Создана технология трехмерной полихромной рентгеновской диагностики: что умеет новый диагностический 3D сканер?

Во многих направлениях медицинской диагностики рентгенография была, есть и еще долго будет одним из основных источников объективных данных о состоянии различных органов организма человека. И врачи, привыкшие анализировать двумерные черно-белые рентгеновские снимки, вряд ли могли представить себе, что возможен исследовательский аппарат, позволяющий визуализировать трехмерные «конструкции» отдельных анатомических областей, да еще и в многоцветной «подаче». Но вот именно такой аппарат изобретен в Новой Зеландии в ходе выполнения работ по программе MARS (Medipix All Resolution System).
Разработка медицинского диагностического 3D-сканера выполнена группой ученых Университета Кентербери и Университета Отаго при участии специалистов Новозеландского офиса международной организации MedTech и инженеров компании MARS Bio-Imaging (на первом этапе проекта использовался сканер компьютерной томографии, предоставленный одним из крупнейших в мире производителей диагностических медицинских комплексов - GE Healthcare).

 Как известно, принцип работы традиционных рентген-аппаратов состоит в фиксации интенсивности рентгеновских лучей после их прохождения через ткани организма человека на рентгеновской фотопленке. При этом мягкие ткани (мышц, сердца, печени, кишечника и других органов) отображаются на монохромном снимке в «темных тонах», а твердые (кости, хрящи, зубы) - в светлых. Принцип же работы «полихромного» 3D-сканера основан на технологии спектральной молекулярной визуализации, которая заключается в измерении величины затухания рентгеновского излучения нескольких (заданных) длин волн после их прохождения через различные вещества.

Для реализации этой технологии в инновационном аппарате применены две микросхемы Medipix3 (это устройство было разработано в ЦЕРН для обеспечения основной «измерительной функциональности» электронной системы Большого адронного коллайдера), к которым подключены матрицы датчиков, реагирующих на интенсивность попадающего на них излучения, обусловленного плотностью и молекулярным составом вещества, через которое прошло рентген-излучение нескольких длин волн. Датчики размещены в матрицах с шагом 110 мкм, а в микросхемах Medipix3 «кадры данных», получаемых от датчиков, считываются с интервалом 2 мс. Такая работа системы «матрица датчиков - Medipix3» обеспечивает распределение цветов в изображении «просвечиваемой конструкции» человеческих внутренностей, которое генерируется специальными алгоритмами и выдается на экран в виде трехмерной картинки (подобной аксонометрической) системы костей, мышц, жидкостей (крови, лимфы), жиров и даже маркеров некоторых заболеваний.

Новая технология, названная ее изобретателями «спектральной компьютерной томографией», в будущем предоставит медикам возможности, намного превосходящие самые прогрессивные на сегодняшний день технологии компьютерной, магнитно-резонансной и позитронно-эмиссионной томографии. Хочется надеяться, что это будущее недалеко, хотя известно, что медицина очень консервативна во при внедрении новых препаратов и технологий, которые должны пройти длительные испытания для получения вердикта о применимости. А объективная и при этом оперативная медицинская диагностика служит залогом успешного лечения и профилактики многих заболеваний, в первую очередь, таких как инсульт, болезни суставов и онкологические болезни. Причем дозы облучения пациентов рентгеном снижаются по сравнению со всеми действующими системами, а разрешающая способность - увеличивается.