Disputas: Hjerneslagimitatorer og computertomografi-perfusjon ved akutt iskemisk hjerneslag

Bildediagnostikk er sentralt i håndteringen av akutte slagpasienter. Ved akutt iskemisk hjerneslag deles ofte affisert, iskemisk hjernevev (vev med redusert blodtilførsel) i vev som potensielt kan reddes ved rask behandling (penumbra), og vev som allerede er dødt eller ikke kan reddes selv ved optimal behandling (infarktkjerne). Computertomografi perfusjon (CTP) er en hyppig brukt teknikk for å skille mellom penumbra og infarktkjerne. Kunstig intelligens, ofte i form av maskinlæring, har fått en stadig større plass i behandlingen av medisinske bilder, da det ligger betydelig mer informasjon i bildene enn det som anvendes i dag. I en artikkel sammenlignet automatiske maskinlæringsbaserte analysemetoder av CTP-undersøkelser av pasienter med akutt iskemisk hjerneslag med klassiske computerbaserte metoder med terskelverdier for å skille mellom penumbra og infarktkjerne.  

Metodene som i dag brukes for å skille infarktkjerne fra penumbra er ikke optimale. Vi har derfor undersøkt om bruken av supplerende parametere, i tillegg til dagens konvensjonelle parametere, kan bidra til økt nøyaktighet i karakteriseringen av hjernevevet ved akutt iskemisk hjerneslag.

"Stroke mimics" er pasienter med initialt mistenkt hjerneslag, som etter utredning viser seg å ikke ha hatt hjerneslag. Simuleringstrening for slagteamet ved Stavanger universitetssjukehus har ført til raskere behandling av pasientene. I arbeidet med avhandlingen ble det undersøkt om raskere behandling også førte til økt andel av «stroke mimics» blant pasienter som ble behandlet for akutt iskemisk hjerneslag.

Vi fant at automatiske maskinlæringsbaserte metoder har god nøyaktighet i segmentering av iskemisk hjernevev, og er klart mer nøyaktige enn klassiske terskelverdibaserte metoder.

Arbeidet med supplerende parametere gav funn som indikerer potensial for mer nøyaktig karakterisering av iskemisk hjernevev ved bruk av disse parameterne i kombinasjon med dagens metoder, det var også indikasjon på at man bedre kan karakterisere prognosen på det iskemiske området dersom behandlingen ikke virker. 

I arbeidet hvor vi så på «stroke mimics» blant pasienter behandlet for mistenkt akutt iskemisk hjerneslag, fant vi økt forekomst av stroke mimics etter oppstart av simuleringstrening med påfølgende reduserte behandlingstider. Økningen besto i hovedsak av pasienter med perifer vertigo (svimmelhet).

Resultater fra avhandlingen viser potensial for mer nøyaktig karakterisering av affisert hjernevev ved akutt iskemisk hjerneslag. Gitt den sentrale rollen til bildediagnostikk, og begrensninger ved dagens metoder, samt viktigheten av tidlig behandling i håndteringen av akutte hjerneslagpasienter, er det behov for mer forskning på rask og presis karakterisering av iskemisk hjernevev. Forskning på dette, som indikert av våre funn, kan bidra til bedret diagnostikk og følgelig ha betydning for forbedrede valg av behandling i fremtiden. 

Et kvalitetsforbedringsprosjekt, i form av simuleringstrening, med påfølgende raskere behandlingstider, gav en økning i forekomsten av «stroke mimics» gruppen som hadde svimmelhet som symptom. Dette viser viktigheten av å fokusere på potensielt utilsiktede effekter av kvalitetsforbedringsprosjekter, og å iverksette tiltak som retter seg mot slike effekter. Ved vår slagenhet førte disse resultatene til et nytt målrettet kvalitetsforbedring for pasienter som har akutt svimmelhet som dominerende symptom.

I fremtiden tror vi at automatisk analyse og rapportering i stadig større grad vil være en integrert del av pasientbehandling, og at læring og tilbakemelding er en kontinuerlig og integrert del av arbeidet. Forskning, som det aktuelle prosjektet, som utforsker nye metoder i medisinsk bildediagnostikk og evaluerer utilsiktede konsekvenser av et kvalitetsforbedringsprosjekt, kan gi viktige bidrag i denne utviklingen.

Liv Jorunn Høllesli (f. 1986) er oppvokst på Forsand. Etter fullført medisinstudium ved Universitetet i Bergen, gikk veien til turnustjeneste på Stord. Hun begynte sitt arbeid innen radiologi i Kristiansand, og har siden 2016 jobbet ved radiologisk avdeling ved SUS, hvor hun i dag er ansatt som overlege. Hun begynte som stipendiat ved Institutt for data- og elektroteknologi, UiS, høsten 2019, i et tvillingprosjekt bestående av et medisinsk og et teknisk stipendiat.

Prosjektet er initiert og gjennomført i samarbeid mellom det kliniske forskningsmiljøet ved Stavanger universitetssjukehus (SUS) og Institutt for data- og elektroteknologi, Det teknisk-naturvitenskapelige fakultet, ved Universitetet i Stavanger (UiS). 

Prosjektet er del av et tvillingprosjekt om computertomografi-perfusjon ved akutt iskemisk hjerneslag, bestående av det aktuelle medisinske ph.d.-prosjektet og et tilknyttet teknisk ph.d.-prosjekt. Prosjektet inngår i Stavanger Medical Imaging Laboratory (SMIL) ved radiologisk avdeling ved SUS, og i BMDLab (Biomedical data analysis laboratory) ved UiS, samt Safer Stroke og Safer Healthcare Research Network.  

Liv Jorunn Høllesli
E-post:  liv.jorunn.hollesli@sus.no

Tid: 10.06.2024 kl. 09.15 

Sted: Auditoriet Vestbygget, SUS
Oppgitt emne: “Barriers for successful implementation and clinical use of machine learning software in radiological workflows”

Tid: 10.06.2024 kl. 11.00

Sted: Auditoriet Vestbygget, SUS
Tittel på avhandlingen: "Stroke Mimics and In Depth Analysis of Computed Tomography Perfusion in Patients with Acute Ischemic Stroke"

Avhandlingen er publisert og tilgjengelig her: UiS Brage: Stroke Mimics and In Depth Analysis of Computed Tomography Perfusion in Patients with Acute Ischemic Stroke (unit.no)
 

1.opponent: Professor Erik Magnus Berntsen, NTNU
2.opponent: Førsteamanuensis Kyrre Eeg Emblem, Universitetet i Oslo/OuS
3.medl/komiteleder: Førsteamanuensis Mina Farmanbar, Universitetet i Stavanger
 

Hovedveileder: Professor Kathinka D. Kurz, Universitetet i Stavanger
Biveileder: Professor Kjersti Engan, Universitetet i Stavanger
Biveileder: Professor Kim Beuschau Mouridsen, Aarhus University
Biveileder: Professor Martin W. Kurz, Universitetet i Bergen

Dekan Øystein Lund Bø, Det teknisk-naturvitenskapelige fakultet.

Både disputas og prøveforelesning er åpne for alle interesserte.