Rewolucyjna technologia obrazowania zapewnia wyraźniejsze obrazy nowotworów

Multidyscyplinarny zespół kierowany przez adiunkta matematyki Sofika Roya na Uniwersytecie Teksasu w Arlington ma misję udoskonalenia obrazowania medycznego przy użyciu nowej techniki zwanej kwantową tomografią fotoakustyczną (QPAT).

QPAT to metoda obrazowania, która łączy w sobie ultrasonografię – technikę obrazowania wykorzystującą fale dźwiękowe do wizualizacji cech wnętrza ciała oraz tomografię optyczną. Wykorzystuje dane dotyczące natężenia fal dźwiękowych mierzone na powierzchni ciała za pomocą skanera składającego się z detektorów fal dźwiękowych. Umożliwia to opracowanie obrazów różnych właściwości optycznych tkanki, takich jak absorpcja i dyfuzja, co może dostarczyć ważnych informacji dotyczących lokalizacji i stadium tkanki nowotworowej.

„QPAT ma ogromne możliwości, ponieważ wykorzystuje informacje z dwóch rodzajów technik obrazowania i może zapewnić obrazy wysokiej jakości. Może nam powiedzieć więcej o tym, co dzieje się pod skórą” – powiedział Roy. „Dzięki dostarczaniu lepszych obrazów lekarze będą mogli stawiać dokładniejsze diagnozy w krótszym czasie. Powinno to zmniejszyć niepokój pacjentów, a także zmniejszyć koszty sektora opieki zdrowotnej poprzez zmniejszenie konieczności powtarzania badań.”

Jednym z głównych wyzwań w rozwoju QPAT jest brak odpowiednich pomiarów ultrasonograficznych powierzchni ciała, co może prowadzić do znacznego obniżenia jakości obrazu i prowadzić do niedokładnej diagnostyki nowotworów. Aby obejść ten problem, główny badacz Roy i jego interdyscyplinarny zespół — w skład którego wchodzi główny statystyk Suvra Pal i radiologowie — otrzymali grant w wysokości 190 000 dolarów od National Science Foundation na opracowanie i znaczne ulepszenie techniki obrazowania QPAT.

Zespół wykorzysta nowatorskie połączenie teorii gier, statystycznej analizy wrażliwości i optymalnych metod kontroli bez gradientów, aby pomóc w uzupełnieniu brakujących pomiarów fal dźwiękowych oraz ustabilizowaniu i ponownej kalibracji algorytmów obliczeniowych w celu zapewnienia obrazów o wysokim kontraście i wysokiej rozdzielczości.

„Mamy nadzieję ułatwić bezpieczne rozpoczęcie badań obrazowych na ludziach przy użyciu QPAT” – powiedział Roy. „Naszym ostatecznym celem jest pomoc pacjentom w wyzdrowieniu i uzyskaniu dokładniejszych obrazów w krótszym czasie. Ulepszone skany powinny pomóc klinicystom i pacjentom w podejmowaniu lepszych decyzji dotyczących leczenia. Wiemy, że w przyszłości przełoży się to na lepsze wyniki, mniejszą liczbę pacjentów niepokój i że jest to bardzo opłacalne.”