8 listopada 2019 – Korzystając z przełomowej technologii, naukowcy z University of Maryland, Baltimore County (UMBC) i University of Baltimore (UMB) testują nową metodę obrazowania rentgenowskiego, która wykorzystuje kolor do identyfikacji mikrozłamań w kościach. Mikropęknięcia były wcześniej niemożliwe do zauważenia przy użyciu standardowego obrazowania rentgenowskiego. Ustalenia związane z tym postępem w kolorowym (spektralnym) obrazowaniu CT (tomografia komputerowa) zostały opublikowane w Advanced Functional Materials.

Od czasu odkrycia promieniowania rentgenowskiego w 1895 roku, podstawy tej technologii pozostają niezmienne. Lekarze i naukowcy używają ich do oglądania gęstych materiałów, takich jak kości, ale możliwości technologii były ograniczone. Dr Dipanjan Pan, profesor inżynierii chemicznej, biochemicznej i środowiskowej UMBC oraz profesor radiologii UMB, jest autorem tego nowego badania. Patrząc w przyszłość na następną generację technologii rentgenowskiej, zapytał: „Jak możemy wykryć mikropęknięcia kości, coś, co nie jest widoczne przy użyciu obrazowania rentgenowskiego?”

Pan wyjaśnia, że aby zbadać to pytanie, jego laboratorium opracowało nanocząstki, które nawigują i przyczepiają się specjalnie do obszarów, w których występują mikropęknięcia. Lubi nazywać je „cząsteczkami GPS”. Badania te rozpoczęto na Uniwersytecie Illinois Urbana-Champaign. Naukowcy zaprogramowali cząsteczki tak, aby przyczepiały się do właściwego obszaru mikropęknięcia. Kiedy cząsteczki przyczepią się do mikropęknięć, pozostają tam, co jest kluczowe dla procesu obrazowania.

Cząsteczki zawierają pierwiastek hafn. Nowa technika oparta na promieniowaniu rentgenowskim opracowana przez nowozelandzką firmę MARS wykonuje następnie zdjęcia CT ciała, a cząstki hafnu pojawiają się w kolorze. Zapewnia to bardzo wyraźny obraz tego, gdzie znajdują się mikropęknięcia kości.

Hafn jest używany, ponieważ jego skład sprawia, że jest wykrywalny dla promieniowania rentgenowskiego, generując sygnał, który może być następnie użyty do obrazowania pęknięć. Laboratorium Pana wykazało, że hafn jest wystarczająco stabilny, aby być stosowany w badaniach z udziałem żywych stworzeń i może być bezpiecznie wydalany z organizmu. Laboratorium nie rozpoczęło jeszcze testów na ludziach, ale technologia do tego może być dostępna już w 2020 roku.

Jeśli chodzi o inne zastosowania dla spektralnego obrazowania CT z tym przełomem hafnu, badania sugerują, że ta metodologia może być używana do wykrywania znacznie poważniejszych problemów. Na przykład, w celu ustalenia, czy dana osoba ma blokadę w sercu, lekarze często będą wykonywać test stresu w celu wykrycia nieprawidłowości, co wiąże się ze znacznym ryzykiem. Pewnego dnia w niedalekiej przyszłości lekarze mogą być w stanie używać spektralnej tomografii komputerowej do określenia, czy istnieje blokada w narządach.

„Zwykła tomografia komputerowa nie ma kontrastu tkanek miękkich. Nie może powiedzieć, gdzie znajdują się naczynia krwionośne. Spektralna tomografia komputerowa może pomóc rozwiązać ten problem” – wyjaśnia Pan. Zauważa on, że chociaż potrzeba więcej badań, aby zacząć używać spektralnej TK w ten sposób, przewiduje, że będzie to „wspaniałe” nowe narzędzie dla radiologów. Fatemeh Ostadhossein, doktorantka, która niedawno ukończyła studia w laboratorium Pana, była pierwszą autorką tego badania.