Nowy tomograf zobrazuje nie tylko anatomię serca, ale i funkcje tkanek

Według FDA, zastosowanie technologii photon-counting to największe osiągnięcie w diagnostyce obrazowej od ponad dekady.

– Dzięki tej inwestycji jesteśmy w stanie w pełni realizować naszą misję leczenia pacjentów i rozwoju nauki. Nowy aparat dostarcza bardzo precyzyjnych informacji na temat stanu zdrowia pacjenta. Będziemy mogli diagnozować dokładniej, lepiej, sprawniej, a dzięki innowacyjnym funkcjom tomografu również prowadzić badania naukowe — podkreślił prof. Łukasz Szumowski, dyrektor Narodowego Instytutu Kardiologii.

Więcej danych, bezpieczniejsze badanie

Tomograf z detektorem zliczającym fotony dostarcza nowych informacji o stanie zdrowia pacjenta, które do tej pory nie były widoczne w obrazie. Poza uwidocznieniem struktur anatomicznych ludzkiego ciała, dostarcza też informacji funkcjonalnych dotyczących poszczególnych tkanek. Między innymi dzięki temu tomografia komputerowa oparta na zliczaniu fotonów może stać się główną metodą obrazowania w wielu obszarach klinicznych — w kardiologii, ale też neurologii, onkologii czy pulmonologii.

– Dwuźródłowy tomograf komputerowy z technologią photon-counting umożliwia nam wizualizację serca z niespotykaną dotąd jakością przy zastosowaniu mniejszej niż dotychczas dawki promieniowania, co dla pacjenta oznacza nie tylko precyzyjną diagnozę, ale i jeszcze wyższy niż dotąd poziom bezpieczeństwa — powiedział dr hab. n. med. Cezary Kępka, zastępca dyrektora ds. nauki w Narodowym Instytucie Kardiologii. — Redukcja dawki promieniowania przyjmowanego przez pacjenta może sięgnąć nawet kilkudziesięciu procent.

Krystaliczny detektor, wysoka rozdzielczość obrazu

Technologia photon-counting opiera się na wykorzystaniu nowego rodzaju detektora, który jest zbudowany z wysokiej jakości kryształów tellurku kadmu (CdTe). Krystaliczny detektor bezpośrednio rejestruje pojedyncze fotony promieniowania rentgenowskiego i ich energię.

Dzięki zliczaniu energii fotonów padających na detektor uzyskuje się tzw. informację spektralną, która pozwala na lepszą charakteryzację tkanek. Aparat nowego typu pokazuje więc nie tylko anatomię, ale potrafi też dostarczyć informacji dotyczących funkcji narządów.

Wykorzystywana w Narodowym Instytucie Kardiologii technologia zapewnia obrazowanie z niespotykaną jak dotąd rozdzielczością izotropową rzędu 0,2 mm, w porównaniu z aktualnym standardem 0,4-0,5 mm. Ten poziom rozdzielczości pozwala na bardzo realistyczne odtwarzanie wnętrza ludzkiego ciała, uwidoczniając nawet niewielkie struktury. W ten sposób dostarcza znacznie większą liczbę danych kluczowych do postawienia precyzyjnej diagnozy.

Uchwycenie serca w ruchu

Wyższa rozdzielczość obrazu i redukcja dawki promieniowania podczas badania powodują, że tomografia komputerowa photon-counting ma szansę stać się wiodącą metodą obrazowania w kardiologii. Kluczowym aspektem jest zapewnienie szybkiego skanowania, umożliwiającego uchwycenie serca w ruchu. Istotna jest również możliwość przeprowadzania badań diagnostycznych u osób, którym wcześniej nie proponowano wykonania badania tomograficznego z powodu ograniczeń metody.

– W naszej codziennej praktyce klinicznej technologia zliczania fotonów pozwala m.in. na lepsze różnicowanie światła naczynia wypełnionego kontrastem od blaszki miażdżycowej i zwapnień, a także wnętrza stentu wieńcowego, umożliwiając rozpoznanie lub wykluczenie restenozy. Z zalet tej metody będą mogli skorzystać więc pacjenci na wczesnym etapie choroby wieńcowej (redukcja dawki promieniowania jonizującego) oraz chorzy z licznymi obciążeniami i rozsianą miażdżycą (lepsza identyfikacja światła naczynia, analiza blaszek miażdżycowych). Możliwość trafnej oceny zaburzeń perfuzji miokardium (czyli niedokrwienia) oraz blizny pozawałowej pozwoli na skrócenie ścieżki diagnostycznej i redukcję kosztów — wskazuje dr hab. Cezary Kępka.

Nowe możliwości badań klinicznych

Dzięki innowacyjnym funkcjom tomografu możliwe jest także zainicjowanie nowych projektów badawczych uwzględniających jakościową i ilościową ocenę stopnia zaawansowania miażdżycy. Urządzenie to otwiera również pole do prowadzenia badań naukowych w zupełnie nowych, nieosiągalnych dotychczas dla tomografii obszarach diagnostycznych, takich jak jakościowa ocena mięśnia.

Przełomowa technologia

Prace nad technologią zliczania fotonów w tomografii komputerowej trwały ponad 15 lat. Jednym z największych wyzwań komercjalizacji tej technologii było ustabilizowanie procesu produkcji detektora zbudowanego z kryształów tellurku kadmu (CdTe). Hodowla kryształów jest bardzo skomplikowana i wrażliwa na choćby najmniejsze zanieczyszczenia. Między innymi z tego powodu proces ten trzymany jest do dziś w ścisłej tajemnicy.

Na przestrzeni kilkunastu lat firma Siemens Healthineers zgłosiła ponad 500 patentów, powstało 6 prototypów. Premiera pierwszego na świecie tomografu komputerowego zliczającego fotony odbyła się w październiku 2021 r. Narodowy Instytut Kardiologii w Aninie jest pierwszym ośrodkiem w kraju, w którym dokonano instalacji tego aparatu.