Med hjälp av banbrytande teknik, forskare vid University of Maryland, Baltimore County (UMBC) och University of Baltimore (UMB) testar en ny metod för röntgenbilder som använder färg för att identifiera mikrofrakturer i ben. Mikrofrakturer var tidigare omöjliga att se med vanlig röntgenbild. Fynden associerade med detta framsteg inom färg (spektral) CT (datortomografi) avbildning publiceras i Avancerade funktionella material .
Sedan upptäckten av röntgenstrålar 1895, teknikens grunder har förblivit konsekventa. Läkare och forskare använder dem för att se täta material, som ben, men teknikens möjligheter har varit begränsade. Dipanjan Pan, professor i kemi, biokemisk och miljöteknik UMBC, och professor i radiologi vid UMB, är motsvarande författare till denna nya studie. Vi ser framåt mot nästa generations röntgenteknik, han frågar, "Hur kan vi upptäcka en mikrospricka i ben, något som inte syns med röntgenbild?"
Pan förklarar att för att undersöka denna fråga, hans labb utvecklade nanopartiklar som navigerar och fäster specifikt till områden där mikrosprickor finns. Han gillar att kalla dem "GPS-partiklar". De började utföra denna forskning vid University of Illinois Urbana-Champaign. Forskarna har programmerat partiklarna att haka fast på rätt område av mikrosprickan. När partiklarna fäster vid mikrosprickor, de är kvar där, vilket är avgörande för bildbehandlingsprocessen.
Partiklarna innehåller grundämnet hafnium. En ny röntgenbaserad teknik utvecklad av ett Nya Zeeland-baserat företag MARS tar sedan CT-bilder av kroppen och hafniumpartiklarna visas i färg. Detta ger en mycket tydlig bild av var benets mikrosprickor finns.
Hafnium används för att dess sammansättning gör det detekterbart för röntgenstrålar, genererar en signal som sedan kan användas för att avbilda sprickorna. Pans labb visade att hafnium är tillräckligt stabilt för att användas i tester som involverar levande varelser, och kan utsöndras säkert från kroppen. Labbet har ännu inte börjat testa på människor, men tekniken för att göra det kan vara tillgänglig så snart som 2020.
När det gäller andra applikationer för spektral CT-avbildning med detta hafniumgenombrott, forskningen tyder på att denna metod skulle kunna användas för att upptäcka mycket allvarligare problem. Till exempel, för att avgöra om en person har en blockering i sitt hjärta, läkare kommer ofta att utföra ett stresstest för att upptäcka avvikelser, vilket innebär en betydande risk. En dag inom en snar framtid, läkare kanske kan använda spektral CT för att avgöra om det finns en blockering i organ.
"Vanlig CT har ingen mjukvävnadskontrast. Den kan inte berätta var dina blodkärl är. Spectral CT kan hjälpa till att lösa det problemet, " förklarar Pan. Han noterar att även om mer forskning behövs för att börja använda spektral CT på detta sätt, han räknar med att det kommer att bli ett "enormt" nytt verktyg för radiologer. Dr Fatemeh Ostadhossein, en nyutexaminerad från Pan-labbet, var första författare till denna studie.
