Met behulp van baanbrekende technologie, onderzoekers van de Universiteit van Maryland, Baltimore County (UMBC) en University of Baltimore (UMB) testen een nieuwe methode voor röntgenbeeldvorming die kleur gebruikt om microfracturen in botten te identificeren. Microfracturen waren voorheen onmogelijk te zien met behulp van standaard röntgenbeeldvorming. De bevindingen die verband houden met deze vooruitgang in kleur (spectrale) CT (computertomografie) beeldvorming zijn gepubliceerd in: Geavanceerde functionele materialen .

Sinds de ontdekking van röntgenstraling in 1895, de basis van de technologie is consistent gebleven. Artsen en wetenschappers gebruiken ze om dichte materialen te zien, zoals botten, maar de mogelijkheden van de technologie zijn beperkt. Dipanjan Pan, hoogleraar scheikunde, biochemische en milieutechniek UMBC, en hoogleraar radiologie aan de UMB, is de corresponderende auteur van deze nieuwe studie. Vooruitkijkend naar de volgende generatie röntgentechnologie, hij vraagt, "Hoe kunnen we een microscheur in het bot detecteren, iets dat niet zichtbaar is met röntgenbeeldvorming?"

Pan legt uit dat om deze vraag te onderzoeken, zijn lab ontwikkelde nanodeeltjes die navigeren en zich specifiek hechten aan gebieden waar microscheuren bestaan. Hij noemt ze graag 'GPS-deeltjes'. Ze begonnen met dit onderzoek aan de Urbana-Champaign van de Universiteit van Illinois. De onderzoekers hebben de deeltjes geprogrammeerd om op het juiste gebied van de microscheur te klikken. Zodra de deeltjes zich hechten aan microscheuren, ze blijven daar, wat cruciaal is voor het beeldvormingsproces.

De deeltjes bevatten het element hafnium. Een nieuwe op röntgenstraling gebaseerde techniek, ontwikkeld door het in Nieuw-Zeeland gevestigde bedrijf MARS, maakt vervolgens CT-beelden van het lichaam en de hafniumdeeltjes verschijnen in kleur. Dit geeft een zeer duidelijk beeld van waar de microscheurtjes in het bot zich bevinden.

Hafnium wordt gebruikt omdat het door zijn samenstelling detecteerbaar is voor röntgenstralen, het genereren van een signaal dat vervolgens kan worden gebruikt om de scheuren in beeld te brengen. Pan's lab toonde aan dat hafnium stabiel genoeg is om te worden gebruikt bij testen met levende wezens, en veilig uit het lichaam kan worden uitgescheiden. Het lab is nog niet begonnen met testen op mensen, maar de technologie om dit te doen is mogelijk al in 2020 beschikbaar.

Wat betreft andere toepassingen voor spectrale CT-beeldvorming met deze hafnium-doorbraak, het onderzoek suggereert dat deze methodologie zou kunnen worden gebruikt om veel ernstiger problemen op te sporen. Bijvoorbeeld, om te bepalen of een persoon een blokkade in zijn hart heeft, artsen zullen vaak een stresstest uitvoeren om afwijkingen op te sporen, wat gepaard gaat met een aanzienlijk risico. Op een dag in de nabije toekomst, artsen kunnen mogelijk spectrale CT gebruiken om te bepalen of er een verstopping in organen is.

"Regelmatige CT heeft geen contrast met weke delen. Het kan u niet vertellen waar uw bloedvaten zijn. Spectrale CT kan dat probleem helpen oplossen, " legt Pan uit. Hij merkt op dat hoewel er meer onderzoek nodig is om spectrale CT op deze manier te gebruiken, hij verwacht dat het een "geweldig" nieuw hulpmiddel voor radiologen zal zijn. Dr. Fatemeh Ostadhossein, een recent afgestudeerde van het Pan-lab, was eerste auteur van deze studie.