De computer als arts
De computer als arts
Bruno Huysmans
14 oktober 2003
Liesje is nu vier weken oud en ligt
nog steeds in de couveuse. Ze werd
namelijk veel te vroeg geboren en
woog bij haar geboorte slechts 900
gram. Daarnet hebben dokter Govaert
en zijn collega van het Rotterdamse
Soa ziekenhuis echograebeelden
van Liesjes hersenen genomen.
Ze willen namelijk nagaan of
Liesje geen `witte stofziekte' heeft.
Volgens dokter Govaert zijn de vlekken
op de beelden deze keer iets
witter dan de vorige keer, en is
er een grote kans dat Lies ziek is.
Zijn collega twijfelt echter, omdat hij
vindt dat de vlekken niet wit genoeg
zijn. Ze geraken het niet eens over
de diagnose, en weten niet wat ze
aan Liesjes ouders moeten zeggen.
Daarom besluiten ze om nog drie dagen
te wachten met de diagnose, in de
hoop dat ze dan meer informatie uit
nieuwe beelden kunnen halen. Drie
lange dagen voor Liesjes ouders, en
drie verloren dagen waarin geen behandeling
mogelijk is. . .
Witte stofziekte
In de medische wereld gebruikt men tegenwoordig
vaak echograebeelden. Iedereen
kent natuurlijk de beelden van een foetus,
maar echograeen worden ook gebruikt bij
het onderzoek van zachte weefsels zoals de
nieren, het hart en de lever. Hierbij proberen
de dokters door analyse van de beelden
uit te maken of bepaald weefsel ziek of gezond
is.
Echograebeelden worden verkregen door
geluidsgolven in het hersenen te sturen en
de teruggekaatste golven om te zetten in
een grijswaardebeeld. Echograe heeft tal
van voordelen. Zo is het veilig, goedkoop
en snel. Verder moet er ook geen apparatuur
in het lichaam gebracht worden en is
de apparatuur draagbaar, zodat de patient
niet verplaatst hoeft te worden. Dit laatste
is uiteraard een enorm voordeel wanneer
men kwetsbare patientjes zoals Liesje
wil onderzoeken.
Echograebeelden bestaan uit een afwisseling
van heldere en donkere vlekken. De
dokters noemen dit ook wel eens het `spikkelpatroon'
van echograebeelden. Het
grote nadeel is dat dit typische spikkelpatroon
resulteert in een slechte beeldkwaliteit
(denk maar aan de beelden van een foetus).
Hierdoor zijn de beelden vaak moeilijk
te interpreteren en zal de diagnose van
de arts dikwijls subjectief zijn.
Dit diagnoseprobleem stelt zich zeker bij
witte stofziekte, de ziekte die ik in mijn
onderzoek bestudeerd heb. Deze hersenziekte,
die de dokters ook wel eens `periventriculare
leukomalacie' noemen, komt
voor bij premature baby's met een geboortegewicht
van minder dan 1600 gram. Bij
de slachto ertjes van witte stofziekte sterft
het hersenweefsel rond de hersenventrikels
af. Hierdoor lopen ze een grote kans op
een lichamelijke of mentale handicap en de
ziekte kan zelfs tot de dood leiden.
Hulp uit een onverwachte hoek
De moeilijkheden om een correcte diagnose
te stellen brachten dokter Govaert ertoe
hulp te zoeken. In eerste instantie zoekt
een arts die hulp uiteraard bij zijn collega's.
Deze worstelen echter met dezelfde
problemen. Ze baseren zich namelijk allemaal
op de helderheid van de vlekken op
de beelden. Het groot probleem hierbij is
dat deze helderheid afhankelijk is van het
gebruikte echograetoestel en de instellingen
ervan. Wat dokter Govaert als `helder
genoeg om ziek te zijn' bestempelt, kan
voor een andere arts totaal het tegenovergestelde
zijn, omdat hij met een ander toestel
werkt. Omdat het gebruik van de helderheid
dus weinig soelaas biedt, vroegen
de artsen zich af of een computeranalyse
van de beelden hen misschien uit de nood
zou kunnen helpen. Op die manier kwamen
ze in contact met de ingenieurs van de
afdeling `beeldverwerking' van de UGent.
Met geavanceerde analysetechnieken kunnen
wij namelijk andere eigenschappen bestuderen,
zoals de vormen van de al dan
niet heldere vlekken en de patronen die
binnen deze vormen voorkomen. Deze patronen
bepalen de `textuur' van het weefsel,
en het is deze textuur die ik in mijn
onderzoek bestudeerd heb.
De textuur van ziek en gezond weefsel, dus
de vorm van de patronen op de beelden,
lijkt op het eerste zicht nauwelijks verschillend.
Met de computer is het echter mogelijk
om nauwkeuriger te kijken en verschillende
getallen (parameters) te berekenen
die bepaalde aspecten van de textuur
beschrijven, zoals de orientatie, de grootte
of de regelmaat van de patronen. Subtiele
textuurverschillen die met het blote
oog nooit opgemerkt zouden zijn, kunnen
we dan met de gepaste textuurgetallen wel
vinden. Een voorbeeld van een textuurparameter
is een getal dat groter is naarmate
de afwisseling tussen donkere en heldere
beeldpunten groter is (dit getal zou
dan heel groot zijn bij een schaakbordpatroon).
Een ander voorbeeld is een getal
dat de aanwezigheid van `lange en donkere
patronen' weergeeft.
Diagnoses met de computer
Ik heb ongeveer 80 textuurparameters onderzocht
en de resultaten zijn veelbelovend.
Wanneer we de helderheid van de
vlekken combineren met textuurparameters
is een beter resultaat haalbaar dan
wanneer we ons enkel op de helderheid baseren.
Dit wijst erop dat er inderdaad (minieme)
verschillen zijn tussen de patronen
die op de beelden van het zieke en gezonde
weefsel voorkomen. Dat deze verschillen
miniem zijn wordt bevestigd door
het feit dat met enkel textuurparameters
geen goed onderscheid mogelijk is, we moeten
dus steeds de helderheid ook in rekening
brengen. Wanneer we de helderheid
met de juiste textuurparameters combine-
2
ren, wordt slechts 3% procent van de beelden
fout beoordeeld. Dit is al een heel
goed resultaat, dat we door verder onderzoek
waarschijnlijk nog kunnen verbeteren.
Wanneer we een onderscheid maken tussen
beelden genomen volgens de lengterichting
van het hoofd en beelden genomen loodrecht
op deze lengterichting verloopt de
classicatie in beide gevallen zelfs `vlekkeloos'.
Het einde van de artsen?
De resultaten van het onderzoek bevestigen
dat computeranalyses van medische
beelden inderdaad tot betere diagnoses
kunnen leiden. Hierdoor kunnen nodeloze,
riskante operaties vermeden worden en kan
Liesje (en haar ouders) veel leed bespaard
blijven. Uiteraard beperkt de toepassing
zich niet tot witte stofziekte. Zo wordt aan
UGent ook nog onderzoek verricht naar
technieken voor het detecteren van ziektes
aan de lever, de milt en de prostaat.
Maakt het bestaan van dergelijke technieken
artsen nu overbodig? Het antwoord
is `neen', aangezien de ervaring van een
arts niet in computerprogramma's te gieten
is. Hierdoor blijft het advies van deskundige
artsen onmisbaar, en moeten we
computeranalyses eerder zien als nuttige
hulpmiddelen, die de taken van de artsen
kunnen verlichten en hen kunnen helpen
bij moeilijke beslissingen.
3
