Новозеландская компания Mars Bioimaging разработала рентгеновский аппарат, позволяющий получать цветное изображение. Почему только сейчас удалось раскрасить рентгенограммы и перевернет ли это изобретение медицину?
Бесцветная история
Рентгеновское излучение было открыто Вильгельмом Рентгеном в 1895 году. Опытным путем ученый установил, что излучение способно проходить сквозь материалы, в частности через ткани человека, причем чем плотнее среда, тем большую долю излучения она поглощает. Одним из первых снимков, сделанных исследователем, была рентгенограмма руки его жены Берты, на которой были отчетливо видны светлые силуэты костей — кости пропустили меньше рентгеновских лучей, чем менее плотные мышцы и кожа.
Сам Рентген предполагал, что открытые им лучи пригодятся в индустриальном производстве, а не в медицине. Однако со временем именно врачи нашли открытию наиболее полезное применение. К 1900 году больницы развитых стран мира уже относительно широко использовали рентгеновские аппараты. Особо полезен был аппарат при лечении огнестрельных ранений и попадании инородных тел в организм, а также в лечении туберкулеза.
На вкус и цвет
Сканер компании Mars Bioimaging позволяет получать цветные объемные изображения костей и мягких тканей. Получаемые трехмерные изображения четче и точнее привычных монохромных рентгенограмм, что поможет врачам в диагностике.
При получении традиционных рентгеновских снимков лучи проходят сквозь ткани и регистрируются на специальной пленке. Такая рентгенограмма — по сути, проекция трехмерного объекта на плоскость, из-за чего врачам нередко требовалось сделать как минимум два снимка в разных проекциях, чтобы, к примеру, установить серьезность перелома, очертить границы раковой опухоли или диагностировать аномалию сосудов.
Принцип получения изображения не менялся, технология затрагивала только способ фиксации результатов. Новая разработка основана на том, что рентгеновские волны разной длины при прохождении через различные материалы затухают не одинаково быстро. Сенсор, измеряющий коэффициент затухания, дает информацию о свойствах среды. Затем (и в этом коренное отличие от традиционного аналогового рентгена) в дело вступают алгоритмы, генерирующие полноценное трехмерное цветное изображение. Если при использовании традиционной техники плохо пропускающая лучи кость вызывает такое же затемнение на снимке, как вдвое больший слой жира, то новый метод позволяет различить эти два случая, так как разные длины волн в костной и жировой ткани затухают по-разному. В результате на «цветном» снимке детально видны кости, мышцы, жировые слои и маркеры заболеваний, а само изображение больше напоминает модель из электронных атласов по анатомии.
Сотрудничество на уровне частиц
Новое оборудование в Mars Bioimaging называют «аппарат спектральной компьютерной томографии». Его основой стал чип Medipix3, изначально разработанный в CERN для Большого адронного коллайдера. Medipix способен распознавать частицу, попадающую на каждый пиксель сенсора. Благодаря этому он обеспечивает высокую четкость и контрастность изображения.
В рентгеновском аппарате Medipix3 был дополнен вычислительными алгоритмами, которые конвертируют данные с детектора в итоговое изображение. Цвета представляют разные уровни энергии рентгеновских лучей, зафиксированных детектором.
«Многообещающие результаты исследований позволяют предположить, что спектральная томография при использовании в клиниках обеспечит более точное и персонифицированное лечение», — отметил один из создателей устройства Энтони Батлер.
Клинические испытания нового аппарата состоятся в ближайшие месяцы: сканер начнет работу в одном из отделений новозеландской больницы.
Рентген на подъеме?
Технология красивая, но будет ли новый продукт Mars Bioimaging прибыльным?
Несмотря на распространение альтернативных методов сканирования организма, современная медицина использует рентген в большинстве направлений: от лечения зубов до проведения обследований внутренних органов и диагностики опухолей, не говоря уже о традиционном применении при переломах, пневмонии и попадании инородных тел. В результате объем рынка рентгеновской диагностики в 2017 году достиг $526 млн и будет продолжать расти до 2022 года на 5,7% в год, согласно исследованию Research And Markets.
Учитывая, что цены на традиционное рентгеновское оборудование находятся в пределах $50 000–100 000, у Mars Bioimaging есть веские причины развивать свою технологию. При успешном завершении тестового периода компания Mars Bioimaging может претендовать на контракты с лучшими клиниками мира. Как и в случае с первыми рентгеновскими аппаратами, дальнейшее распространение технологии может оказаться стремительным.