AI-model voorspelt cognitieve gevolgen van verwijderen hersentumor

De Nederlandse TU Eindhoven ontwikkelt een AI-model om cognitieve problemen te voorspellen die een patiënt kan ervaren nadat een hersentumor is verwijderd.

Trefwoorden: #AI, #hersenen, #model, #operatie, #tumor, #voorspellen

Lees verder

research

( Foto: TU/e - Lars Smolders )

ENGINEERINGNET.BE - De hersenen zijn in belangrijke mate afhankelijk van neuronen die langeafstandsbundels van zogenaamde witte stof vormen die delen van de hersenen fysiek met elkaar verbinden.

“Als invoergegevens voor het AI-model hebben we belangrijke structurele details geïsoleerd van die grote witte-stofverbindingen die zichtbaar zijn in MRI-beelden van de hersenen die voor de operatie zijn gemaakt”, zegt onderzoeker Lars Smolders van TU Eindhoven.

“We gebruikten deze om te onderzoeken hoe resistent de hersenen van elke patiënt zijn tegen schade veroorzaakt door de behandeling om de tumor te verwijderen of te elimineren.”

Smolders: “De locatie van de hersenschade wordt vaak gebruikt om te voorspellen met welk type neurologische problemen patiënten te maken zullen krijgen. We hebben echter ontdekt dat de locatie van een hersentumor nauwelijks helpt bij het voorspellen van deze problemen bij patiënten.”

Uiteindelijk lukte het Smolders om een model te ontwikkelen dat redelijk voorspelt of een patiënt na de behandeling cognitieve problemen krijgt. Tijdens dit onderzoek volgde Smolders een pad dat wiskunde, algoritmen, neurowetenschappen en AI combineerde. 

Veel gevestigde algoritmen die door Smolders zijn onderzocht om MRI-beelden van de hersenen te bestuderen, falen bijvoorbeeld bij het analyseren van hersenen met grote vervormingen, die vaak optreden in de aanwezigheid van tumoren.

“We ontdekten ook dat bestaande literatuur gewijd aan het bestuderen van gezonde hersenen verkeerde conclusies trok over het verband tussen de structuur en functie van de hersenen. Daarom hebben we een paper over dit onderwerp geschreven om enkele van de foutieve conclusies die onderzoekers in het verleden hebben getrokken, te ontkrachten”, zegt Smolders.

In de toekomst willen Smolders en zijn collega's de activiteit van het individuele patiëntbrein integreren in hun voorspellende model om de nauwkeurigheid van het model te verbeteren.

Hij hoopt dit werk als postdoctoraal onderzoeker uit te voeren, en heeft meegeschreven aan een voorstel terwijl hij financiering zoekt voor de functie.

“Als de subsidieaanvraag succesvol is, zou dat een voortzetting betekenen van de bestaande samenwerking tussen TU Eindhoven en het Elisabeth-Tweesteden ziekenhuis in Tilburg. Ik verwacht dit zal leiden tot betekenisvolle doorbraken voor de toekomst van de zorg."

De informatie die door het model van Smolders wordt geproduceerd, kan in de toekomst door chirurgen worden gebruikt om de geschiktheid van een patiënt voor een operatie te beoordelen.

Zo kunnen kwetsbare patiënten mogelijk behoed worden voor onomkeerbare neurologische handicaps. De aanpak moet eerst nog klinisch worden gevalideerd voor een grote patiëntengroep.