Credit: John Boone, UC Davis
Dedykowany skaner CT piersi: NIBIB finansuje badania nad stworzeniem dedykowanego tomografu komputerowego piersi, który umożliwia obrazowanie piersi w 3D i może pomóc radiologom w wykrywaniu trudnych do znalezienia guzów. Skaner ten wytwarza dawkę promieniowania porównywalną z dawką standardowego mammogramu rentgenowskiego i nie wymaga uciskania piersi. W tomografie komputerowym piersi kobieta leży na leżąco na specjalnie zaprojektowanym dużym stole, a jej pierś jest zawieszona w specjalnym otworze w łożu skanera. Skaner obraca się wokół piersi, nie przechodząc przez klatkę piersiową, co zmniejsza promieniowanie, które zostałoby dostarczone do klatki piersiowej w konwencjonalnym tomografie komputerowym. Posłuchaj podcastu na temat skanera.
Zmniejszenie promieniowania podczas rutynowej tomografii komputerowej: NIBIB ogłosiło zaproszenie dla naukowców do zgłaszania przełomowych pomysłów, które pomogą radykalnie zmniejszyć ilość promieniowania stosowanego w tomografii komputerowej. Dzięki tej nowej możliwości finansowania rozpoczęto pięć nowych projektów, reprezentujących kreatywne, innowacyjne i interdyscyplinarne podejścia, które w innym przypadku nie zostałyby sfinansowane. Więcej na ich temat można przeczytać poniżej:
Obrazowanie dostosowane do potrzeb klienta
Web Stayman, Uniwersytet Johnsa Hopkinsa
Ilość promieniowania wymagana do wykonania tomografii komputerowej zależy od wielu zmiennych, w tym od wielkości pacjenta, skanowanej części ciała i zadania diagnostycznego. Na przykład mniejsi pacjenci wymagają mniejszej dawki promieniowania niż więksi, a skanowanie gęstszych części ciała, takich jak tkanka miękka w pobliżu miednicy, wymaga więcej promieniowania niż skanowanie płuc. Ponadto, zadania diagnostyczne wymagające dużej wyrazistości obrazu, takie jak zlokalizowanie słabo widocznego guza, wymagają zazwyczaj większej dawki promieniowania. Celem tego projektu jest zmodyfikowanie zarówno sprzętu, jak i oprogramowania nowoczesnych systemów TK, tak aby urządzenie mogło dostosowywać kształt, położenie i natężenie wiązki promieniowania rentgenowskiego do konkretnego scenariusza obrazowania. Badania wykorzystują modele anatomiczne specyficzne dla danego pacjenta oraz matematyczne modele wydajności obrazowania w celu kierowania promieniowania rentgenowskiego tam, gdzie jest ono potrzebne, a w konsekwencji unikania lub ograniczania ekspozycji na promieniowanie rentgenowskie tam, gdzie nie jest ono potrzebne. Pomoże to zmaksymalizować wydajność obrazowania dla określonych zadań diagnostycznych przy jednoczesnym zminimalizowaniu ekspozycji na promieniowanie.
Konstruowanie narzędzi dla badaczy
Cynthia McCollough, Mayo Clinic
Celem tej pracy jest opracowanie zasobów umożliwiających społeczności badawczej łatwe tworzenie i porównywanie nowych podejść do zmniejszania dawki promieniowania w rutynowych badaniach tomografii komputerowej bez uszczerbku dla dokładności diagnostycznej. Dotychczas wymagało to stworzenia biblioteki surowych danych z tomografii komputerowej pacjentów, którymi badacze mogą manipulować w celu testowania nowych metod, oraz opracowania komputerowych metod oceny nowych metod, tak aby badacze nie musieli polegać na radiologach, co może być kosztowne i czasochłonne. Korzystając z tych atutów, badacze wykazali, że istnieje znaczny potencjał redukcji dawki promieniowania w badaniach TK jamy brzusznej, które należą do badań TK o najwyższej dawce promieniowania, powszechnie stosowanych w praktyce klinicznej.
Szybsze przetwarzanie
Jeffrey Fessler, Uniwersytet Michigan
Aby ograniczyć promieniowanie, a jednocześnie uzyskać obrazy TK dobrej jakości, potrzebne są bardziej zaawansowane metody przetwarzania surowych danych z systemu TK. Te zaawansowane metody, zwane algorytmami rekonstrukcji obrazu, mogą wymagać niepożądanie długich czasów obliczeń, dlatego obecnie można je stosować tylko u niektórych pacjentów. Celem tego projektu jest opracowanie algorytmów, które będą wystarczająco szybkie, aby umożliwić stosowanie niskodawkowego obrazowania TK u każdego pacjenta.>
Podejście zintegrowane
Norbert Pelc, Stanford Medical School
Na każdym etapie projektowania tomografów komputerowych istnieją możliwości wprowadzenia zmian zmniejszających dawkę promieniowania. Ponieważ zmiany te są wzajemnie powiązane, celem tego projektu jest przyjęcie zintegrowanego podejścia, polegającego na zbadaniu takich metod, jak modyfikacja detektora zliczającego fotony (części tomografu, która wykrywa promieniowanie rentgenowskie), dynamiczne oświetlenie rentgenowskie (dostosowywanie ilości promieniowania wykorzystywanego w trakcie skanowania) oraz metody rekonstrukcji obrazu. Zostaną one przetestowane przy użyciu stołowego systemu eksperymentalnego. Naukowcy są przekonani, że te połączone strategie mogą doprowadzić do zmniejszenia dawki promieniowania nawet o 80% w porównaniu z dzisiejszymi typowymi systemami, a także umożliwić uzyskanie obrazów o wyższej rozdzielczości.
SparseCT
Ricardo Otazo i Daniel Sodickson, New York University School of Medicine
Inwestorzy z New York University School of Medicine, Brigham and Women’s Hospital oraz Siemens Healthineers pracują wspólnie nad opracowaniem nowej techniki tomografii komputerowej o ultraniskiej dawce promieniowania, zwanej SparseCT. Głównym założeniem SparseCT jest zablokowanie większości promieniowania rentgenowskiego w tomografii komputerowej zanim dotrze ono do pacjenta, ale w taki sposób, aby zachować wszystkie istotne informacje o obrazie. Podejście to łączy nowe urządzenie blokujące promieniowanie rentgenowskie z matematyką kompresji danych, która umożliwia rekonstrukcję obrazów na podstawie zredukowanych zbiorów danych. Sensorykę kompresji można porównać do filmowania filmu bardzo szybką, ale niskopikselową kamerą, a następnie wykorzystania matematyki do przekształcenia obrazu do jakości high-definition.