Preklinisk röntgenavbildning bortom attenueringskontrast
Tid: Fr 2022-04-22 kl 10.00
Plats: Room 4204, Hus 3, Albano campus, Hannes Alfvéns väg 12
Videolänk: online defense
Språk: Engelska
Ämnesområde: Fysik Biologisk och biomedicinsk fysik
Respondent: Kian Shaker , Biomedicinsk fysik och röntgenfysik
Opponent: Professor Bert Müller, Biomaterials Science Center, University of Basel
Handledare: Hans Hertz, Biomedicinsk fysik och röntgenfysik; Anna Burvall, Biomedicinsk fysik och röntgenfysik
Abstract
Medicinsk avbildning är en viktig grundsten inom modern klinisk praktik. Här är röntgenavbildning det givna valet för snabb strukturell avbildning med hög upplösning, dock med en känslighet som oftast inte räcker för att upplösa små patologiska förändringar inom mjuka vävnader. Känslighetsproblemet grundar sig i att kontrasten i traditionella röntgenbilder uppstår genom skillnader i attenuering av röntgenstrålningen (p.g.a. absorption och spridning) där attenueringsegenskaperna hos olika vävnader oftast är väldigt lika. Förbättring av känsligheten hos röntgenavbildning kräver därmed att man ser bortom attenueringskontrast.
Mot denna bakgrund undersöker föreliggande avhandling två alternativa kontrastmekanismer i en preklinisk kontext men med klinisk tillämpning i sikte: röntgenfluorescens och faskontraströntgen. Dessa mekanismer demonstreras både experimentellt på djurmodeller (in vivo) samt med beräkningar på virtuella anatomiska fantomer (in silico). Bland annat demonstrerade vi experimentell avbildning med röntgenfluorescens på möss in vivo injicerade med nanopartiklar som kontrastmedel som ett koncept för molekylär röntgenavbildning med högre spatial upplösning (< 0.5 mm) än nuvarande molekylära avbildningsmodaliteter (t.ex. PET & SPECT) samt en faktor 10× högre känslighet (~ 0.1 mM) jämfört med traditionell attenueringskontrast. Vidare visade vi att de minsta bronkiolerna (med diametrar ner till 60 μm) kunde upplösas i möss under anestesi utan mekanisk ventilering genom avbildning med faskontraströntgen. Slutligen visade vi med in silico modellering att faskontraströntgen tillämpat på människolungor skulle kunna ha potential för att visualisera små luftvägar (med diametrar under 2 mm) som är osynliga genom enbart attenueringskontrast. Sammanfattningsvis innehåller denna avhandling experiment och beräkningar som indikerar att både röntgenfluorescens och faskontraströntgen är lovande kontrastmekanismer för klinisk röntgenavbildning med förbättrad känslighet.