Credit: John Boone, UC Davis
Dedicated Breast CT Scanner: Het NIBIB financiert onderzoek voor de ontwikkeling van een speciale borst CT-scanner waarmee de borst in 3D kan worden afgebeeld en die radiologen zou kunnen helpen moeilijk te vinden tumoren op te sporen. De scanner produceert een stralingsdosis die vergelijkbaar is met die van een standaard mammografie met röntgenstralen en vereist geen compressie van de borst. In deze borst CT-scanner ligt een vrouw in buikligging op een speciaal ontworpen grote tafel met haar borst hangend in een speciale opening in het scanbed. De scanner draait rond de borst, zonder door de borstkas te gaan, waardoor de straling die in een conventionele CT-scanner op de borst zou worden afgegeven, wordt verminderd. Luister naar een podcast over de scanner.
Vermindering van straling van routinematige CT-scans: Het NIBIB heeft een oproep gedaan aan onderzoekers om baanbrekende ideeën in te dienen die zullen helpen om de hoeveelheid straling die bij CT-scans wordt gebruikt, drastisch te verminderen. Uit deze nieuwe financieringsmogelijkheid zijn vijf nieuwe projecten voortgekomen, die een creatieve, innovatieve, interdisciplinaire aanpak vertegenwoordigen die anders niet zou zijn gefinancierd. Hieronder kunt u er meer over lezen:
Op maat gemaakte beeldvorming
Web Stayman, Johns Hopkins University
De hoeveelheid straling die nodig is voor een CT-scan hangt af van een aantal variabelen, waaronder de grootte van de patiënt, het deel van het lichaam dat wordt gescand en de diagnostische taak waar het om gaat. Zo hebben kleinere patiënten minder straling nodig dan grotere patiënten, en is voor het scannen van een dichter lichaamsdeel, zoals zacht weefsel bij het bekken, meer straling nodig dan voor het scannen van de longen. Bovendien vereisen diagnostische taken die een hoge beeldhelderheid vereisen, zoals het lokaliseren van een vage tumor, over het algemeen meer straling. Het doel van dit project is zowel de hardware als de software van moderne CT-systemen zodanig aan te passen dat het apparaat de vorm, de positie en de intensiteit van de röntgenbundel kan aanpassen aan het specifieke beeldvormingsscenario. Het onderzoek maakt gebruik van patiëntspecifieke anatomische modellen en wiskundige modellen van de beeldvormingsprestaties om de röntgenstralen daarheen te leiden waar ze nodig zijn en bijgevolg de blootstelling aan röntgenstralen te vermijden of te beperken waar dat niet nodig is. Dit zal helpen om de beeldvormingsprestaties voor specifieke diagnostische taken te maximaliseren en tegelijkertijd de blootstelling aan straling te minimaliseren.
Hulpmiddelen voor onderzoekers samenstellen
Cynthia McCollough, Mayo Clinic
Het doel van dit werk is om hulpmiddelen te ontwikkelen waarmee de onderzoeksgemeenschap gemakkelijk nieuwe benaderingen kan creëren en vergelijken om de stralingsdosis van routinematige CT-scans te verminderen zonder de diagnostische nauwkeurigheid in gevaar te brengen. Tot nu toe heeft dit geleid tot het maken van een bibliotheek van ruwe gegevens van CT-scans van patiënten die onderzoekers kunnen manipuleren om nieuwe benaderingen te testen, en het ontwikkelen van computer-gebaseerde methoden voor het evalueren van nieuwe benaderingen, zodat onderzoekers niet afhankelijk hoeven te zijn van radiologen, wat kostbaar en tijdrovend kan zijn. Met behulp van deze middelen hebben onderzoekers aangetoond dat er aanzienlijke mogelijkheden zijn om de stralingsdosis te verminderen bij CT-onderzoeken van de buik, die behoren tot de CT-onderzoeken met de hoogste dosis die gewoonlijk klinisch worden gebruikt.
Snellere verwerking
Jeffrey Fessler, Universiteit van Michigan
Om de straling te verminderen en toch CT-beelden van goede kwaliteit te produceren, zijn meer geavanceerde methoden nodig om de ruwe gegevens van het CT-systeem te verwerken. Deze geavanceerde methoden, beeldreconstructie-algoritmen genoemd, kunnen ongewenst lange rekentijden vergen, zodat ze momenteel slechts voor sommige patiënten kunnen worden gebruikt. Het doel van dit project is algoritmen te ontwikkelen die snel genoeg zijn om CT-beeldvorming met lage dosis voor elke patiënt te kunnen gebruiken.>
Een geïntegreerde aanpak
Norbert Pelc, Stanford Medical School
In elke fase van het ontwerp van CT-scanners zijn er mogelijkheden om veranderingen aan te brengen die de stralingsdosis verminderen. Omdat deze veranderingen met elkaar in verband staan, is het doel van dit project om een geïntegreerde aanpak te volgen, waarbij benaderingen worden onderzocht als het aanpassen van de foton-tellende detector (het deel van de CT-scanner dat röntgenstraling detecteert), dynamische röntgenbelichting (het aanpassen van de hoeveelheid straling die wordt gebruikt tijdens de duur van een scan), en beeldreconstructiemethoden. Deze zullen worden getest met behulp van een experimenteel tafelsysteem. De onderzoekers denken dat deze gecombineerde strategieën kunnen leiden tot een vermindering van de stralingsdosis met maar liefst 80% in vergelijking met de huidige gebruikelijke systemen, en ook beelden met een hogere resolutie mogelijk kunnen maken.
SparseCT
Ricardo Otazo en Daniel Sodickson, New York University School of Medicine
Onderzoekers aan de New York University School of Medicine, het Brigham and Women’s Hospital en Siemens Healthineers werken samen aan de ontwikkeling van een nieuwe CT-techniek met ultralage doses, SparseCT genaamd. Het belangrijkste idee achter SparseCT is het blokkeren van de meeste röntgenstralen in een CT-scan voordat ze de patiënt bereiken, maar wel op zo’n manier dat alle essentiële beeldinformatie behouden blijft. De aanpak combineert een nieuwe röntgenblokkering met de wiskunde van gecomprimeerde sensing, waarmee beelden kunnen worden gereconstrueerd uit verkleinde datasets. Compression sensing kan worden vergeleken met het filmen van een film met een zeer snelle, maar lage-pixel camera en vervolgens het gebruik van wiskunde om het beeld om te zetten naar hoge-definitie kwaliteit.