Naukowcy z Keck School of Medicine of USC we współpracy z inżynierami z California Institute of Technology (Caltech) opracowali nowatorski, nieinwazyjny system obrazowania 3D. Może wypełnić istotne luki pozostawione przez rezonans magnetyczny (MRI), tomografię komputerową (CT) i klasyczne USG.
Nowa technologia pozwala w zaledwie kilkanaście sekund uzyskać trójwymiarowy obraz tkanek oraz naczyń krwionośnych na dużym obszarze ciała. Bez użycia promieniowania jonizującego i bez silnych pól magnetycznych. Wyniki badań właśnie opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Nature Biomedical Engineering.
Ograniczenia MRI, CT i USG wciąż są poważnym problemem
Obrazowanie medyczne jest jednym z fundamentów współczesnej medycyny – od diagnostyki urazów i nowotworów, przez choroby neurologiczne, aż po schorzenia przewlekłe. Każda z obecnie stosowanych metod ma jednak swoje wady:
- MRI – wysokie koszty, długi czas badania i ograniczona dostępność
- CT i RTG – ekspozycja pacjenta na promieniowanie
- USG – ograniczona głębokość i rozdzielczość obrazów
Jak podkreślają autorzy badania, właśnie te bariery stały się impulsem do opracowania nowego podejścia.
– Nie da się przecenić znaczenia obrazowania medycznego w praktyce klinicznej. Zidentyfikowaliśmy kluczowe ograniczenia obecnych technologii i zaprojektowaliśmy system, który je omija – mówi Charles Liu, profesor klinicznej chirurgii neurologicznej, urologii i chirurgii w Keck School of Medicine, dyrektor USC Neurorestoration Center i współautor nowego rozwiązania.
RUS-PAT – połączenie ultradźwięków i fotoakustyki
Nowa platforma, nazwana RUS-PAT, łączy dwie techniki tzw. rotacyjną tomografię ultradźwiękową (RUST) z tomografię fotoakustyczną (PAT).
W przeciwieństwie do klasycznego USG, RUST wykorzystuje łuk detektorów, które umożliwiają rekonstrukcję pełnego obrazu 3D tkanek. Z kolei PAT polega na oświetlaniu badanego obszaru impulsem lasera. Pochłonięta przez hemoglobinę energia generuje fale ultradźwiękowe, pozwalające dokładnie odwzorować sieć naczyń krwionośnych.
Efekt? Jednoczesne obrazowanie struktury tkanek i układu naczyniowego w jednym, szybkim badaniu.
Obrazowanie całego obszaru w około 10 sekund
W badaniu pilotażowym naukowcy przetestowali system na różnych częściach ciała: mózgu, piersi, dłoni i stopach.
W przypadku mózgu obrazowanie przeprowadzono u pacjentów z urazami czaszkowo-mózgowymi, u których tymczasowo usunięto fragment kości czaszki. System był w stanie zobrazować obszar o szerokości do 10 cm w czasie około 10 sekund, zachowując wysoką rozdzielczość.
Szeroki potencjał kliniczny nowej technologii
Zastosowania RUS-PAT mogą objąć wiele obszarów medycyny:
- neurologię (udar, urazy mózgu, choroby neurodegeneracyjne)
- onkologię (m.in. diagnostykę raka piersi)
- chirurgię naczyniową
- diabetologię i leczenie stopy cukrzycowej
Szczególnie obiecujące jest tanie i szybkie obrazowanie kończyn dolnych, które może pomóc w wykrywaniu zagrożonych amputacją tkanek u pacjentów z cukrzycą i chorobami naczyń.
Wyzwania przed wdrożeniem klinicznym
Choć wyniki są bardzo obiecujące, technologia nie jest jeszcze gotowa do rutynowego użycia w szpitalach. Największym wyzwaniem pozostaje ludzka czaszka, która zniekształca sygnały ultradźwiękowe i utrudnia precyzyjne obrazowanie mózgu.
Zespół z Caltech pracuje już nad rozwiązaniami, m.in. nad optymalizacją częstotliwości ultradźwięków oraz poprawą powtarzalności jakości obrazów.
– To wczesne, ale niezwykle ważne badanie dowodowe. Pokazuje, że RUS-PAT potrafi generować klinicznie użyteczne obrazy wielu części ciała – podsumowuje prof. Liu.
Czy to przyszłość diagnostyki obrazowej?
Jeśli dalsze badania potwierdzą skuteczność RUS-PAT, nowa technologia może stać się realną alternatywą dla drogich i czasochłonnych metod, takich jak MRI czy CT – szczególnie w diagnostyce przesiewowej i medycynie spersonalizowanej.
Foto: Grok/AI.