Heading

Eigener Brust-CT-Scanner: Die NIBIB finanziert die Forschung zur Entwicklung eines speziellen Brust-CT-Scanners, mit dem die Brust in 3D abgebildet werden kann und der Radiologen helfen könnte, schwer zu findende Tumore zu erkennen. Der Scanner erzeugt eine Strahlendosis, die mit der eines Standard-Röntgen-Mammogramms vergleichbar ist, und erfordert keine Kompression der Brust. In diesem Brust-CT-Scanner liegt eine Frau in Bauchlage auf einem speziell entwickelten großen Tisch, wobei ihre Brust in einer speziellen Öffnung im Scanbett hängt. Der Scanner rotiert um die Brust, ohne die Brust zu durchdringen, wodurch die Strahlung, die bei einem herkömmlichen CT-Scanner auf die Brust einwirken würde, reduziert wird. Hören Sie sich einen Podcast über den Scanner an.

Reduzierung der Strahlung bei Routine-CT-Scans: Die NIBIB hat einen Aufruf an Forscher veröffentlicht, bahnbrechende Ideen einzureichen, die dazu beitragen sollen, die Strahlenbelastung bei CT-Scans radikal zu reduzieren. Aus dieser neuen Fördermöglichkeit sind fünf neue Projekte entstanden, die kreative, innovative und interdisziplinäre Ansätze darstellen, die sonst nicht gefördert worden wären. Lesen Sie mehr über diese Projekte:

Maßgeschneiderte Bildgebung
Web Stayman, Johns Hopkins University
Die für eine CT-Untersuchung benötigte Strahlenmenge hängt von einer Reihe von Variablen ab, darunter die Größe des Patienten, der zu untersuchende Körperteil und die jeweilige diagnostische Aufgabe. Zum Beispiel benötigen kleinere Patienten weniger Strahlung als größere Patienten, und das Scannen eines dichteren Körperteils, wie z. B. Weichgewebe in der Nähe des Beckens, erfordert mehr Strahlung als das Scannen der Lunge. Darüber hinaus erfordern diagnostische Aufgaben, die eine hohe Bildschärfe erfordern, wie z. B. die Lokalisierung eines schwachen Tumors, im Allgemeinen mehr Strahlung. Das Ziel dieses Projekts ist es, sowohl die Hardware als auch die Software moderner CT-Systeme so zu modifizieren, dass das Gerät die Form, Position und Intensität des Röntgenstrahls an das jeweilige Bildgebungsszenario anpassen kann. Die Forschung nutzt patientenspezifische anatomische Modelle und mathematische Modelle der Bildgebungsleistung, um Röntgenstrahlen dorthin zu lenken, wo sie benötigt werden, und folglich Röntgenstrahlen zu vermeiden oder zu begrenzen, wo sie nicht benötigt werden. Dies wird dazu beitragen, die Bildgebungsleistung für bestimmte diagnostische Aufgaben zu maximieren und gleichzeitig die Strahlenbelastung zu minimieren.

Erstellung von Werkzeugen für Forscher
Cynthia McCollough, Mayo Clinic
Das Ziel dieser Arbeit ist es, Ressourcen zu entwickeln, die es der Forschungsgemeinschaft ermöglichen, auf einfache Weise neue Ansätze zur Reduzierung der Strahlendosis von Routine-CT-Scans zu erstellen und zu vergleichen, ohne die diagnostische Genauigkeit zu beeinträchtigen. Bisher wurde eine Bibliothek mit Rohdaten von Patienten-CT-Scans erstellt, die Forscher manipulieren können, um neue Ansätze zu testen. Außerdem wurden computergestützte Methoden zur Bewertung neuer Ansätze entwickelt, so dass Forscher nicht auf Radiologen angewiesen sind, was kostspielig und zeitaufwendig sein kann. Mit diesen Mitteln haben die Forscher gezeigt, dass es ein beträchtliches Potenzial für die Reduzierung der Strahlendosis bei CT-Untersuchungen des Abdomens gibt, die zu den CT-Untersuchungen mit der höchsten Dosis gehören, die in der klinischen Praxis üblich sind.

Schnellere Verarbeitung
Jeffrey Fessler, University of Michigan
Um die Strahlung zu reduzieren und dennoch CT-Bilder von guter Qualität zu erzeugen, sind ausgefeiltere Methoden zur Verarbeitung der Rohdaten des CT-Systems erforderlich. Diese fortschrittlichen Methoden, so genannte Bildrekonstruktionsalgorithmen, können unerwünscht lange Rechenzeiten erfordern, so dass sie derzeit nur für einige Patienten verwendet werden können. Das Ziel dieses Projekts ist es, Algorithmen zu entwickeln, die schnell genug sind, um eine dosisarme CT-Bildgebung für jeden Patienten zu ermöglichen.>

Ein integrierter Ansatz
Norbert Pelc, Stanford Medical School
In jeder Phase der Konstruktion von CT-Scannern gibt es Möglichkeiten, Änderungen vorzunehmen, die die Strahlendosis reduzieren. Da diese Änderungen miteinander verknüpft sind, ist das Ziel dieses Projekts ein integrierter Ansatz, bei dem Ansätze wie die Modifizierung des Photonenzählungsdetektors (der Teil des CT-Scanners, der Röntgenstrahlen erkennt), die dynamische Röntgenbeleuchtung (Anpassung der Strahlungsmenge während der Dauer eines Scans) und Bildrekonstruktionsmethoden untersucht werden. Diese werden an einem Tisch-Experimentalsystem getestet. Die Forscher glauben, dass diese kombinierten Strategien zu einer bis zu 80-prozentigen Reduzierung der Strahlendosis im Vergleich zu den heute üblichen Systemen führen können und zudem Bilder mit höherer Auflösung ermöglichen.

SparseCT
Ricardo Otazo und Daniel Sodickson, New York University School of Medicine
Investigatoren der New York University School of Medicine, des Brigham and Women’s Hospital und von Siemens Healthineers arbeiten gemeinsam an der Entwicklung einer neuen, extrem dosisarmen CT-Technik namens SparseCT. Die Schlüsselidee hinter SparseCT ist es, die meisten Röntgenstrahlen in einem CT-Scan zu blockieren, bevor sie den Patienten erreichen, und zwar so, dass alle wesentlichen Bildinformationen erhalten bleiben. Der Ansatz kombiniert eine neue Röntgenblockadevorrichtung mit der Mathematik des Compressed Sensing, die es ermöglicht, Bilder aus reduzierten Datensätzen zu rekonstruieren. Compression Sensing ist vergleichbar mit dem Filmen eines Films mit einer sehr schnellen, aber pixelarmen Kamera und der anschließenden mathematischen Umwandlung des Bildes in High-Definition-Qualität.