Bij het diagnosticeren en vroegtijdig opsporen van tumoren en aandoeningen als epilepsie, de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Parkinson is het van belang om de hersenactiviteit zo goed mogelijk in kaart te brengen. Daarvoor worden gewoonlijk elektro-encephalogrammen (EEG's) of extreem gevoelige magneto-encephalogrammen (MEG's) gebruikt.
Een EEG meet, dat spreekt voor zich, het elektrische signaal bij hersenactiviteit, het MEG het daarbij optredende magnetische veldje. Met deze twee technieken is de hersenactiviteit op zichzelf heel goed te meten. Het identificeren van de juiste plaats van herkomst en het verklaren van de geregistreerde metingen zijn echter een heel ander verhaal.
Volgens ir. S. van den Broek van de faculteit Technische Natuurkunde worden voor dat opsporen en verklaren vaak eenvoudige modellen van het menselijk hoofd gebruikt, en is het de vraag of dat een goede manier is. Zo kan het hoofd van de 'ideale' vorm afwijken door gaten in de schedel, bijvoorbeeld als gevolg van een operatie, door met vocht gevulde hersenholtes (ventrikels) en door andere aandoeningen zoals tumoren en verkalkingen.
Van den Broek stelde zich daarom tot doel te komen tot een realistischer model van het hoofd. Hij legde zijn onderzoek neer in het proefschrift 'Volume conduction effects in EEG en MEG', waarop hij deze week bij prof.dr. H. Rogalla (onderzoekgroep Lage Temperaturen, TN) en prof.dr. A. van Oosterom (Katholieke Universiteit Nijmegen) promoveert.
Sensoren
Om zo'n realistisch model te kunnen opstellen maakte Van de Broek gebruik van 'magnetic resonance imaging' (MRI). Deze scanning-techniek - mede gebaseerd op de inzet van supergeleidende sensoren (SQUID's) - benut de magnetische eigenschappen van waterstofprotonen om zeer gedetailleerde afbeeldingen van zachte weefsels in het menselijk lichaam te maken.
Met behulp van de MRI-data deelde Van den Broek de complexe geometrie van het hoofd op in volume-elementjes. Vervolgens rekende hij voor elk van die elementjes de bijdrage aan het elektrisch signaal uit.
Het onderzoek van Van den Broek toonde onder meer aan dat de genoemde gaten in de schedel een zeer grote invloed hebben op het EEG: wanneer de plaatsbepaling met een eenvoudig model van het hoofd wordt gedaan kan dat resulteren in een afwijking van enkele centimeters, en dat is nogal wat in de hersenchirurgie. Op het MEG hebben de gaten geen invloed. Laesies hebben alleen invloed op het EEG en MEG als de gemeten elektrische activiteit er heel dichtbij zit. Datzelfde geldt voor ventrikels.
De bestaande 'simpele' modellen van het hoofd voldoen dus vaak niet, zo concludeert Van den Broek. Om te komen tot een praktisch toepasbaar alternatief is echter nog meer gericht onderzoek nodig, zoals dat onder meer plaatsvindt in het Biomagnetisch Centrum aan de UT, dat al jaren MEG's meet met behulp van supergeleidende sensoren.
