Nowa technologia obrazowania medycznego opracowana przez naukowców z Keck School of Medicine of USC oraz California Institute of Technology (Caltech) może w najbliższych latach znacząco zmienić sposób diagnozowania wielu chorób. Badanie typu proof-of-concept, sfinansowane przez National Institutes of Health (NIH) i opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature Biomedical Engineering, pokazuje, że możliwe jest szybkie, nieinwazyjne i trójwymiarowe obrazowanie ludzkiego ciała — od głowy aż po stopy — bez użycia promieniowania jonizującego czy silnych magnesów, charakterystycznych dla rezonansu magnetycznego.
Przełom w diagnostyce obrazowej
Obrazowanie medyczne jest jednym z fundamentów współczesnej medycyny. Lekarze opierają się na nim w diagnostyce urazów, nowotworów, chorób neurologicznych, naczyniowych i przewlekłych. Jednak obecnie stosowane metody — ultrasonografia (USG), rentgen, tomografia komputerowa (CT) oraz rezonans magnetyczny (MRI) — mają istotne ograniczenia. Należą do nich wysokie koszty, długi czas badania, ograniczone pole widzenia oraz ryzyko związane z promieniowaniem lub przeciwwskazaniami do badania MRI.
Nowa technologia obrazowania medycznego opracowana przez zespół USC–Caltech ma na celu rozwiązanie wielu z tych problemów jednocześnie. System łączy rotacyjną tomografię ultradźwiękową (RUST) z tomografią fotoakustyczną (PAT), tworząc nową platformę nazwaną RUS-PAT.
Jak działa RUS-PAT?
W klasycznym badaniu USG wykorzystywany jest pojedynczy przetwornik, który generuje dwuwymiarowy obraz. W systemie RUS-PAT zastosowano łuk wielu detektorów, które obracają się wokół badanego obszaru i tworzą trójwymiarowy, objętościowy obraz tkanek. To właśnie element RUST.
Równocześnie wykorzystywana jest technologia fotoakustyczna. Krótki impuls światła laserowego jest kierowany do tkanek, gdzie zostaje pochłonięty przez hemoglobinę zawartą w krwi. Pochłonięcie światła powoduje mikroskopijne drgania, które generują fale ultradźwiękowe. Te sygnały są następnie rejestrowane przez te same detektory, co pozwala stworzyć dokładny obraz naczyń krwionośnych.
Dzięki połączeniu obu metod możliwe jest jednoczesne obrazowanie struktury tkanek oraz układu naczyniowego, co do tej pory wymagało kilku oddzielnych badań.
Szybkość, bezpieczeństwo i zakres obrazowania
Jednym z największych atutów tej nowej technologii jest czas badania. Jak wykazano w badaniach, system RUS-PAT potrafi zeskanować obszar o szerokości do 10 centymetrów w czasie około 10 sekund. To ogromna przewaga nad rezonansem magnetycznym, który często wymaga kilkudziesięciu minut.
Co istotne, technologia ta:
- nie wykorzystuje promieniowania jonizującego,
- nie wymaga stosowania silnych magnesów,
- jest potencjalnie tańsza w budowie i eksploatacji niż MRI,
- może być łatwiejsza do wdrożenia w mniejszych placówkach medycznych.
Szerokie zastosowanie kliniczne
W badaniu naukowcy przetestowali nową technologię obrazowania medycznego na różnych częściach ciała: mózgu, piersi, dłoni oraz stopie. Obrazowanie mózgu wykonano u pacjentów z urazami czaszkowo-mózgowymi, którzy przechodzili zabiegi chirurgiczne wymagające czasowego usunięcia fragmentu kości czaszki.
Potencjalne zastosowania kliniczne obejmują m.in.:
- diagnostykę udarów i urazów mózgu,
- wczesne wykrywanie nowotworów piersi,
- ocenę chorób naczyniowych,
- monitorowanie powikłań stopy cukrzycowej,
- planowanie leczenia spersonalizowanego.
Eksperci podkreślają, że szczególnie duże znaczenie może mieć szybkie i tanie obrazowanie kończyn dolnych u pacjentów z cukrzycą, u których wczesne wykrycie problemów naczyniowych może zapobiec amputacjom.
Wyzwania i dalszy rozwój
Mimo ogromnego potencjału, technologia RUS-PAT nie jest jeszcze gotowa do powszechnego zastosowania klinicznego. Jednym z głównych wyzwań pozostaje obrazowanie mózgu przez nienaruszoną czaszkę, która zniekształca fale ultradźwiękowe. Zespół badawczy pracuje obecnie nad rozwiązaniami technicznymi, w tym nad modyfikacją częstotliwości ultradźwięków.
Naukowcy podkreślają jednak, że jest to kluczowy krok w kierunku nowej generacji diagnostyki obrazowej, która może znacząco zwiększyć dostępność zaawansowanych badań medycznych na całym świecie.
Źródło: New 3D imaging system could address limitations of MRI, CT and ultrasound
To też może Cię zainteresować: