Substantiële dosisverlaging door iteratieve reconstructie nu aangetoond

Martin Willemink wint Frederik Philipsprijs 2016

30 september was een geluksdag voor Martin Willemink. De jury van de Frederik Philipsprijs beoordeelde zijn proefschrift ‘Iterative reconstruction for cardiopulmonary computed tomography’ als het beste proefschrift van 2016. Hij kreeg € 7.500 en een uniek kunstwerk overhandigd door Philips Health Systems, die deze prijs jaarlijks uitreikt tijdens de Radiologendagen.

Martin Willemink heeft met zijn 32 jaar een indrukwekkende staat van dienst. Hij rondde eerst de studie biomedische technologie af in Twente, volgde daar een jaar de pre-master technische geneeskunde en ging daarna geneeskunde studeren in Groningen. In Utrecht volgde hij nog een master klinische epidemiologie en promoveerde cum laude. Hij is nu radioloog in opleiding en werkt vier dagen in de week als arts in het UMC Utrecht. Daarnaast is hij onderzoeker. Martin Willemink: “Toen ik geneeskunde ging studeren, wist ik meteen dat ik in de radiologie al mijn interesses kwijt zou kunnen: techniek, geneeskunde en beeldvorming.”

Zijn technische opleiding heeft al flink in zijn voordeel gewerkt. Martin Willemink verstaat de kunst om zeer ingewikkelde technieken eenvoudig, in artsentaal, uit te leggen. Zijn paper "Iterative reconstruction techniques for computed tomography Part 1: Technical principles" won een prijs voor het meest geciteerde paper in de daaropvolgende twee jaren. En is inmiddels verplichte kost voor radiologen in opleiding.

Meer CT-scans, meer zorgen

De uitleg van iteratieve reconstructie staat dan ook aan de basis van zijn proefschrift over wat deze techniek kan betekenen voor CT-scans. Martin Willemink: “De laatste jaren is het aantal CT-scans meer dan verdubbeld, simpelweg omdat we er zoveel meer mee kunnen zien. Dat betekent ook dat het verlagen van de straling een belangrijk doel wordt. Ook zijn steeds meer patiënten zwaarlijvig. De techniek die we standaard gebruiken, filtered back projection, vertoont precies hier de zwakke plekken. Bij stralingsverlaging en bij zwaardere patiënten treden namelijk ruis en artefacten op.”

Links / Midden / Rechts:
Dr. M. Willemink, winnaar Frederik Philipsprijs 2016 / M. Bakker, Business Manager Imaging Systems Philips Benelux / Prof. Dr. M. Prokop, hoogleraar Radiologie, Radboud Universitair Medisch Centrum Nijmegen

Heen- en weer projecteren voor beter beeld

Iteratieve reconstructie is een andere manier van beeld verkrijgen en werkt als volgt: je hebt het sinogram dat wordt omgezet in een plaatje, de back projection. Martin Willemink: “Tot zover precies hetzelfde als filtered back projection. De iteratieve reconstructie maakt echter op basis van dit plaatje een nieuw sinogram: het gemodelleerde sinogram. Dit wordt vergeleken met het daadwerkelijke plaatje en verbeterd: de ruis en de artefacten worden weggehaald. Deze stappen van terugwaartse en voorwaartse projectie kun je meerdere keren herhalen totdat je uiteindelijk een mooi plaatje hebt zonder ruis en artefacten.”

Toen de CT-scan in de jaren ’70 werd ontwikkeld, was het idee van iteratieve reconstructie al uitgedacht. De computers hadden echter niet voldoende rekencapaciteit om deze ook in de klinische praktijk uit te zetten. Door de enorme populariteit van de CT-scan en de verbeterde rekenkracht van computers hebben alle grote fabrikanten iteratieve reconstructie-algoritmen op hun CT-scanners geïntroduceerd. De claim hierbij is vooral dat de beeldkwaliteit zou verbeteren. Of de stralingsdosis kon worden verlaagd was immers nooit wetenschappelijk aangetoond.

“De conclusie dat de stralingsdosis omlaag kan, raakt het échte doel.”

Martin Willemink

Winnaar Frederik Philipsprijs 2016

Stralingsverlaging nu wetenschappelijk onderbouwd

Totdat Martin Willemink zijn proefschrift afrondde. In een gedegen translationeel onderzoek, van literatuurstudie, naar preklinisch tot klinisch onderzoek, komt hij uit op de conclusie dat iteratieve reconstructie betere beeldkwaliteit oplevert bij een routinematige dosis, maar ook dat de stralingsdosis aanzienlijk verlaagd kan worden zonder verlies van beeldkwaliteit. In het onderzoek past hij iteratieve reconstructie toe op CT-scans van hart en longen.

Martin Willemink: “De conclusie dat de stralingsdosis omlaag kan, raakt het échte doel. Maar er zijn ook situaties waarin het niet draait om het verlagen van de stralingsdosis, maar waar het vooral gaat om hele exacte beelden. Denk daarbij aan oudere mensen met terminale kanker. In een follow-up onderzoek wil je met name weten hoe de tumor zich heeft gedragen, wat er is veranderd na de vorige scan. Hoeveel straling iemand op de lange termijn opbouwt is bij deze patiënten minder relevant.”

Substantiële verlaging dosis voor calciumscores

Een andere belangrijke conclusie van het proefschrift is dat stralingsdoses voor de calciumscore CT, CTA van het hart en CT van de thorax substantieel kunnen worden verlaagd met iteratieve reconstructie. Martin Willemink: “Een scan van het hart maken om de calciumscore te bepalen is theoretisch eenvoudig, omdat calcium heel goed te zien is. Maar omdat het hart zoveel beweegt, moet je veel langer scannen om bewegingsartefacten te voorkomen. Dit betekent automatisch meer straling. Wij hebben een techniek toegepast waarbij je het hart alleen in de juiste fase van de hartcyclus scant. Je scant dus heel kort. Daarbovenop hebben we iteratieve reconstructie toegepast. Patiënten kregen eerst een CT-scan met routinedosis, gevolgd door drie lage dosis scans van 60%, 40% en 20%. Deze studie liet zien dat iteratieve reconstructie het mogelijk maakt om calciumscorescans uit te voeren met een dosisreductie van 80%.”

Blijven werken aan stralingsvermindering

In februari vertrekt Martin Willemink, met een beurs op zak, voor een jaar naar de Stanford University in California om onderzoek te doen naar nieuwe CT-technieken. “Het is belangrijk om te blijven werken aan die stralingsvermindering. Als vakinhoudelijk doel hoop ik dat we ooit een situatie bereiken dat de straling van een CT-scan net zo laag is als die van een röntgenfoto. En persoonlijk hoop ik daar als radioloog en onderzoeker aan bij te dragen."

Frederik Philipsprijs

De Frederik Philipsprijs is een samenwerking tussen Philips en de NVvR. In het kader van “The Netherlands Presents” is de NVvR dit jaar aanwezig op RSNA in Chicago middels een booth #8519, Hall B. Voor de laatste innovaties in beeldvormingstechnieken bezoekt u, zoals ieder jaar, de Philips booth #6735, Hall B.

Lees meer over de Frederik Philipsprijs.

Frederik Philipsprijs