Een CNRS gebeuren

www.cnrs.fr/imagerie-biomedicale/

In samenwerking met:

Biomedische beeldvorming

« Het Leven doorgelicht »

Biomedische beeldvorming: de geschiedenis van een aanhoudende (r)evolutie

Het bruist van technologie. De magnetische-resonantie-beeldvorming (MRI) is 30 jaar jong en heeft haar laatste woord nog niet gezegd. Niettegenstaande haar spectaculaire vooruitgang in de laatste jaren, staat de MRI niet de enige biomedische beeldvormingstechniek die een nooit geziene beroering doormaakt. Alle thans door de clinici gebruikte beelvormingstechnieken (echografie, nucleaire beeldvorming, X-stralen, MRI) blijven de onderzoekers in hun laboratoria stimuleren. Nieuwkomers zoals de optische beeldvorming krijgen er hun volle bloei.Nieuwe toepassingen. Samen met de technologische vooruitgang zijn ook de functies zelf van de beeldvorming geëvolueerd. Wat gisteren nog eenvoudige “fotografie” van het menselijk lichaam was, die anatomische informatie verschafte omtrent het beenderstelsel of de vorm van de verschillende organen, levert vandaag een onvergelijkbare kijk op diezelfde organen in volle werking, en laat toe de stofwisseling te visualiseren tot op het cellulaire niveau. Dankzij de vooruitgang van de beeldvorming blijven de hersenen hun geheimen verder prijsgeven. De beeldvorming vergemakkelijkt eveneens de studie van natuurlijke processen, zoals de veroudering, en ze heeft de kankerdiagnose ondersteboven gegooid. Dit maakt een van haar ruimste hedendaagse toepassingen uit ... en heeft nog een ruim onontgonnen onderzoeksterrein voor zich.De instrumenten van de beeldvorming hebben nog andere roepingen geopenbaard. Naast het evalueren van de doelmatigheid van een ingestelde behandeling tijdens haar verloop en het leiden van heelkundige ingrepen is er ook de “herstelling” van het lichaam, namelijk dankzij de laatste vooruitgang betreffende de gefocaliseerde ultratonen of door de vooruitgang gerealiseerd op het gebied van de interface mens-machine. Om er meer over te weten, volg de gids...

In het hart van de bloedsomloopDe X-stralen worden zeer snel opgespoord en laten toe snel opeenvolgend beelden te maken van het menselijk lichaam. Zodoende kunnen ware films geproduceerd worden die dyna-mische verschijnselen zoals de bloedsomloop kunnen wedersamenstellen. Om daartoe te komen wordt een contrastmiddel gebruikt, op basis van jodium, dat in het bloed wordt ingespoten. Het gejodeerde bloed absorbeert de X-stralen, en de streken waardoorheen het stroomt verschijnen witter in het beeld. Dankzij het jodium en de X-stralen worden afwijkingen aangetoond, zoals bijvoorbeeld een bloedva-tenvernauwing.

Focus

Beeldvorming door middel van X-stralen: een baanbreekster

PrincipeX-stralen worden doorheen het lichaam geprojecteerd en worden min of meer geabsor-beerd in functie van de dichtheid van de doorgelichte weefsels. Daar waar de radiografie – de oudste techniek van medische beeldvorming – een tweedimensionaal beeld pro-duceert van het onderzocht gebied, laat de scanner, dankzij een veelheid van opnames (tot meerdere honderden) onder verschillende hoeken uitgevoerd, de driedimensionale reconstructie toe van het inwendige van het menselijk lichaam. Sommige organen die in een eenvoudige radiografie verborgen blijven, komen hier integraal tevoorschijn. De beeldvorming door middel van X-stralen wordt een “anatomische” beeldvormingstech-niek genoemd: ze geeft een ware kaart weer van het inwendige van het lichaam, die de vorm en stand van het skelet en de ligging van de verscheidene organen toont.

Voordelen• De X-stralen laten toe beelden te bekomen met een zeer grote nauwkeurigheid tot

kleiner dan een millimeter.• De radiologietoestellen staan een snel onderzoek toe en zijn zeer verspreid.

Nadelen• Indien in hoge doses aangewend, schaden

X-stralen de gezondheid.• Ze onderscheiden minder duidelijk “zachte” weefsels: Op een gewrichtsradiografie, bijvoor- beeld wordt het kraakbeen niet zichtbaar.

Legendes :1 Beeld van de hand met behulp van X-stralen, het kraakbeen is niet zichtbaar.2 Gelijktijdige ontleding van de beenderige microstructuur en het microvasculair stelsel in het bot (in het rood), voor de eerste maal bekomen door middel van de synchrotron-micrografie.3 Tomodensitometrie door middel van X-stralen van de urinewegen na inspuiting van een contrastmiddel, of uro-scan, om nierstenen en tumoren in het licht te stellen. Bij deze patiënt is in driedimensi-onale modus een normale nier te zien en een nier met een tumor, verzakt in het bekken.

© M

arco

Des

scou

leur

s -

Foto

lia

500 μm

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue -

Max

Lan

ger,

Fran

çois

e P

eyrin

© R

odol

phe

Gom

ber

gh -

CIM

N P

aris

1 2

3

Therapeutische ultratonenDe onderzoekers hebben nog een andere toepassing gevonden voor ultratonen. Gebundeld zoals lichtstralen in een lens, laten gefocuseerde ultratonen toe om de temperatuur enkele gra-den te laten stijgen in de doelweefsels binnenin het menselijk lichaam. De toepassingen zijn therapeutisch: het doden van zieke weefsels (kankergezwellen, bijvoorbeeld) door het warmte-effecten het laten ontploffen - zo dicht mogelijk tegen de tumor - van nano-kapsels die het medicijn vervoeren teneinde de doel-matigheid van de actieve stof te verhogen en de schade aan het lichaam te beperken.

Focus

Beeldvorming met ultratonen: hallo, ben je er nog ?

PrincipeDeze beeldvormingsmodaliteit wordt het meest aangewend naast de radiografie. De echografie bestaat erin ultratone golven uit te zenden in het lichaam. Deze drukgolven weerkaatsen als ze een hindernis tegenko-men. Vertrekkend vanuit deze “echo’s” wordt het beeld gemaakt. Dankzij de vooruitgang in de informatica en de verwerking van het signaal, levert deze mechanische golf, ondanks de (zeer) lichte vervorming in haar baan doorheen de weefsels, waardevolle gegevens op betreffende de elasticiteit van de doorgelichte weefsels – een elastografie wordt aldus uitgevoerd. Zij maakt het mogelijk om bijvoorbeeld een borsttumor vast te stellen, harder dan het normale borstweefsel. De jongste evolutie tot nu toe: de vatenelas-tografie laat toe om de soepelheid van de bloedvaten te meten, een nuttige aanwijzing in de voorkoming van hart- en vaatziekten.

Voordelen• De echograaf is een lichtgewicht en weinig kostbaar beeldvormingstoestel.• Het laat toe bewegende beelden “real time” op te nemen.

BeperkingHet bot houdt de ultratonen tegen en verbergt al wat erachter ligt.

Legendes :1 Elastogram van een menselijke slagader onder-zocht met ultratonen. Het blauwe gedeelte toont een plaatselijke afwijking van de vaatwand van binnenuit bekeken.2 “Aixplorer”, de eerste ultrasnelle echograaf die toelaat de elasticiteit van weefsels in “real time“ te berekenen.3 Echografie van een foetus in de buik van de moeder.4 Automatische opdeling van de hartkamerwand (hartspier) onder echografie ter ondersteuning van de diagnose.

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue -

Élis

abet

h B

russ

eau,

Jér

émie

Fro

mag

eau,

Phi

lipp

e D

elac

hart

re, D

idie

r Vr

ay

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue -

Cyr

il Fr

ésill

on

© M

ikae

l Dam

kier

- F

otol

ia

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue -

Tho

mas

Die

tenb

eck,

Oliv

ier

Ber

nard

, Den

is F

ribou

let 3

1

4

2

Een molecule om kanker vast te stellenGlucose, gemerkt met radioactief fluor FDG (fluorodeoxyglucose), wordt toegepast in de PET-beeldvorming; dit laat toe beelden te maken van de organen die grote hoeveelheden suiker verbruiken: hersenen en hart, maar ook en bovenal kankergezwellen; deze laatste verbruiken een merkwaardig grote hoeveelheid glucose. Het belang is tweeërlei: een vroege diagnosestelling, de ontwikkeling van een gezwel begint immers steeds bij de ontregeling van de celmechanismen; tevens natrekken of de tumor reageert op de gekozen behandeling, d.w.z. dat nagetrokken wordt of zijn stofwisseling gewijzigd is, en dat nog vóór de inkrimping ervan zichtbaar wordt op een scanner of een MRI.

Focus

De Nucleaire Beeldvorming: de radioactiviteit ten dienste van de mens

PrincipeDe nucleaire beeldvorming berust op de detectie van radioactieve elementen na inspuiting in de bloedbaan. Deze gaan zich vasthechten op welbepaalde zones van het lichaam, die letterlijk gaan “oplichten” op het scherm. Er bestaan twee types van beeldvorming. De scintigrafie gebruikt radioactieve stoffen die eenvoudige gamma-fotonen uitzenden, zoals jodium 123 dat zich op de schildklier vastzet. De PET, of “Photon Emission Tomographe”, is een vijftiental jaren geleden in het klinisch onderzoek opgekomen. Deze gebruikt ra-dioactieve “tracers” (spoorvormers) die positronen uitzenden, en vindt zijn toepassing voornamelijk in de kankergeneeskunde.

VoordeelDe nucleaire beeldvorming geeft verschijnselen weer die verband houden met de werking van de cellen. Dit wordt een beeldvormingsmodaliteit voor de stofwisseling genoemd.

NadeelDe nucleaire beeldvorming geeft niets weer van de inwendige bouw van het lichaam aan-gezien op het scherm enkel die gebieden worden weergegeven waar het radioactieve

element zich vastzet.

Legendes :1 Digitale nabootsing met behulp van een PET-scan van het ganse lichaam met de isotoop FDG die het bekomen beeld - dat de onderzoekers perfect kunnen bewerken – vergelijkt met de ingewikkelde biologische verspreiding van de radioactieve spoorvormer in het lichaam, rekening houdend met de weef-selsdichtheid en alle eigenschappen van de PET-tomograaf. 2 PET-camera met hoog oplossingsvermogen voor hersen-beeldvorming. Deze techniek kan toegepast worden tijdens de opvolging van de behandeling van degeneratieve ziekten.3 Beelden bekomen door respectievelijk lengte- en dwars-sneden, met behulp van een gemengde tomograaf die zowel positronen als X-stralen uitzendt (PET-Scan), ter anatomische opsporing van kankerhaarden die de FDG vasthouden.4 Anatomisch en functioneel onderzoek van het hart door mid-del van een PET-scan. Op deze doorsnede van de grote hart-as is te zien dat het FDG zich in de hartspier heeft opgehoopt. Dit bewijst dat de spier intact is

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue/I

MN

C U

MR

8165

– Ir

ène

Buv

at, S

imon

Stu

te

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue/C

EA

- D

SV

- H

uber

t R

ague

t

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue –

Ben

oît

Raj

au

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue/C

I-N

AP

S/G

IP C

YC

ER

ON

- A

lain

Man

rique 21 3

4

De Magnetische-Resonantie-SpectroscopieDe hoeveelheid van sommige stoffen in het lichaam meten zonder een monstername? Dit is geen toverij! Dat is nu juist wat de spectroscopie door magnetische resonantie mogelijk maakt. Zoals in de MRI gebruiken de onderzoekers de magnetische eigenschappen van de waterstofkern, behalve dat het niet meer de water-stof van het water betreft maar de waterstof van de organische samenstellingen aanwezig in het lichaam. In de hersenen zou de evolutie van de niveaus aan lactaat of glutamaat een aanduiding kunnen worden voor de ziekte van Alzheimer... en toelaten om, morgen, gemakkelijker een diagnose te stellen.

Focus

Magnetische resonantie beeldvorming (MRI): kompassen in het lichaam

PrincipeDe MRI berust op de magnetische eigenschappen van de waterstofkernen in de watermoleculen (H2O) van het menselijk lichaam. In een krachtig magnetisch veld gebracht (in de grootte-orde van 1,5 Tesla), hetzij 30 0000 maal de sterkte van de aantrekkingskracht van de aarde gaan deze waterstofkernen zich richten als kleine kompasjes. Het terugkeer naar de evenwichtstoestand wordt door het beeldvor-mingssysteem opgespoord.

VoordeelDe MRI laat zeer goed toe de verschillende zachte weefsels te onderscheiden. Zij wordt zeer veel toegepast in het onderzoek van het centraal zenuwstelsel (witte stof, grijze stof, hersenen-ruggenmergvocht) en in de opsporing van kraakbeenafwijkingen alsook voor het hart.

Nadelen• Weefsels die weinig vocht bevatten, zoals het bot of de longen, zijn minder

zichtbaar.• MRI is duur en vrij traag; ze vereist steeds enkele seconden tot meerdere minuten

om een beeld te bekomen.

Legendes :1 MRI-studie, bij 2000 bejaarden, op de verschijning en evolutie van micro-scopische letsels in de witte stof van de hersenen; deze zijn voorspellende aanduidingen van de op handen zijnde ziektes verbonden aan veroudering zoals depressies en dementies.2 Realistische nabootsing van de bloedstroom in een menselijke halsslag-ader vertrekkende van gegevens bekomen met MRI, teneinde de werking te begrijpen van de vorming, de groei en de destabilisatie van slagaderver-kalkingsplakken die verantwoordelijk zijn voor beroertes.3 Bovenaan links: evaluatie van de ogenbeweeglijkheid door middel van dynamische MRI. Tijdens het onderzoek, houdt de patiënt de ogen gericht op lichtpunten: vijf punten in de dwarsrichting en twee in de lengterichting om respectievelijk de horizontale en verticale oogbewegingen te bestu-deren. Linksonder: cine-MRI van het hart. De gegevensopname gebeurt in de pas met verschillende fasen van de cyclus van de hartbeweging. Rechtsonder: MRI-angiografie (bloedvatenonderzoek) van de hersenen door fasen-contrast. Enkel het signaal van de waterstofkernen van het bloed in beweging wordt vastgelegd.4 Magnetische-resonantie-spectrometer voor het hele lichaam bij 3 Tesla.

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue/C

I-N

AP

S/G

IP C

YC

ER

ON

/IN

SE

RM

Neu

roép

idém

iolo

gie

©C

NR

SP

hoto

thèq

ue -

Cyr

il Fr

ésill

on

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue -

Loï

c B

ouss

el

© IR

4M, C

NR

S, U

nive

rsité

Par

is-S

ud

2 31

4

De functionele hersenen MRI: zeg mij, waar denk je aan?

PrincipeDe functionele MRI (fMRI) van de hersenen laat toe om de weefsels die grote zuurstofverbruikers zijn te observeren door de zuurstofvoorziening van de hemoglobine in het bloed te beoordelen. De verandering van de toestand van de hemoglobine brengt met zich een wijziging in de magnetische eigenschappen die het MRI-signaal moduleert. De fMRI maakt het mogelijk om de werking van de hersenen waar te nemen.

VoordeelDe fMRI brengt een ware revolutie teweeg in onze pas twintig jaar jonge kijk op de hersenen door aan te geven welk centrum door welke soort van opdracht wordt geactiveerd. De wetenschappers dachten inderdaad dat elk centrum in de hersenen een welbepaalde functie had, zoals het Broca-centrum en de spraakfunctie. Vandaag weten we dat voor elke functie-spraak, geheugen, gezicht, rekenen, ... meerdere centra tegelijkertijd geactiveerd worden.

Het wordt ingewikkeldWaar het onderzoekswerk echt in de knoop raakt is waar de hersenen zich bij het ene individu op een be-paalde wijze ontwikkelen die duidelijk verschillend is van bij het andere. De algemene beginselen daargelaten blijft te bepalen voor elke persoon afzonderlijk welk gedeelte specifiek individueel is en wat gemeenschappelijk is in de vorming van onze meest intieme gedachten.

Legendes :1 Dit beeld van hersenenactiviteit bekomen door fMRI, illustreert het verschil tussen primaire beloningen (lustopwekkende beelden) en secundaire (geldelijke winst) in de hersenschors in het gebied van oogkassen-voorhoofd. Deze resul-taten laten voor de eerste maal vermoeden dat er onderscheiden gebieden zijn volgens de beloningen.2 Driedimensionale reconstructie bekomen met fMRI tijdens staccato-oogbe-wegingen met een bewegend doelpunt.3 Hersenen algemeen in kaart gebracht met fMRI: de tien voornaamste func-ties: spraak, geheugen, gezicht, rekenen, ...

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue –

Gui

llaum

e S

esco

usse

, Jér

ôme

Red

oute

, Jea

n-C

laud

e D

rehe

r

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue/C

I-N

AP

S –

Lau

rent

Pet

it,B

erna

rd M

azoy

er

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue/C

I-N

AP

S -

Ber

nard

Maz

oyer

Kwestie van verbondenheidHet volstaat niet enkel te weten welke zones oplichten in de hersenschors bij de uitvoering van deze of gene taak. Het is nodig om te begrijpen dat deze onderling verbonden zijn door myeline-vezels. Het is de uitdaging van de diffusie MRI, die de micro-bewegingen verkent van de watermoleculen in de buurt van deze vezels. Het nauwkeurig in kaart brengen van deze vezelbundels zou moeten toestaan de oorsprong te vinden van som-mige neurologische problemen: soms volstaat het dat een verbindingsweg afgesneden is om een verkeerde werking te veroorzaken

Focus

1

2

3

De magneto-encefalografie en de elektro-encefalografie:het elektrisch brein.

PrincipeDe zenuwcellen hebben als kenmerk dat ze bio-elektrische signalen doorgeven, de ze-nuwflux. Zoals bij elke elektrische activiteit verwekt de activering van neuronen in een her-senencentrum elektrische en magnetische velden. Deze zijn uiterst zwak – het magnetisch veld bedraagt een miljoenste van het aard-magnetisch veld en het elektrisch veld komt overeen met een miljoenste volt – en slechts met tientallen ontvangers op het hoofd is het mogelijk hun plaats van oorsprong te bepalen.

VoordeelVergeleken met de minder snelle traditionele MRI, meten de magneto-encefalografie (MEG) en de elektro-encefalografie (EEG), op de milliseconde nauwkeurig, de activiteit van de neuronen. Belang: in de dynamiek van de snelle (minder dan één seconde) hersenen-verschijnselen doordringen en hulp bieden voor een betere plaatsbepaling van de haarden die aan de oorsprong liggen van epilepsietoevallen.

NadeelDeze technieken geven voor het ogenblik tweedimensionale informatie doordat het sig-naal opgevangen wordt aan de oppervlakte van de schedelkap. Een koppeling met de MRI die volumebeelden levert, kan zeer nuttig blijken om in de diepte de plaats van de bronnen van hersenenactiviteit te plaatsen, hetzij om de heelkunde te vergemakkelijken, hetzij om de cognitieve wetenschappen te bevorderen.

Legendes :1 Zichtbaar maken door middel van MEG van een netwerk van centra waarvan de activiteit in lage frequenties gelijkgesteld wordt met de snel-heid van de hand gedurende de behandeling van een computermuis. 2 EEG tijdens eengezichtsnabootsing3 EEG-onderzoek van de waarneming van de toonhoogte (lage en hoge tonen) in de spraak en de muziek bij kinderen met normaal leesvermo-gen en leesmoeilijkheden.

De interface mens-machineMogelijk maken dat een tetrapleeg een arm of been in beweging kan zetten enkel door de geesteskracht: dat is wat wetenschappers en dokters weldra hopen te bereiken dankzij EEG. Om dit te verwezenlijken is een reuzenwerk aan “cartografie” van de hersenensignalen noodzakelijk. Voor elke door-de patiënt-ingebeelde handeling – de linker hand sluiten, de rechter voet opheffen... -, is het nodig exact de plaats te bepalen waar het signaal door de hersenschors wordt opgewekt. Blijft vervolgens, wanneer het signaal optreedt, in “real time” de toewijzing aan het betrokken lidmaat door te geven.

Focus

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue –

Em

man

uel P

errin

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue –

Kak

sone

n

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue -

Syl

vain

Bai

llet,

Kar

im J

erb

i

32

1

De optische beeldvorming: de jongst geborene.

PrincipeOoit een ingeschakelde zaklamp tegen je hand gehouden? Je hand wordt rood, het bewijs dat licht doorheen weefsels van het menselijk lichaam kan reizen. Het beginsel van optische beeldvorming, amper vijftien jaar geleden sinds het het licht zag, bestaat erin het lichaam te verlichten met een laser en de fotonen op te vangen die door sommige cellenlagen opnieuw worden uitgezonden, hetzij op natuurlijke wijze, hetzij doordat er fluorescerende deeltjes voorafgaandelijk in het lichaam zijn ingespoten. Deze techniek vindt haar toepassingen in de beeldvor-ming van de huid (carcinomen), van de ooglens (cataract), of van de dikdarm-wand (dankzij de invoering van een kleine endoscoop in de darm).

Voordelen• Het gaat om een niet-ingrijpende en uiterst snelle beeldvormingstechniek.• Zij laat toe zeer kleine details te zien, zoals een rode bloedcel in een bloedvat.

NadeelDe optische beeldvorming laat niet toe om het lichaam verder te bekijken dan een halve millime-ter diep. In feite verspreiden de weefsels het licht enorm en zeldzaam zijn de fotonen die in rechte lijn reizen - de enige manier om een beeld weder-samen te stellen.

Legendes :1 Stollingsverschijnsel (fibrinenetwerk in het groen) waargenomen op een levermonster volgend op een heelkundige staalafname.2 KNO-opperhuidkanker duidelijk specifiek (keel), waargenomen met confocale microscoop.3 Cellen van de immuniteitsverdediging (cellen van Langerhans, in het blauw) aanwezig in de huid. Haartjes en epitheeloppervlak zijn duidelijk te onderscheiden.4 Scène uit het leven van een bloedcel (lymfocyt) in kultuur, waargeno-men gedurende 72 uren onder de fluorescentiemicroscoop

Voor morgen: de diepte-optiek?Het lichaam kunnen bestuderen op verscheidene centimeters diepte, tegenover minder dan één millimeter heden ten dage, is de uitdaging van de optische beeldvorming van morgen. Doel: gezwel-len en uitzaaiingen in hun kleinste details te kunnen bekijken, met de scherpte van het allernieuwste di-gitaal fototoestel. Om daartoe te komen wordt in dierproeven, verbonden aan uiterst ingewikkelde wis- en natuurkundige modellen, geprobeerd de baan te herstellen van elk foton dat door de camera is opgevangen. Van een waar hoofdbreken gespro-ken voor de wetenschappers!

Focus

© C

orin

ne L

apla

ce-B

uilh

é. P

late

form

e Im

ager

ie e

t cy

tom

étrie

.Inst

itut

Gus

tave

Rou

ssy,

Vill

ejui

f

© M

urie

l Ab

bac

i et

Cor

inne

Lap

lace

-Bui

lhé.

Pla

tefo

rme

Imag

erie

et

cyto

mét

rie. I

nstit

ut G

usta

ve R

ouss

y, V

illej

uif

© C

orin

ne L

apla

ce-B

uilh

é. P

late

form

e Im

ager

ie e

t cy

tom

étrie

. Ins

titut

Gus

tave

Rou

ssy,

Vill

ejui

f

© C

orin

ne L

apla

ce-B

uilh

é. P

late

form

e Im

ager

ie e

t cy

tom

étrie

.In

stitu

t G

usta

ve R

ouss

y, V

illej

uif

3

4

1 2

De interventionele beeldvorming:een kostbare hulp bij de heelkunde.In enkele jaren tijd heeft de biomedische beeldvorming zich in alle operatie centra doen aanvaarden. CT-scan en MRI zijn zeer belangrijke hulpmiddelen geworden voor de chirurg. Principe: vóór de ingreep worden er beelden ge-maakt van de operatiestreek.Deze beelden dienen:

Om een simulatie uit te voeren. De bekomen beelden laten de chirurg toe zich te oefenen vóór de operatie, teneinde een vaste hand te heb-ben en goed het doelgebied op te sporen.

Om te opereren in de “uitvergrote werkelijkheid”. Geprojec-teerd tijdens de ingreep op de endoscopische beelden, of in de uitvergrote-werkelijkheid-bril, geven deze beelden details weer die voor het menselijk oog onzichtbaar zijn–bijvoorbeeld moeilijk zichtbare bloedvaten waarvoor het uiterst belangrijk is ze niet te beschadigen.

Om instrumenten sturing te verschaffen. Gedurende de ope-ratie worden de heelkundige instrumenten gefilmd door een kleine camera, en “live” worden deze beelden over de reeds bekomen 3D-beelden gelegd.

Belang: ingrijpen in doelen die moeilijk bereikbaar zijn en onttrokken aan het oog. Deze techniek vindt meer en meer ingang in de hersenheelkunde en de orthopedische chirurgie, teneinde de meest optimale plaatsing van prothesen te bekomen.

Legendes :1 Scanner-gestuurde punctie-robot in de interventionele radiologie. De hoofddoelstelling van deze toepassing is de vernietiging van gezwellen van het spijsverteringsstelsel, door micro-golven uit te zenden via een naald doorheen de huid ingevoerd tot in het centrum van het gezwel.2 Robot-tele-heelkunde met behulp van endosco-pische beelden..3 Interventionele radiologie gestuurd door MRI – vernie-ling van een gezwel door cryo-ablatie of “vrieskrimpen”.4 Techniek van uitvergrote werkelijkheid in de driedimen-sionale beeldvorming toegepast bij de berekening van de longventilatie gekoppeld aan 3D-opnames van de borstkas, bekomen met tomodensitometrie.

De robotica geleid door de beeldvormingHoe verzekeren dat de hand van de chirurg niet zal beven tijdens de operatie, en dat zijn beweging een gemillimeterde nauwkeurigheid zal hebben? Door hem te vervangen door een gerobotiseerde arm geleid door de beeldvorming. Hier eveneens bedient men zich van de beel-den bekomen net vóór de ingreep. Het belang ervan is te garanderen dat met de bewegingen van de organen gebonden aan de ademha-ling, terdege rekening zal worden gehouden. Ander voordeel van de robotica: de dokter tegen de stralen beschermen, voornamelijk tijdens de biopsieën verricht onder controle van een scanner met X-stralen, stralen waarvan we weten dat ze schadelijk zijn bij hoge dosis.

Focus

© P

hoto

Irca

d

© P

hoto

Irca

d

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue –

Cyr

il Fr

ésill

on

© C

NR

S P

hoto

thèq

ue –

Cyr

il Fr

ésill

on

1

2 3

4

En waar zit nu de moraal in het verhaal?De voortdurende vooruitgang in de beeldvorming, die steeds meer informatie ontsluiert over het individu dat het “nauwkeurig onderzoekt“, roept voor onze maatschappij fundamentele vragen op over haar toepassingen. Over vertrouwelijkheid enerzijds: de massa vergaarde informatie kan niet beschikbaar zijn voor om het even wie in om het even welke omstandigheden. Over informatie aangaande de patiënt anderzijds: de beeldvorming ontdekt afwijkingen zelfs vóór een aandoening zich aankondigt... De dilemma’s waarvoor de artsen zich kunnen gesteld zien zijn talrijk. Moeten we, bijvoorbeeld aan een jonge risico-vrouw, meedelen dat zij “geprogrammeerd” is om een borstkanker te ontwikkelen, terwijl deze zich misschien nooit zal voordoen?

Focus

En morgen... wat de biomedische beeldvorming voor ons in petto houdt

De toekomst ligt in de koppeling van technieken. Het vaakst aangegane huwelijk is het samengaan van een anatomische met een zogenaamde functionele – of stofwisselingsmodaliteit: de eerste levert de anatomische kaart en de tweede stelt een waargenomen verschijnsel opnieuw samen. Nu reeds laten koppelingen PET/scanner toe om tot op de millimeter nauwkeurig de plaats te bepalen van gezwellen aangeduid door nucleaire beeldvorming; volgens hetzelfde model vindt het verband PET/MRI thans zijn ingang in het ziekenhuis. Een andere beloftevolle relatie is het huwelijk optische beeldvorming/echografie: de door een lichtbron ge-prikkelde weefsels zenden een ultratone golf terug die door een echograaf kan worden gedetecteerd.

Weldra dubbel virtueel voor iedereen. Dankzij een volledig model van het lichaam zal men op een bepaalde dag medicijnen kunnen testen of een heelkundige ingreep nabootsen op deze “verschijning”. Reeds nu maken virtuele colonoscopieën een niet-traumatiserend onderzoek van de ingewanden mogelijk: de beelden bekomen met X-stralen laten toe de kleinste verdoken hoeken van de darmwand te onderzoeken.

Legendes :1. Scanner met een 3D volume-weergave met hoog oplossend vermogen. In deze techniek worden alle sneden in kleur en doorzichtig weergegeven, eventueel dynamisch en met een reis in het inwen-dige. Deze beelden tonen drie voorbeel-den, onder de duizenden van éénzelfde onderzoek. Het linker beeld laat zowel de botten als de vaten zien, het hart, de nieren of de longen. Het beeld in het midden daar-entegen toont de botten op een doorzich-tige wijze en de longen. Het beeld rechts, brengt voornamelijk het hart met zijn holtes heel duidelijk in beeld, het geheel van de longenbronchiolen, de lever, de milt en de spieren. De mogelijkheden zijn onbegrensd! 2. 3D-scan van de hersenen die de veel-hoek van Willis toont. Met deze techniek reizen we virtueel in de hersenvaten terwijl we het stromend bloed volgen. We kunnen de vaten binnen en buitengaan om de kleinste afwijkingen te kunnen ontleden. Op het vat, rechts in beeld, neemt men een verwijding waar.

© R

odol

phe

Gom

ber

gh -

CIM

N P

aris

© R

odol

phe

Gom

ber

gh -

CIM

N P

aris

1

2

CommissarisArlette Goupy, communicatieverantwoordelijke, Instituut voor Ingenieurswetenschappen en Systemen van de CNRS(INSIS)

Wetenschappelijk CommissarisLuc Darrasse, zendingsgelastigde bij de INSIS, directeur van de eenheid Medische Beeldvorming met Magnetische Resonantie en Multi-Modaliteiten (4MRI).Xavier Maître, belast met het wetenschappelijk onderzoek op 4MRI.Isabelle Magnin, wetenschappelijk afgevaardigde bij het INSIS, directrice van het onderzoekscentrum voor het bekomen en verwerken van beelden verband met gezondheid (Creatis).

LeidingProjectleiding: Marie Lauvergnon, Communicatiedirectie van de CNRS (DirCom)Tentoonstellingscoördinatie: Marie-Noëlle Abat en Jean-Louis Buscaylet, DirComPartnerschap: Marie-Noëlle Abat en Élodie Vignier, DirCom

RealisatieConcept en grafische uitvoering van de tentoonstelling: Sarah Landel, DirComConcept en grafische uitvoering van de reizende tentoonstelling: Valérie Pierre, INSIS

RedactieTeksten: Laure Cailloce, journalisteWetenschappelijk comité: Claude Boccara, Langevin Instituut – Irène Buvat, eenheid Beeldvorming en modellering in neurobiologie en oncologie (IMNC) – Luc Darrasse en Xavier Maître, 4MRI –Karim Jerbi, Onderzoekscentrum voor neuro-wetenschappen te Lyon (CNRL) – Isabelle Magnin en Didier Vray, Creatis – Michel de Mathelin, Laboratorium van de beeldenwetenschappen, informatica en telegeleide opsporing (LSIIT)Redactiesecretaresse: Mireille Vuillaume, DirCom

Juni 2012© CNRS

Ndl. vert. januari 2013, Jan Dirckx Asklepios-Belgisch Museum voor Radiologie