Digitális tomoszintézis elvén működő alacsony röntgendózisú rétegfelvételi radiológiai képalkotó eszköz kifejlesztése
2019.08.23
KMR_12-2012-0122 pályázat további ügyfelei: Semmelweis Egyetem Pulmonológiai Klinika, Innomed Medical Zrt.
Körülmények
Új, mesterséges intelligencián alapuló algoritmusokat dolgoztunk ki és erre épülő eljárásokat fejlesztettünk alacsony dózisú, lineáris CT rétegfelvételi eljárás rekonstrukciós problémájára. Munkánkat egy három résztvevős (BME MIT, SE, Innomed Medical Zrt) konzorcium tagjaként végeztük, az Új Széchenyi Terv KMR_12-2012-0122 pályázatának keretein belül. Az elkészült algoritmusok, illetve azok implementációi kereskedelmi forgalomban vásárolható eszközökbe kerültek beépítésre, melyeket a humán egészségügy hasznosít.
Kihívás
Napjainkban a rákos megbetegedések miatti halálozások száma folyamatosan növekszik, melyet az egészségügy fejlődése sem képes megfékezni. Ennek oka, sok betegség esetén a szűrésre alkalmazható eszközök hiányában keresendő. Radiológiai oldalon széles körben elterjedtek a projekciós röntgen, illetve a CT berendezések, viszont az eőbbi modalitásnál a felvételek nem rendelkeznek a korai daganatok sikeres felismeréséhez elégséges diagnosztikai értékkel, míg a CT eszközök szűrési jellegű alkalmazása költségigényük miatt lehetetlen. A lineáris tomoszintézis e két modalitás között résbe illeszkedik, mely rétegfelvételeket állít elő (hasonlóan a CT-hez), de jóval alacsonyabb költségvonzattal. Technikailag és elméletét tekintve jelentősen nehezebb a rekonstrukciós problémája még az Low Dose CT-nél is, hiszen itt limitált szögtartományból eredően erősen hiányos, továbbá az alacsony dózis miatt zajos mérésekből kell a vizsgált térfogatot rekonstruálni. Ezért jóval kritikusabb a rekonstrukciós eljárások szerepe, azok képessége ezen modalitás esetén.
Megoldás
A megoldás egy SIMD elvű számítási architektúrán nagy sebességgel futó rekonstrukciós eljárás lett, mely 60 darab, hozzávetőleg 1500 × 1500 pixeles projekcióból 160 db 1500 × 1500 pixeles rétegfelvételt állít elő kevesebb, mint 2 perc alatt. A megoldás pontosan modellezi az inputjául szolgáló felvételek rögzítésének fizikai sajátosságait (a felvételi geometriát, röntgensugár tulajdonságait, stb.). A tervezett és implementált eljárás egy olyan a priori modellt alkalmaz, mellyel hatásosan kompenzálható a limitált szögtartományból eredő alul-határozottsága a becslési problémának. Ez a modell a rekonstruálni kívánt, humán térfogatok statisztikai jellemzőin, valamint a képalkotás fizikai jellemzőin alapul. Az eljárással rekonstruált koronális szeletek felbontása jelentősen meghaladja a mai HRCT-k ilyen irányú felbontását is (annak körülbelül 3-szorosa), míg egy vizsgálat költsége hozzávetőleg fele marad, a pácienst terhelő sugárdózis pedig tizede egy LDCT vizsgálatéhoz viszonyítva.
Hatások, eredmények
A tervezett és kifejlesztett módszer az Innomed Medical Zrt MRX TEL NG II (tomoszintézis elvén működő alacsony röntgendózisú rétegfelvételi radiológiai képalkotó) eszköz rekonstrukciós eljárása. Az eszköz kifejlesztését és forgalmazását a Nemzetgazdasági Minisztérium 2016. évi Ipari Innovációs Díjában részesítette. Az eszközt kilenc példányban értékesítették belföldön, további 8-at export piacon. 2016. december 31.-ig az eszköz értékesítése közel 700 M FT árbevételt generált, továbbá a fejlesztés során létrejött, két prototípus klinikai környezetben még mai napig is működik. Az eszköz fejlesztése során született számos nemzetközi konferencia, valamint folyóirat publikáció.
Ügyfél
KMR_12-2012-0122 pályázat további ügyfelei: Semmelweis Egyetem Pulmonológiai Klinika, Innomed Medical Zrt.Szolgáltató
