Τεχνικές Απεικόνισης: Φυσικοί και γιατροί αναπτύσσουν νέα τεχνική χωρίς ακτινοβολία

Τεχνικές Απεικόνισης: Οι τεχνικές απεικόνισης, όπως η υπολογιστική τομογραφία, η μαγνητική τομογραφία, η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων και ο υπέρηχος, έχουν γίνει απαραίτητες στον ιατρικό κόσμο. Κάθε μέθοδος όχι μόνο ανοίγει μοναδικές γνώσεις για το εσωτερικό των ανθρώπων, αλλά επιτρέπει επίσης στους γιατρούς να βγάλουν συμπεράσματα σχετικά με ελαττώματα ή λειτουργικές διεργασίες στο ανθρώπινο σώμα. Μια ομάδα φυσικών και ιατρών από το Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) πέτυχε τώρα να κατασκευάσει μια άλλη —και χωρίς ακτινοβολία— τεχνολογία απεικόνισης έτοιμη για χρήση σε ανθρώπους. Ονομάζεται απεικόνιση μαγνητικών σωματιδίων (MPI). Με τον φορητό σαρωτή που ανέπτυξαν, είναι δυνατή, μεταξύ άλλων, η οπτικοποίηση δυναμικών διεργασιών στο ανθρώπινο σώμα, όπως η ροή του αίματος. Ο καθηγητής Volker Behr και ο Δρ Πάτρικ Βόγκελ από το Ινστιτούτο Φυσικής του Πανεπιστημίου είναι υπεύθυνοι για αυτή τη μελέτη και έχουν δημοσιεύσει τα αποτελέσματά τους στο περιοδικό Επιστημονικές Αναφορές Scientific Reports.

Μια ευαίσθητη και γρήγορη εναλλακτική

Η απεικόνιση μαγνητικών σωματιδίων είναι μια τεχνική που βασίζεται, όπως υποδηλώνει το όνομα, στην άμεση απεικόνιση μαγνητικών νανοσωματιδίων. Τέτοια νανοσωματίδια δεν υπάρχουν φυσικά στο ανθρώπινο σώμα και πρέπει να χορηγούνται ως δείκτες. «Όπως και με την τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων, η οποία βασίζεται στη χορήγηση ραδιενεργών ουσιών ως δεικτών, αυτή η μέθοδος έχει το μεγάλο πλεονέκτημα ότι είναι ευαίσθητη και γρήγορη χωρίς να «βλέπει» παρεμβολικά σήματα φόντου από ιστό ή οστά», εξηγεί ο Volker Behr. Η απεικόνιση μαγνητικών σωματιδίων MPI δεν βασίζεται στην ανίχνευση ακτίνων γάμμα από έναν ραδιενεργό δείκτη, όπως η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων, αλλά στο σήμα απόκρισης των μαγνητικών νανοσωματιδίων στα μαγνητικά πεδία που αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου. «Σε αυτή τη διαδικασία, η μαγνήτιση των νανοσωματιδίων χειρίζεται ειδικά με τη βοήθεια εξωτερικών μαγνητικών πεδίων, όπου μπορεί να ανιχνευθεί όχι μόνο η παρουσία τους αλλά και η χωρική τους θέση στο ανθρώπινο σώμα», λέει ο φυσικός Πάτρικ Βόγκελ, πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης. Ο σαρωτής iMPI (αριστερά) παρέχει νέες πληροφορίες για το ανθρώπινο σώμα. Ένας μικρός σαρωτής για μεγάλες πληροφορίες

Η ιδέα της απεικόνισης μαγνητικών σωματιδίων MPI δεν είναι νέα.

Ήδη από το 2005, η εταιρεία Philips μπόρεσε να δείξει τις πρώτες εικόνες αυτής της νέας προσέγγισης σε μια μικρή συσκευή επίδειξης, η οποία, ωστόσο, μπορούσε να πάρει δείγματα μόνο μερικών εκατοστών. Και η ανάπτυξη συσκευών κατάλληλων για την εξέταση ανθρώπων αποδείχθηκε πιο δύσκολη από το αναμενόμενο, οδηγώντας σε μεγάλες, βαριές και ακριβές κατασκευές. Το 2018, η ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Volker Behr και τον Patrick Vogel βρήκε έναν νέο τρόπο για να εφαρμόσει τα πολύπλοκα μαγνητικά πεδία που απαιτούνται για την απεικόνιση σε πολύ μικρότερο σχεδιασμό. Σε ένα πολυετές ερευνητικό πρόγραμμα, οι επιστήμονες κατάφεραν να εφαρμόσουν τη νέα ιδέα σε έναν σαρωτή απεικόνισης μαγνητικών σωματιδίων MPI (επεμβατική απεικόνιση μαγνητικού σωματιδίου — iMPI) ειδικά σχεδιασμένο για παρέμβαση. “Ο σαρωτής iMPI μας είναι τόσο μικρός και ελαφρύς που μπορείτε να τον μεταφέρετε σχεδόν οπουδήποτε”, εξηγεί ο Vogel. Οι συγγραφείς επιδεικνύουν εντυπωσιακά αυτή την κινητικότητα του σαρωτή σε μια ταυτόχρονη μέτρηση σε πραγματικό χρόνο σε σύγκριση με μια ειδική συσκευή ακτίνων Χ, η οποία είναι η τυπική συσκευή στην αγγειογραφία στα πανεπιστημιακά νοσοκομεία. Η ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Thorsten Bley και τον Dr. Stefan Herz του Τμήματος Επεμβατικής Ακτινολογίας του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου του Würzburg, η οποία συνόδευε αυτό το έργο από την αρχή, πραγματοποίησε τις μετρήσεις σε ένα ρεαλιστικό αγγειακό φάντασμα και αξιολόγησε τις πρώτες εικόνες. “Αυτό είναι ένα πρώτο σημαντικό βήμα προς την παρέμβαση χωρίς ακτινοβολία. Η απεικόνιση μαγνητικών σωματιδίων MPI έχει τη δυνατότητα να αλλάξει αυτό το πεδίο για τα καλά”, δήλωσε ο Δρ Στέφαν Χερτς, ανώτερος συγγραφέας της δημοσίευσης. Εκτός από περαιτέρω μετρήσεις με τη συσκευή iMPI, οι δύο φυσικοί εργάζονται τώρα για την περαιτέρω ανάπτυξη του σαρωτή τους. Ο κύριος στόχος είναι η βελτίωση της ποιότητας της εικόνας.