Un approccio meno debilitante alla diagnosi di cancro
Un nuovo metodo combina l'imaging a raggi X e il radar
I metodi di imaging sono una parte essenziale della medicina, utilizzati in ogni ambito, dalla diagnosi e dal trattamento agli esami di follow-up. La mammografia a raggi X domina il campo della diagnosi precoce del cancro al seno, fornendo immagini bidimensionali rapide e accurate. La tomografia computerizzata tridimensionale (TC) è utilizzata per la diagnosi del cancro, ma poiché comporta dosi elevate di radiazioni, presenta rischi per la salute. Mentre l'esposizione annuale naturale alle radiazioni di una persona è di circa 2,1 millisievert, una TAC del torace ne comporta circa tre volte tanto. Nel progetto MultiMed, che esplora l'imaging medico multimodale in 3D, i ricercatori del Fraunhofer stanno sviluppando un metodo che combina l'imaging a raggi X e il radar. Si prevede che questo metodo non solo migliorerà l'accuratezza e l'efficacia della diagnosi, del monitoraggio e del trattamento del cancro al seno e ai polmoni, ma alleggerirà anche l'onere per i pazienti.
Il radar in medicina: un outsider con un potenziale
Il radar si è affermato in molti settori: Gli aeroporti lo utilizzano per monitorare il traffico aereo e i sensori radar fanno parte dei sistemi di assistenza automobilistica. In medicina, tuttavia, questo metodo è stato finora un outsider. Eppure, anch'esso può fornire immagini tridimensionali, senza comportare rischi per la salute. Il radar ha una risoluzione inferiore e non può penetrare in profondità rispetto ad altri metodi. Ma fornisce informazioni materiali che altri processi non possono offrire direttamente. Il radar rileva le differenze di permittività e conduttività elettrica, quindi può essere utilizzato per identificare i cambiamenti nei tessuti.
La sfida consiste nel combinare i tipi di misurazioni effettuate dai due metodi. I ricercatori stanno sviluppando modi speciali per collegare tra loro i dati di imaging dei due sistemi. Chiamato "co-registrazione", questo approccio mette in relazione spaziale i dati radar e quelli radiografici.
Per migliorare ulteriormente la qualità delle immagini e visualizzare le aree interne del corpo in tre dimensioni tramite il radar, i ricercatori stanno lavorando a nuovi algoritmi di ricostruzione radar. Ciò consentirà di ottenere immagini più nitide e una visione più dettagliata delle proprietà dei tessuti.
Allo stesso tempo, si sta ottimizzando anche la ricostruzione della TAC a raggi X: I dati radar vengono incorporati nella ricostruzione a raggi X per produrre un algoritmo di TC multimodale. Ciò migliora la qualità e il livello di dettaglio delle immagini TC, riduce gli artefatti di disturbo e l'esposizione alle radiazioni.
Il team di ricerca ha già sviluppato i primi fantocci di imaging per testare questo metodo. Questi fantocci sono modelli artificiali che simulano in modo realistico le strutture dei tessuti, fornendo segnali adatti per le misurazioni radar e a raggi X.
Obiettivo: rilevare precocemente i cambiamenti dei tessuti, in modo accurato e con poche radiazioni.
Il progetto, della durata di tre anni, intende dare vita a un sistema di laboratorio multimodale. Questo ambiente di test e sviluppo combinerà l'imaging CT con i raggi X e l'imaging radar per fornire analisi più complete e accurate. "Il nuovo approccio ha il potenziale per rilevare precocemente e con grande precisione le alterazioni dei tessuti, con un onere molto minore per i pazienti rispetto al passato", afferma la responsabile del progetto Victoria Heusinger-Hess dell'Istituto Fraunhofer per la dinamica ad alta velocità, Ernst-Mach-Institut, EMI.
La Fraunhofer-Gesellschaft finanzia il progetto di ricerca triennale. Sotto la guida del Fraunhofer EMI, sono coinvolti anche il Fraunhofer Institute for Digital Medicine MEVIS e il Fraunhofer Institute for High Frequency Physics and Radar Techniques FHR.
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