Obrazowanie rentgenowskie z efektem kontrastu fazowego w mniejszej skali do zastosowań medycznych i innych
Działanie obrazowania rentgenowskiego tradycyjnie było oparte na zjawisku tłumienia, tj. zmniejszenia wiązki ze względu na jej absorpcję lub odbicie przez tkankę. Jednak wiąże się to z poważnymi wadami, z których najistotniejszą jest brak kontrastu na uzyskanym obrazie. Na przykład w branży medycznej występują trudności z rozróżnieniem poszczególnych typów tkanek miękkich przy użyciu RTG. „Zastosowanie zmian w fazie promieni rentgenowskich zamiast tłumienia umożliwia zwiększenie kontrastu wszystkich szczegółów na obrazie RTG, co z kolei zapewnia możliwość wykrywania cech tradycyjne uznawanych jako «niewidoczne dla RTG»” – mówi profesor Alessandro Olivo, koordynator projektu LABCAXPCI. „Istnieje wiele obszarów, w których ma to kluczowe znaczenie: na przykład w szpitalach w przypadku niektórych zastosowań wyeliminowałoby to konieczność stosowania większego, wolniejszego i droższego sprzętu do rezonansu magnetycznego. To rozwiązanie oferuje najlepsze cechy obu technologii, ponieważ zapewnia czułość na tkanki miękkie porównywalną z rezonansem magnetycznym przy zachowaniu niskiego kosztu, dużej szybkości oraz wysokiej rozdzielczości przestrzennej RTG”. Projekt LABCAXPCI miał na celu przeniesienie tej zaawansowanej technologii RTG z efektem kontrastu fazowego (XPC, X-ray Phase Contrast) z obiektów o wartości 100 milionów euro do standardowych laboratoriów. W przeciwieństwie do wcześniejszych prób, które skupiały się na zapewnieniu większej spójności źródła (co wiązało się z nieuniknionym zmniejszeniem emitowanego strumienia i skutkowało wyjątkowo długim czasem narażenia na jonizujące promieniowanie rentgenowskie), zespół projektu dostosował technologię obrazowania do użytku z niespójnymi źródłami. „Umożliwia to zastosowanie większego ogniska, co automatycznie prowadzi do zwiększenia strumienia” — wyjaśnia prof. Olivo. W porównaniu z tradycyjnymi metodami rentgenowskimi w projekcie LABCAXPCI uzyskano kontrast między tkankami miękkimi – w szczególności dotyczy to niewyraźnych szczegółów guza lub niewielkich uszkodzeń chrząstki. Umożliwia to wizualizację wielu cech, które w przeciwnym razie byłyby niewidoczne, i zwiększenie kontrastu widocznych cech o co najmniej jeden rząd wielkości. „W porównaniu z innymi próbami przeniesienia technologii XPC do laboratoriów zwykle osiągamy krótszy czas ekspozycji i niższe dawki promieniowania. Ponadto używamy systemów obrazowania, które charakteryzują się mniejszą czułością na wibracje otoczenia i mogą być łatwo skalowane do większych pól widzenia” – mówi prof. Olivo. Technologia opracowana w ramach projektu ma szereg potencjalnych zastosowań. Prof. Olivo oczekuje, że ostatecznie stanie się ona metodą in-vivo w dziedzinie obrazowania medycznego w celach diagnostycznych oraz planowania, monitorowania i oceny skuteczności terapii. Zespół opracowuje prototypy do obrazowania próbek w trakcie zabiegu, co może doprowadzić do przekształcenia procedur chirurgicznych, jak również histologii cyfrowej. Obrazowanie przedkliniczne stanowi również kluczowe zastosowanie, ponieważ zależy od niego wiele kampanii opracowywania leków. Oprócz zastosowań medycznych, profesor Instytutu Fizyki Stosowanej z University College London (UCL) rozważa również nieniszczące testy branżowe, skanowanie pod kątem bezpieczeństwa, a nawet specjalistyczne przyrządy naukowe: „Prowadzimy negocjacje z wieloma firmami w celu komercjalizacji technologii w różnych obszarach. W dziedzinie medycyny początkowo będziemy skupiać się na obrazowaniu próbek (do użytku w trakcie zabiegu oraz histologii cyfrowej), a następnie zwiększać skalę do zastosowań przedklinicznych i klinicznych in vivo. Planowane jest również wykorzystanie testowania nieniszczącego oraz testowany jest pierwszy prototyp mający na celu zbadanie możliwości zastosowania w sektorze bezpieczeństwa”. Licencja na technologię jest obecnie własnością firmy Nikon Metrology w wielu obszarach. Oddzielne licencje na obrazowanie przedkliniczne i kliniczne in vivo są obecnie na zaawansowanym etapie negocjacji z innymi firmami, a wspólne badania pilotażowe zostały w niektórych obszarach pomyślnie ukończone.
Słowa kluczowe
LABCAXPCI, RTG, rezonans magnetyczny, tkanki miękkie, synchrotron, XPC, kontrast, obrazowanie kliniczne
