Les nouvelles technologies développées par des chercheurs de l'Université de Houston pourraient révolutionner l'imagerie médicale et conduire à des alternatives plus rapides, plus précises et plus rentables aux méthodes de diagnostic traditionnelles.
Pendant des années, les médecins se sont appuyés sur les rayons X 2D conventionnels pour diagnostiquer les fractures osseuses courantes, mais de petites ruptures ou des dommages aux tissus mous comme les cancers ne sont souvent pas détectés. Les analyses IRM plus coûteuses et plus chronométrées ne conviennent pas toujours à ces tâches dans ces paramètres de détection ou de dépistage. Maintenant, Mini Das, professeur Moores au UH's College of Natural Sciences and Mathematics et Cullen College of Engineering, a développé une solution 3D.
Dans un article présenté sur la couverture du Journal of Medical Imaging, DAS explique comment les détecteurs de comptage de photons ainsi que de nouveaux algorithmes permettent une visualisation 3D plus précise de différents tissus et agents de contraste en capturant simultanément des rayons X à plusieurs niveaux d'énergie, ce qui aide à différencier simultané Matériaux à l'intérieur du corps.
À l'heure actuelle, les rayons X utilisés dans les cliniques médicales et autres industries collectent des photons entrants dans leur ensemble, semblables à la façon dont la lumière blanche contient toutes les couleurs, mais elles ne sont pas séparées. Ainsi, bien qu'ils puissent montrer des différences de densité – comme la distinction entre l'os et les tissus mous – ils ne peuvent pas nous dire exactement quels matériaux sont présents. «
Mini Das, professeur Moores au UH's College of Natural Sciences and Mathematics et Cullen College of Engineering
Les détecteurs de comptage de photons développés par l'équipe de DAS à UH peuvent séparer les photons à rayons X par leurs niveaux d'énergie, similaire à la façon dont un prisme divise la lumière blanche en différentes couleurs – et ils peuvent aider à identifier des matériaux spécifiques, tels que la distinction entre l'aluminium, le plastique, l'iode ou d'autres agents de contraste comme le gadolinium utilisé dans l'imagerie médicale.
« Cela pourrait améliorer la détection du cancer, par exemple », explique Das. « Si vous injectez deux agents de contraste différents – un ciblant une tumeur et une autre inflammation ciblant – vous pouvez voir où chacun s'accumule. En ce moment, nous pouvons voir des zones brillantes dans une image, mais nous ne pouvons pas toujours dire ce qu'ils sont. La technologie nous donnerait une analyse quantitative beaucoup plus claire.
Cependant, même avec cette détection avancée, certains matériaux ont des propriétés de rayons X similaires, donc distinguer plus de deux ou trois à la fois peut être un défi. Ceci est également amplifié en raison d'erreurs dans les détecteurs car ils séparent les photons par énergie. Mais DAS travaille sur une solution à ce problème.
« Nous avons développé une méthode qui compense ces distorsions de détecteur en calibrant le détecteur à l'aide de matériaux connus », explique Das. « Une fois corrigé, nous pouvons utiliser les données avec le nouvel algorithme proposé, pour une décomposition précise des matériaux – décomposant une image en matériaux de composants. Nous le faisons dans une solution en plusieurs étapes à partir des mêmes données CT collectées en améliorant la précision. »
Avant que les détecteurs puissent être largement utilisés, il reste encore beaucoup de travail à faire. Mais DAS dit que son équipe travaille avec des partenaires de l'industrie en Europe pour développer des versions plus importantes de ces nouveaux détecteurs et optimiser leurs performances.
« Nous sommes toujours en phase de recherche et développement », explique Das. « À l'heure actuelle, les détecteurs sont petits et nous devons affiner leur précision de mesure. Mais une fois que nous résouons ces défis, nous pouvons commencer à tester dans des contextes médicaux et industriels réels. Il existe de nombreuses autres applications potentielles pour cette technologie, y compris dans Imagerie des matériaux, balayage des bagages pour la sécurité, l'imagerie pour la géophysique et l'imagerie micro et nano-électronique – c'est très prometteur. «
Auparavant, le DAS a abordé un problème centenaire dans un autre domaine innovant lié à l'exploration de la nature des vagues des rayons X pour améliorer considérablement le contraste des matériaux souples. Cette recherche a été présentée dans la prestigieuse revue scientifique Optica présentée dans la prestigieuse revue scientifique Optica l'année dernière.
Les recherches de DAS sont financées par plusieurs agences, notamment NSF, CDMRP et NIH. Le dernier financement de l'Institut national de l'imagerie biomédicale et de la bio-ingénierie vise à développer un micro-CT à faible dose qui utilise plusieurs nouveaux mécanismes de contraste, réduisant ainsi la dose de rayonnement et le temps d'imagerie qui continue d'être un problème important.
