. De resultaten bevestigen dat ultrasnelle echografie geschikt is voor functionele monitoring in realistische situaties.
Daarmee is de techniek niet alleen veelbelovend voor neurowetenschappelijk onderzoek, maar ook voor toekomstige toepassingen in neurorevalidatie. In onderstaande korte video is te zien hoe de test in zijn werk ging.
Nieuwe standaard
Het BrainEcho Lab van het Erasmus MC ziet hierin een nieuwe standaard: elke geopereerde schedel afsluiten met PEEK om langdurige, laagdrempelige monitoring mogelijk te maken. “Het is goedkoper dan een MRI en direct beschikbaar. Bovendien stelt het ons in staat het brein te volgen tijdens herstel en therapie. Zo kunnen we behandelingen beter afstemmen op wat er echt in het hoofd gebeurt”, aldus Soloukey.
Met deze techniek komt de ambitie om het brein dynamisch te kunnen volgen, tijdens denken, bewegen én herstellen, een grote stap dichterbij. De komende jaren wil het Erasmus MC verder investeren in klinische validatie en technische optimalisatie, met als doel een breed inzetbare, patiëntvriendelijke oplossing voor hersenmonitoring te realiseren.
Innovaties in hersenscan-technologie
Vorig jaar slaagde een team van Taiwanese onderzoekers erin een AI-model te ontwikkelen dat in staat is om 3D MRI-beelden van de hersenen te genereren. Het model maakt daarvoor gebruik van semantische segmentatiemaskers en wordt Med-DDPM genoemd. Het vermogen om zowel normale als pathologische hersenbeelden met behulp van segmentatiemaskers te genereren maakt deze oplossing geschikt voor veelzijdige toepassingen op het gebied van medische beeldvorming.
Begin dit jaar berichtten wij over twee generatieve AI-modellen die de kwaliteit van MRI-scans van de hersenen verbeteren. Het eerste nieuwe AI-model zorgt voor een verbetering van het ‘skull-striping’ proces. Hiermee kan niet-hersenweefsel nauwkeuriger verwijderd worden en veranderingen in hersenvolume tijdens de levensduur voorspeld worden. Het tweede AI-model, genaamd Brain MRI Enhancement foundation (BME-X), werd gebouwd om de algehele beeldkwaliteit te verbeteren.
