Nueva tecnología para tomografías computarizadas clínicas
Prof. El Dr. Franz Pfeiffer (atrás, a la izquierda), profesor de Física Biomédica, y su equipo han desarrollado un prototipo de un escáner de TC clínico que combina la tecnología de rayos X convencional y de campo oscuro (atrás a la derecha: Dr. Thomas Koehler, al frente a la izquierda: Clemens Schmid, frente a la derecha: Manuel Viermetz). Crédito: Astrid Eckert / TUM
Por primera vez, un equipo de investigadores de la Universidad Técnica de Munich (TUM) integró el método de rayos X de campo oscuro en un escáner CT adecuado para uso clínico. Las imágenes de campo oscuro proporcionan información adicional a las imágenes de rayos X convencionales. Con el nuevo prototipo, ahora es posible producir imágenes tridimensionales de rayos X de campo oscuro.
La tomografía computarizada (TC) es uno de los métodos clínicos más importantes para un diagnóstico rápido y preciso. Mediante la combinación de múltiples imágenes de rayos X, se generan imágenes tridimensionales del paciente.
Con las imágenes de campo oscuro, ahora se puede acceder a información adicional sobre estructuras de tejido fino, en particular en el pulmón. Hasta ahora, los desafíos técnicos han impedido la integración de esta nueva tecnología en los escáneres CT clínicos para examinar a los pacientes.
Un equipo de investigadores que trabaja con Franz Pfeiffer, profesor de física biomédica y director del Instituto de Ingeniería Biomédica de Múnich en TUM, ha desarrollado un escáner CT que combina ambas tecnologías de rayos X.
«Por primera vez, demostramos que la tecnología de rayos X de campo oscuro también se puede integrar en un escáner CT clínico. Aunque esta tecnología se encuentra en sus primeras etapas, los estudios preclínicos con ratones han demostrado claros beneficios de las tomografías computarizadas de campo oscuro, especialmente para capturar imágenes del tejido pulmonar», dice Franz Pfeiffer, quien dirigió el estudio.
El nuevo prototipo de TC ya se ha utilizado con éxito con un tórax fantasma, un modelo de la parte superior del cuerpo humano, y es lo suficientemente grande para las aplicaciones previstas con pacientes reales.
Prof. Dr. Franz Pfeiffer con el campo oscuro escáner de tomografía computarizada. Crédito: Astrid Eckert / TUM
Imágenes de rayos X convencionales
Con el equipo de rayos X convencional, los rayos X son atenuados por el tejido intermedio a medida que viajan desde la fuente hasta el detector. Este efecto se utiliza para producir imágenes basadas en los distintos grados de atenuación asociados con diferentes tipos de tejidos y estructuras. Es por eso que los huesos y estructuras similares, que tienen un efecto atenuante más fuerte, aparecen blancos en las radiografías, mientras que los tipos de tejido más transparentes, como el pulmón, producen imágenes más oscuras.
Imágenes de rayos X de campo oscuro
Las imágenes de campo oscuro, por el contrario, hacen uso de la dispersión de ángulo pequeño de los rayos X. Cuando los rayos X interactúan con materiales de diferentes densidades, como la interfaz entre el tejido pulmonar y el aire, se dispersan. El análisis de este efecto de dispersión proporciona información adicional sobre estructuras de tejido muy finas, que de otro modo no serían accesibles con imágenes de rayos X convencionales.
Tecnología de rejilla para imágenes de campo oscuro
Para detectar la dispersión de la radiación de rayos X, se requiere un conjunto de tres rejillas ópticas. Se colocan entre la fuente de rayos X y el detector. Cuando los rayos X pasan a través de estas rejillas, se produce un patrón característico en el detector. Cuando se coloca una muestra o una persona en la trayectoria del haz, este patrón característico cambia. Estas desviaciones se utilizan luego para analizar la estructura de la muestra o el tejido de la persona.
El Prof. Dr. Franz Pfeiffer (atrás, izquierda), profesor de Física Biomédica, y su equipo han desarrollado un prototipo de un escáner CT clínico que combina la tecnología de rayos X convencional y de campo oscuro (atrás a la derecha: Dr. Thomas Koehler, al frente a la izquierda: Clemens Schmid, al frente a la derecha: Manuel Viermetz). Crédito: Astrid Eckert / TUM
Nuevo hardware y software para TC de campo oscuro
La implementación del método de campo oscuro en un escáner de TC de tamaño humano plantea varios desafíos técnicos. Hasta ahora, esto ha limitado los dispositivos de TC de campo oscuro a una escala mucho menor de la que se necesitaría para pacientes humanos. Aparte del tamaño, la rápida rotación de la unidad de escaneo también crea dificultades especiales para el diseño técnico.
La unidad de exploración de los escáneres CT, conocida como pórtico, gira a velocidades muy altas. Esto provoca vibraciones que afectan a los componentes finamente ajustados en el interior del dispositivo. Sobre la base de un análisis detallado de estas vibraciones, el equipo pudo utilizarlas para implementar el cambio requerido entre las rejillas necesarias para la obtención de imágenes de campo oscuro. Para analizar los escaneos, desarrollaron nuevos algoritmos para filtrar los efectos de vibración basados en escaneos de referencia.
Información adicional para diagnósticos clínicos
«Con el prototipo de TC de campo oscuro, podemos capturar imágenes de rayos X convencionales y de campo oscuro en un solo escaneo. Esto arroja información adicional que podría usarse en el futuro no solo para diagnosticar enfermedades pulmonares, sino también para diferenciar entre varios tipos de cálculos renales y depósitos de tejido», dice Manuel Viermetz, uno de los dos primeros autores del estudio. Como próximo paso, los investigadores planean optimizar aún más el prototipo de TC de campo oscuro y prepararse para las primeras exploraciones de pacientes humanos.
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La tecnología de rayos X de campo oscuro mejora el diagnóstico de enfermedades pulmonares Más información: Manuel Viermetz et al, La tomografía computarizada de campo oscuro alcanza la escala humana, Actas de la National Academia de Ciencias (2022). DOI: 10.1073/pnas.2118799119 Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Universidad Técnica de Múnich Cita: Nueva tecnología para tomografías computarizadas clínicas (2022) , 8 de febrero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-technology-clinical-ct-scans.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.