Nieuwe AI-software, ontwikkeld door een team van internationale onderzoekers, is in staat hersenscans van patiënten die een beroerte hebben gehad twee keer nauwkeuriger te lezen en analyseren. Zo kan het exacte tijdstip waarop de beroerte ontstaan is veel nauwkeuriger bepaald worden. Die informatie helpt artsen bij de beslissing of de beroerte met succes kan worden behandeld.
De onderzoekers hebben de hoop dat deze nieuwe AI-technologie uiteindelijk zal leiden tot een snellere en nauwkeurigere spoedbehandeling van patiënten die met een beroerte in het ziekenhuis belanden. Weten wanneer de beroerte is begonnen is belangrijk omdat standaardbehandelingen alleen werken in de allereerste stadia na een beroerte. Plus, wanneer ze in een later stadium toegepast worden, kan secundaire schade optreden.
Wanneer is de beroerte ontstaan?
De AI-software is ontwikkeld door onderzoekers van het Imperial College in Londen, de Technische Universiteit van München en de Universiteit van Edinburgh. Het programma richt zich op twee van de grootste en meest complexe uitdagingen bij het beoordelen van patiënten met een beroerte: het identificeren van het tijdstip waarop de beroerte is begonnen en of de schade ongedaan kan worden gemaakt.
De tijd die na een beroerte verstreken is, voordat een behandeling gestart kan worden, bepaalt welke behandelingen al dan niet kunnen werken. In sommige gevallen kan een bepaalde behandelmethode, wanneer er te laat mee gestart wordt, juist meer kwaad dan goed doen. En precies het bepalen van het exacte tijdstip waarop een beroerte plaatsgevonden heeft, is erg moeilijk. Sommige beroertes kunnen beginnen terwijl de patiënt slaapt en sommige patiënten kunnen moeite hebben met communiceren vanwege de symptomen van de beroerte.
“Voor de meerderheid van de beroertes die veroorzaakt worden door een bloedstolsel geldt dat als een patiënt binnen 4,5 uur na het ontstaan van de beroerte is behandeld, hij of zij in aanmerking komt voor zowel medische als chirurgische behandelingen. Tot zes uur komt de patiënt ook in aanmerking voor een chirurgische behandeling, maar na dit tijdstip wordt het lastig om te beslissen of deze behandelingen zinvol zijn, omdat meer gevallen onomkeerbaar worden. Het is dus essentieel dat artsen zowel de initiële begintijd weten als of een beroerte kan worden omgekeerd”, zegt Dr. Paul Bentley van de afdeling Hersenwetenschappen van Imperial en leider van het onderzoek.
CT-scan
Patiënten die met een vermoedelijke beroerte in het ziekenhuis aankomen, ondergaan onmiddellijk een CT-scan van de hersenen. Die wordt door artsen beoordeeld op de aanwezigheid van laesies, en hoe donker die gebieden in de hersenen zijn. Donkere laesies betekenen dat de beroerte verder is gevorderd. Op basis hiervan maken ze een schatting van het tijdstip waarop de beroerte heeft plaatsgevonden en of deze mogelijk omkeerbaar is. Dat vormt dan de basis voor de beslissingen over de behandeling. De analyse, of het ‘lezen’ van deze hersenscans is moeilijk, te meer ook omdat hersenen uniek zijn, waarbij per individu de bloedstroom of bloedvatstructuur van invloed is op de snelheid waarmee een beroerte vordert.
Het verbeteren van de zorg na een beroerte is dus van groot belang. Daar wordt op wereldwijde schaal onder andere volop aan gewerkt door Philips en Medtronic Neurovascular in samenwerking met de World Stroke Organisation. Zij pleiten voor een wereldwijd netwerk van centra voor beroertezorg die uitgebreide zorg kunnen bieden, van vroege diagnose tot revalidatie.
AI-algoritme
Het nieuwe AI-algoritme is ontwikkeld in samenwerking met professor Daniel Rueckert (Imperial College London en Technische Universiteit van München) en de Universiteit van Edinburgh. Het model werd getraind op een dataset van 800 hersenscans waarvan het tijdstip van de beroerte bekend was. Naast het automatisch extraheren van het relevante gebied uit de hersenscan, leest en analyseert het algoritme de geïdentificeerde laesies en produceert het een tijdsschatting.
Vervolgens is het algoritme getest op bijna 2000 verschillende patiënten. Dat leidde tot de ontdekking door de onderzoekers dat de AI-software twee keer zo nauwkeurig was als het gebruik van een standaard visuele methode. Dit komt, zo denken de onderzoekers, doordat de AI-tool extra kenmerken in de scans meeneemt, zoals textuur, en rekening houdt met variaties binnen de laesie en de achtergrond. De software was niet alleen goed in het schatten van de chronologische tijd van de beroerte, maar ook in het schatten van de biologische leeftijd van de laesies, waarmee wordt bedoeld of ze mogelijk omkeerbaar zijn.
“Als artsen deze informatie binnen handbereik hebben, kunnen ze in noodsituaties beslissingen nemen over welke behandelingen moeten worden toegepast bij patiënten met een beroerte. Onze software is niet alleen twee keer zo nauwkeurig in het aflezen van tijd als de huidige best practice, maar het kan ook volledig geautomatiseerd worden zodra een beroerte zichtbaar wordt op een scan”, aldus Dr. Bentley. De onderzoekers verwachten dat met deze AI-methode tot 50 procent meer patiënten met een beroerte de juiste behandeling zouden kunnen krijgen. Het onderzoek is gepubliceerd in npj Digital Medicine.
