November 8, 2019 – Med hjälp av banbrytande teknik testar forskare vid University of Maryland, Baltimore County (UMBC) och University of Baltimore (UMB) en ny metod för röntgenbilder som med hjälp av färg identifierar mikrofrakturer i ben. Mikrofrakturer har tidigare varit omöjliga att se med hjälp av standardröntgenbilder. Resultaten i samband med detta framsteg inom färg (spektral) CT (datortomografi)-avbildning publiceras i Advanced Functional Materials.

Sedan upptäckten av röntgenstrålar 1895 har grunderna för tekniken förblivit oförändrade. Läkare och forskare använder dem för att se täta material, som ben, men teknikens möjligheter har varit begränsade. Dipanjan Pan, doktor, professor i kemisk, biokemisk och miljöteknik vid UMBC och professor i radiologi vid UMB, är motsvarande författare till den nya studien. Med tanke på nästa generations röntgenteknik frågade han sig: ”Hur kan vi upptäcka en mikrospricka i benet, något som inte är synligt med hjälp av röntgenbilder?”

Pan förklarar att för att undersöka denna fråga utvecklade hans labb nanopartiklar som navigerar och fäster specifikt vid områden där det finns mikrosprickor. Han kallar dem för ”GPS-partiklar”. De började bedriva denna forskning vid University of Illinois Urbana-Champaign. Forskarna har programmerat partiklarna så att de fastnar på rätt område i mikrosprickan. När partiklarna väl har fäst sig vid mikrosprickor stannar de kvar där, vilket är avgörande för avbildningsprocessen.

Partiklarna innehåller grundämnet hafnium. En ny röntgenbaserad teknik som utvecklats av ett nyzeeländskt företag MARS tar sedan datortomografiska bilder av kroppen och hafniumpartiklarna framträder i färg. Detta ger en mycket tydlig bild av var mikrosprickorna i benet finns.

Hafnium används eftersom dess sammansättning gör att det kan upptäckas av röntgenstrålar, vilket genererar en signal som sedan kan användas för att avbilda sprickorna. Pans labb visade att hafnium är tillräckligt stabilt för att användas i tester med levande varelser och att det kan utsöndras säkert från kroppen. Laboratoriet har ännu inte börjat testa på människor, men tekniken för att göra det kan vara tillgänglig så snart som 2020.

När det gäller andra tillämpningar för spektral CT-avbildning med detta hafniumgenombrott tyder forskningen på att denna metodik skulle kunna användas för att upptäcka mycket allvarligare problem. För att till exempel avgöra om en person har en blockering i hjärtat utför läkare ofta ett stresstest för att upptäcka avvikelser, vilket är förenat med en betydande risk. En dag i en nära framtid kan läkare kanske använda spektral CT för att avgöra om det finns en blockering i organ.

”Vanlig CT har ingen kontrast för mjuka vävnader. Den kan inte tala om var blodkärlen finns. Spektral CT kan hjälpa till att lösa det problemet”, förklarade Pan. Han konstaterar att även om det krävs mer forskning för att börja använda spektral CT på detta sätt, räknar han med att det kommer att bli ett ”fantastiskt” nytt verktyg för radiologer. Fatemeh Ostadhossein, Ph.D., en nyutexaminerad doktorand från Pan-laboratoriet, var försteförfattare till den här studien.