CERN-technologie gebruikt om de eerste 3D 'röntgenstralen' van menselijke lichamen te creëren

De 1895-ontdekking van röntgenstralen door de Duitse wetenschapper Wihlem Rontgen trof de wereld als een wetenschappelijke bom. Het stelde voor het eerst in de geschiedenis mensen in staat om in mensen te kijken terwijl ze waren nog steeds in leven. Niet langer was onze collectieve kennis van het menselijk lichaam voorbehouden aan het snijden van open kadavers in operatiekamer - ziekten konden worden vastgesteld terwijl de patiënt nog steeds een vechtkans had. Maar nu heeft nieuwe technologie ons in staat gesteld om het lichaam nog verder te bekijken en het op een geheel nieuwe manier te zien.

De helft van de vreemdheid van het kijken naar een röntgenfoto komt van het besef dat de vage grijsheid en de samengevoegde witte lijnen die je kunt zien, feitelijk je eigen vlees en botten vormen. Dankzij de technologie die is ontwikkeld door de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek (CERN), kunnen mensen hun lichaam inzien en hun innerlijke delen in levendige kleuren zien: zacht weefsel als rood, botten als wit en vet als een duister geel. CERN beschrijft de technologie als een "baanbrekende kleuren medische scanner".

Technisch gezien de MARS-spectrale röntgenscanner genoemd, is de machine gebaseerd op de Medipix3-technologie, die werkt met uitleeschips die zijn ontworpen voor het detecteren, volgen en weergeven van deeltjes. Medipix-technologie werd in de vroege jaren 2000 uitgevonden als een manier voor CERN-wetenschappers om deeltjes te volgen die worden gericht op de Large Hadron Collider, een zeer dure buis die het Higgs Boson-deeltje in 2012 ontdekte. CERN zegt dat Medipix werkt als een camera, "Het detecteren en tellen van elk afzonderlijk deeltje dat de pixels raakt wanneer zijn elektronische sluiter open is."

Dit resulteert in beelden met een hoge resolutie en een hoog contrast - en wanneer toegepast op het menselijk lichaam, zorgt dit voor de weergave van duidelijke, nauwkeurige afbeeldingen die het medische diagnosegame kunnen veranderen.

De bovenstaande kleuren vertegenwoordigen verschillende energieniveaus van röntgenfotonen vastgelegd door de Medipix-technologie. In een traditionele röntgenmachine passeren de stralen - een vorm van elektromagnetische straling met hoge energie - door een lichaam naar een röntgendetector aan de andere kant van de patiënt, waardoor een beeld ontstaat dat de "schaduwen" vertegenwoordigt die gevormd worden door alle grote objecten in ons - of dat nu een bot is of een kwartje dat je "per ongeluk" hebt ingeslikt. Hier zorgen de energieniveaus van de röntgenfotonen voor de 3D-weergave van talrijke, subtielere lichaamscomponenten, zoals vet, water, calcium en ziektemarkers.

"Deze technologie onderscheidt zich van de machine doordat de kleine pixels en de nauwkeurige energieresolutie ervoor zorgen dat deze nieuwe imaging-tool in staat is om beelden te krijgen die geen andere imaging-tool kan bereiken," mede-maker Phil Butler, Ph.D., van de universiteit van Canterbury zei in een verklaring vrijgegeven met het onderzoek deze week.

Butler en zijn zoon Anthony (een professor aan de universiteit van Otago) hebben sinds 2005 aan deze beeldvormingstechnologie gewerkt, met het doel een scanner te maken die het menselijk lichaam kan onderzoeken en artsen kan helpen betere diagnose te stellen. Butler Jr. heeft maandag aangekondigd dat onderzoekers kleine versies van de scanner gebruiken om kanker, botten en gewrichten te bestuderen, en vaatziekten die hartaanvallen en beroertes veroorzaken.

"In al deze onderzoeken," zegt Butler, "suggereren veelbelovende vroege resultaten dat wanneer spectrale beeldvorming routinematig in klinieken wordt gebruikt, dit een nauwkeuriger diagnose en personalisatie van de behandeling mogelijk zal maken."