Onderzoekers hebben een draagbare 3d-scanner ontwikkeld die in luttele seconden gedetailleerde beelden kan maken van het menselijk lichaam.

De technologie, bekend als fotoakoestische tomografie (PAT), bestaat al langer. PAT maakt gebruik van lasergegenereerde ultrasone golven om minuscule bloedvaten in beeld te brengen. Tot nu toe was de technologie echter te traag om klinisch bruikbare beelden te produceren. Patiënten moesten doodstil liggen tijdens een scan die meer dan vijf minuten duurde, wat voor veel mensen een uitdaging vormde. Elke kleine beweging zorgde ervoor dat het resulterende beeld troebel en dus onbruikbaar was in een klinische context.

Drastisch kortere scantijd:

De onderzoekers hebben dit probleem aangepakt door de scantijd drastisch te verkorten. “De doorbraak in dit onderzoek is de versnelling van de tijd die nodig is om beelden op te nemen, die 100 tot 1.000 keer sneller is dan bij eerdere scanners”, zegt Paul Beard, mede-auteur van de studie die in vakblad Nature Biomedical Engineering werd gepubliceerd. “Deze snelheid voorkomt bewegingsgeïnduceerde vervaging en levert zeer gedetailleerde beelden van een kwaliteit die geen enkele andere scanner kan leveren. Het betekent ook dat beelden niet langer vijf minuten of langer duren, maar in realtime kunnen worden verkregen, waardoor het mogelijk wordt om dynamische fysiologische gebeurtenissen te visualiseren.”

Dat maakt het systeem voor het eerst geschikt voor klinisch gebruik, onder meer om artritis, kanker en hart- en vaatziekten op te sporen. Een ander belangrijk potentieel gebruik is het beoordelen van ontstekingsreuma, waarbij alle twintig vingergewrichten in beide handen gescand moeten worden. Met de nieuwe scanner kan dit in enkele minuten, terwijl oudere PAT-scanners er bijna een uur over deden.

Gedetailleerde beelden bij proefpersonen:

In een voorlopige studie testten de wetenschappers de 3D-scanner op tien patiënten met diabetes type 2, reumatoïde artritis of borstkanker. Als controle werden ook zeven gezonde vrijwilligers bestudeerd. Bij drie diabetespatiënten produceerde de scanner gedetailleerde 3D-beelden van de bloedvaten in de voeten, waarbij afwijkingen en structurele veranderingen goed zichtbaar werden. Bij een patiënt met borstkanker werd dan weer een ontsteking in beeld gebracht.

Dr. Andrew Plumb, radioloog en mede-auteur van de studie, licht toe: “Een van de complicaties waar mensen met diabetes vaak last van hebben, is een lage bloeddoorstroming in de extremiteiten, zoals de voeten en onderbenen, als gevolg van schade aan de kleine bloedvaatjes in deze gebieden. Maar tot nu toe konden we niet precies zien wat deze schade veroorzaakt of hoe het zich ontwikkelt. Bij een van onze patiënten zagen we gladde, gelijkmatige bloedvaten in de linkervoet en vervormde, kronkelige bloedvaten in hetzelfde gebied van de rechtervoet, wat duidt op problemen die in de toekomst tot weefselschade kunnen leiden. Fotoakoestische beeldvorming zou ons veel gedetailleerdere informatie kunnen geven om een vroege diagnose te vergemakkelijken en om de progressie van de ziekte in het algemeen beter te begrijpen.”

Hoe werkt het?

De technologie achter deze scanner is gebaseerd op het fotoakoestisch effect, waarbij materialen licht opnemen en geluidsgolven produceren. PAT-scanners gebruiken dit effect door zeer korte laserflitsen af te vuren op biologisch weefsel. Bepaalde delen van het weefsel absorberen dit licht, vooral gebieden die rijk zijn aan bloed of bepaalde biologische stoffen. Door het absorberen van het licht, warmen die gebieden heel kort op en zetten uit, wat kleine geluidsgolven veroorzaakt. Deze geluidsgolven worden opgevangen door speciale sensoren en omgezet in een beeld van het weefsel.

Het voordeel van PAT is dat het hoge resolutie beelden geeft van diep in het lichaam zonder schadelijke straling, zoals röntgenstralen, te gebruiken. Een ander belangrijk voordeel van de technologie is de gevoeligheid voor hemoglobine, een lichtabsorberende molecule in het bloed die makkelijk ultrasone golven produceert. Dit maakt de scanner bijzonder geschikt voor het in beeld brengen van bloedvaten.

Meer onderzoek is nodig:

De onderzoekers benadrukken dat meer onderzoek nodig is met een grotere groep patiënten om de bevindingen te bevestigen. Niettemin lijkt deze innovatie een veelbelovende stap voorwaarts in de medische beeldvorming, met potentieel verstrekkende gevolgen voor de vroegtijdige diagnose en behandeling van diverse aandoeningen. Dergelijke draagbare PAT-scanners zouden binnen drie tot vijf jaar in gebruik kunnen worden genomen, aldus de onderzoekers.

Bron: www.scientias.nl