Η ιατρική απεικόνιση ενδέχεται σύντομα να περάσει σε μια εντελώς νέα εποχή. Επιστήμονες του California Institute of Technology (Caltech) παρουσίασαν μια καινοτόμο μέθοδο υπερηχογραφικής τομογραφίας (Ultrasound Tomography – UST), η οποία μπορεί να απεικονίζει ολόκληρες εγκάρσιες τομές του ανθρώπινου σώματος με τρόπο που μέχρι σήμερα ήταν αδύνατος.
«Η έρευνά μας δείχνει ότι η υπερηχογραφική τομογραφία ολόκληρης εγκάρσιας τομής μπορεί να αποτελέσει ένα χαμηλού κόστους, ασφαλές, γρήγορο και ιδιαίτερα πρακτικό εργαλείο για τον προληπτικό έλεγχο και την παρακολούθηση διαφόρων παθήσεων», δηλώνει ο επικεφαλής της μελέτης, καθηγητής Lihong Wang.
Αν και η παρούσα έρευνα επικεντρώθηκε στην κοιλιακή χώρα, οι επιστήμονες εκτιμούν ότι η ίδια τεχνολογία θα μπορούσε να εφαρμοστεί με επιτυχία και σε άλλα μέρη του σώματος, όπως τα άκρα, ο λαιμός και, στο μέλλον, ακόμη και ο εγκέφαλος.
Από τη δεξαμενή νερού στο χειρουργικό τραπέζι του μέλλοντος
Σήμερα, το σύστημα λειτουργεί μέσα σε μια κάθετη δεξαμενή υγρού. Ωστόσο, το όραμα των ερευνητών είναι πολύ πιο φιλόδοξο: η μετατροπή του σε ένα οριζόντιο κρεβάτι εξέτασης, όπου ένα λεπτό στρώμα νερού και ένα αγώγιμο τζελ θα τοποθετούνται κάτω από το σώμα του ασθενούς.
Μια τέτοια εξέλιξη θα μπορούσε να καταστήσει εφικτή την απεικόνιση σε πραγματικό χρόνο κατά τη διάρκεια χειρουργικών επεμβάσεων. Οι γιατροί (και στο μέλλον ακόμη και τα ρομποτικά χειρουργικά συστήματα) θα μπορούν να καθοδηγούνται από ζωντανές εικόνες υψηλής ανάλυσης, κάτι που καμία υπάρχουσα απεικονιστική τεχνολογία δεν μπορεί να προσφέρει με τον ίδιο τρόπο.
Η μέθοδος θα μπορούσε επίσης να αξιοποιηθεί σε βιοψίες καθοδηγούμενες από εικόνα, αλλά και σε πολλές άλλες κλινικές εφαρμογές. Σύμφωνα με τον Καθηγητή Wang, οι δυνατότητές της ενισχύονται ακόμη περισσότερο όταν συνδυάζεται με μια δεύτερη τεχνολογία που αναπτύσσεται στο εργαστήριό του, τη φωτοακουστική απεικόνιση (photoacoustic imaging), η οποία παρέχει πληροφορίες σε μοριακό επίπεδο.
Στόχος οι δύσκολοι όγκοι του λιποσαρκώματος
Το επόμενο μεγάλο βήμα για την ερευνητική ομάδα είναι η δοκιμή του συστήματος σε ασθενείς με λιποσάρκωμα, έναν σπάνιο αλλά ιδιαίτερα απαιτητικό τύπο καρκίνου που αναπτύσσεται στα λιπώδη κύτταρα.
Οι όγκοι αυτοί αποτελούν σημαντική πρόκληση για τις υπάρχουσες τεχνολογίες απεικόνισης, καθώς συχνά βρίσκονται βαθιά μέσα στους ιστούς και παρουσιάζουν ασαφή μορφολογικά χαρακτηριστικά.
Για τον λόγο αυτό, οι ερευνητές συνεργάζονται με το αντικαρκινικό νοσοκομείο City of Hope Medical Center, προκειμένου να αξιολογήσουν την αποτελεσματικότητα της νέας μεθόδου στον εντοπισμό και την παρακολούθηση των λιποσαρκωμάτων.
«Η ποσοτικοποίηση του πάχους των λιπωδών στρωμάτων είναι κρίσιμη για την αξιολόγηση και την παρακολούθηση αυτών των όγκων. Με τη δική μας τεχνολογία μπορούμε να πετύχουμε πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια», εξηγεί ο Καθηγητής Wang.
Όπως σημειώνει, έχει ήδη κατατεθεί αίτηση κατοχύρωσης ευρεσιτεχνίας για το νέο σύστημα UST. «Επειδή η μέθοδος είναι ασφαλής και ανώδυνη, μπορούμε να εξετάζουμε τον ίδιο ασθενή όσο συχνά χρειάζεται, χωρίς περιορισμούς», προσθέτει.
Πρώιμη διάγνωση για καρκίνο στο ήπαρ και το πάγκρεας
Οι εφαρμογές της τεχνολογίας δεν περιορίζονται στο λιποσάρκωμα.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η υπερηχογραφική τομογραφία θα μπορούσε να συμβάλει στην έγκαιρη ανίχνευση όγκων σε ζωτικά όργανα, όπως το ήπαρ και το πάγκρεας, δύο μορφές καρκίνου που συχνά διαγιγνώσκονται σε προχωρημένα στάδια.
Παράλληλα, η τεχνολογία εμφανίζει σημαντικές προοπτικές και στη μυοσκελετική απεικόνιση, επιτρέποντας τον εντοπισμό ρήξεων μαλακών μορίων, εκφυλιστικών αλλοιώσεων και άλλων παθολογικών καταστάσεων που συχνά απαιτούν ακριβή παρακολούθηση.
Η δύναμη της συνεχούς παρακολούθησης
Ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα της νέας μεθόδου είναι η δυνατότητα επαναλαμβανόμενων εξετάσεων χωρίς κινδύνους από ιονίζουσα ακτινοβολία.
«Οι συχνές απεικονίσεις μπορούν να αποκαλύψουν μικρές μεταβολές στο σώμα με την πάροδο του χρόνου. Αυτή η διαχρονική παρακολούθηση προσφέρει πολύ βαθύτερη κατανόηση της παθολογίας σε σύγκριση με ένα μεμονωμένο στιγμιότυπο, επιτρέποντας στους γιατρούς να παρακολουθούν με μεγαλύτερη ακρίβεια την εξέλιξη μιας νόσου ή την ανταπόκριση στη θεραπεία», υπογραμμίζει ο Καθηγητής Wang.
Η προσέγγιση αυτή ευθυγραμμίζεται με τη σύγχρονη τάση της εξατομικευμένης ιατρικής, όπου η συνεχής συλλογή δεδομένων θεωρείται καθοριστική για τη λήψη καλύτερων θεραπευτικών αποφάσεων.
Η επιστημονική δημοσίευση και οι χρηματοδοτήσεις
Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο κορυφαίο επιστημονικό περιοδικό Nature Biomedical Engineering με τίτλο «Whole Cross-Sectional Human Ultrasound Tomography».
Στη μελέτη συμμετείχαν ερευνητές από το Τμήμα Ιατρικής Μηχανικής Andrew and Peggy Cherng του California Institute of Technology, καθώς και ο χειρουργός ογκολόγος William Tseng.
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από τα National Institutes of Health, την Chan Zuckerberg Initiative και το National Research Foundation of Korea, ενώ η συνεργασία με το City of Hope υποστηρίζεται από το Merkin Institute of Translational Research.
Τι λέει η επιστημονική βιβλιογραφία
Η υπερηχογραφική τομογραφία θεωρείται από πολλούς ειδικούς μία από τις πλέον υποσχόμενες τεχνολογίες της επόμενης γενιάς στην απεικόνιση, καθώς συνδυάζει:
- απουσία ιονίζουσας ακτινοβολίας,
- χαμηλότερο κόστος σε σχέση με την αξονική και τη μαγνητική τομογραφία,
- δυνατότητα επαναλαμβανόμενων εξετάσεων,
- ποσοτική αξιολόγηση ιστών,
- προοπτική τρισδιάστατης απεικόνισης σε πραγματικό χρόνο.
Μελέτες που έχουν δημοσιευθεί στα περιοδικά Ultrasound in Medicine & Biology, IEEE Transactions on Medical Imaging και Nature Biomedical Engineering υπογραμμίζουν ότι η υπερηχογραφική τομογραφία μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ανίχνευση όγκων και την αξιολόγηση των μαλακών ιστών, ειδικά όταν συνδυάζεται με προηγμένες τεχνικές τεχνητής νοημοσύνης και φωτοακουστικής απεικόνισης.
Η νέα πλατφόρμα του Caltech φιλοδοξεί να μετατρέψει αυτή τη θεωρητική υπόσχεση σε κλινική πραγματικότητα, ανοίγοντας τον δρόμο για μια νέα γενιά εξετάσεων που θα είναι ταχύτερες, φθηνότερες και πιο προσιτές για εκατομμύρια ασθενείς παγκοσμίως.
