טכנולוגיה חדשה שפותחה על ידי חוקרים מאוניברסיטת יוסטון עשויה לחולל מהפכה בהדמיה רפואית ולהוביל לחלופות מהירות יותר, מדויקות יותר וחסכוניות יותר לשיטות אבחון מסורתיות.
במשך שנים הסתמכו הרופאים על צילומי רנטגן דו-מימדיים קונבנציונליים כדי לאבחן שברים עצם נפוצים, אך הפסקות קטנות או נזק לרקמות רכות כמו סרטן לעיתים קרובות מתגלים. סריקות MRI יקרות יותר וגוזלות זמן לא תמיד מתאימות למשימות אלה בהגדרות גילוי או סינון אלה. כעת פיתחה מיני DAS, פרופסור מורס במכללה למדעי הטבע ומתמטיקה ומכללת ההנדסה Cullen, פיתרון תלת ממדי.
במאמר המוצג על שער כתב העת להדמיה רפואית, DAS מסביר כיצד גלאי ספירת פוטונים יחד עם אלגוריתמים חדשים מאפשרים הדמיה תלת-ממדית מדויקת יותר של רקמות וסוכני ניגודיות שונים על ידי לכידת צילומי רנטגן ברמות אנרגיה מרובות בו זמנית, מה שמסייע להבדיל חומרים בתוך הגוף.
נכון לעכשיו, צילומי רנטגן המשמשים במרפאות רפואיות ותעשיות אחרות אוספות פוטונים נכנסים בכללותם, בדומה לאופן בו אור לבן מכיל את כל הצבעים, אך הם לא מופרדים. לכן, בעוד שהם יכולים להראות הבדלים בצפיפות – כמו הבחנה בין עצם לרקמות רכות – הם לא יכולים לומר לנו בדיוק אילו חומרים קיימים. "
מיני DAS, פרופסור מורס במכללת UH's Studs Sciences ומתמטיקה ומכללת ההנדסה Cullen
גלאי ספירת הפוטונים שפותחו על ידי הצוות של DAS ב- UH יכולים להפריד בין פוטוני רנטגן ברמות האנרגיה שלהם, בדומה לאופן שבו פריזמה מפצל אור לבן לצבעים שונים-והם יכולים לעזור בזיהוי חומרים ספציפיים, כמו הבחנה בין אלומיניום, פלסטיק, או סוכני ניגודיות אחרים כמו גאדוליניום המשמשים בהדמיה רפואית.
"זה יכול לשפר את גילוי הסרטן, למשל," אומר דאס. "אם אתה מזריק שני חומרי ניגודיות שונים – אחד ממוקד לגידול ואחר דלקת מיקוד – אתה יכול לראות איפה כל אחד מצטבר. כרגע אנו יכולים לראות אזורים בהירים בתמונה, אבל אנחנו לא תמיד יכולים לדעת מה הם. זה. זה. זה. זה. הטכנולוגיה תעניק לנו ניתוח הרבה יותר ברור וכמותי.
עם זאת, אפילו עם גילוי מתקדם זה, לחומרים מסוימים יש תכונות רנטגן דומות, ולכן הבחנה של יותר משניים או שלושה בבת אחת יכולה להיות אתגר. זה מוגבר גם בגלל שגיאות בגלאים כאשר הם מפרידים בין פוטונים באנרגיה. אבל DAS עובד על פיתרון לבעיה זו.
"פיתחנו שיטה שמפצה על עיוותי גלאי אלה על ידי כיול הגלאי באמצעות חומרים ידועים", אומר DAS. "לאחר שתוקן, אנו יכולים להשתמש בנתונים יחד עם האלגוריתם הרומן המוצע, לפירוק חומרי מדויק-פירוק תמונה לחומרים הרכיבים שלה. אנו עושים זאת בפתרון רב שלבים מאותם נתוני CT שנאספו המשפרים את הדיוק."
לפני שניתן להשתמש בגלאים באופן נרחב, עדיין יש הרבה עבודה. אולם DAS אומרת שהצוות שלה עובד עם שותפים בתעשייה באירופה כדי לפתח גרסאות גדולות יותר של גלאי רומן אלה ולייעל את ביצועיהם.
"אנחנו עדיין בשלב המחקר והפיתוח", אומר דאס. "כרגע הגלאים קטנים, ואנחנו צריכים לחדד את דיוק המדידה שלהם. אבל ברגע שנפתור את האתגרים הללו, נוכל להתחיל לבדוק במסגרות רפואיות ותעשייתיות בעולם האמיתי. יש כל כך הרבה יישומים פוטנציאליים אחרים לטכנולוגיה זו כולל ב הדמיה של חומרים, סריקת מזוודות לביטחון, הדמיה לגיאופיזיקה והדמיית מיקרו וננו-אלקטרוניקה- זה מאוד מבטיח. "
בעבר, DAS התייחסה לבעיה בת מאה שנה בתחום חדשני אחר הקשור לחקירה של אופי הגל של צילומי רנטגן כדי לשפר משמעותית את הניגודיות החומרית הרכה. מחקר זה הוצג בכתב העת Scientific Scientific Optica היוקרתי שהופיע בכתב העת Scientific Optica היוקרתי בשנה שעברה.
המחקר של DAS ממומן באמצעות סוכנויות מרובות כולל NSF, CDMRP ו- NIH. המימון האחרון של המכון הלאומי להדמיה ביו-רפואית והנדסה ביולוגית נועד לפתח מיקרו- CT במינון נמוך המשתמש במנגנוני ניגודיות חדשים, ובכך מפחית את מינון הקרינה וזמן ההדמיה שממשיך להיות נושא משמעותי.
