Un team di ricercatori dell’Università di Monaco di Baviera ha implementato il metodo a raggi X dark field (a campo oscuro) in uno scanner TC per uso clinico.
Cosa è l’imaging dark field?
Con le apparecchiature radiologiche tradizionali, il fascio viene attenuato mentre i fotoni viaggiano dalla sorgente al detettore. Questo effetto viene utilizzato per produrre immagini basate sui diversi gradi di attenuazione associati ai diversi tipi di tessuti.
L’imaging dark field, al contrario, fa uso della dispersione a piccolo angolo dei raggi X. Quando i raggi X interagiscono con materiali di diversa densità, come l’interfaccia tra il tessuto polmonare e l’aria, vengono dispersi. L’analisi di questo effetto di scattering fornisce informazioni aggiuntive su strutture tissutali molto fini, che altrimenti non sarebbero accessibili con le immagini a raggi X convenzionali.
@Willer K,et al The Lancet DH, 01/11/2021
Per rilevare questa diffusione dei raggi X, è necessario un set di tre reticoli ottici posti tra la sorgente di raggi X e il rivelatore. Quando i raggi X attraversano questi reticoli, sul rivelatore viene prodotto un pattern caratteristico. Quando un oggetto o un paziente viene quindi posizionato nel percorso del fascio, questo schema caratteristico viene modificato. Le deviazioni vengono quindi utilizzate per analizzare la struttura del campione o il tessuto del paziente.
@Willer K,et al The Lancet DH, 01/11/2021
Con l’imaging dark field si possono ottenere informazioni più dettagliate su determinate strutture, in particolare nel polmone, e finora l’integrazione di questa nuova tecnologia negli scanner TC per uso clinico è risultato sempre difficoltoso.
L’implementazione del metodo dark field in uno scanner TC di dimensioni umane pone diverse sfide tecnologiche. La metodica finora è stata limitata a dispositivi in una scala molto ridotta rispetto a quella necessaria per l’utilizzo clinico. Oltre alle dimensioni, l’unità di scansione degli scanner CT ruota a velocità molto elevate, provocando vibrazioni che interagiscono col normale funzionamento dei componenti posizionati all’interno del dispositivo. Sulla base di un’analisi dettagliata di queste vibrazioni, i ricercatori sono stati in grado di utilizzarle per implementare lo spostamento richiesto tra i reticoli necessari per l’imaging in campo oscuro.
Per l’analisi delle scansioni, sono stati sviluppati anche nuovi algoritmi per filtrare gli effetti delle vibrazioni in base alle scansioni di riferimento.
L’imaging dark field e l’utilizzo clinico
Il team di ricercatori tedeschi è riuscito a sviluppare uno scanner TC che combina entrambe le tecnologie a raggi X ed è già stato testato su di un fantoccio toracico.
Il professore Franz Pfeiffer, che ha condotto lo studio, ha affermato che nonostante questa tecnologia sia nelle fasi iniziali, gli studi pre-clinici su ratti hanno dimostrato chiari benefici nelle scansioni, in particolare per l’acquisizione di immagini del tessuto polmonare.
Manuel Viermetz, uno dei due primi autori dello studio, afferma che con il prototipo TC sviluppato è possibile acquisire immagini a raggi X convenzionali ed a campo oscuro in un’unica scansione. Ciò fornisce ulteriori informazioni che potrebbero essere utilizzate in futuro per migliorare la diagnostica delle malattie polmonari, come per la differenziazione tra vari tipi di calcoli renali e depositi di tessuto. Come prossimo sviluppo, i ricercatori intendono ottimizzare il prototipo e prepararsi per le prime scansioni su pazienti umani.
Bibliografia
1)Viermetz M, Gustschin N, Schmid C et al. Dark-field computed tomography reaches the human scale. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Feb 22; 119(8):e2118799119. https://doi.org/10.1073/pnas.2118799119
2) Konstantin Willer, et al X-ray dark-field chest imaging for detection and quantification of emphysema in patients with chronic obstructive pulmonary disease: a diagnostic accuracy study. Lance Digital Health,vol. 3, issue 11, E733-E744, November 01, 2021 DOI: https://doi.org/10.1016/S2589-7500(21)00146-1
