Augmenterad neurokirurgi – Anna Falk Delgados forskargrupp

Vår forskning behandlar valideringen och optimeringen av nya hjärnavbildningsmetoder för sjukdomar i centrala nervsystemet. I takt med att nya metoder utvecklas för avbildning av centrala nervsystemet ökar behovet av att analysera och bedöma respektive tekniks kliniska nytta och potential. Optimerade metoder och analys av dessa behövs för att möta sjukvårdens ökande krav på hög diagnostisk säkerhet och möjlighet till individualiserad behandling.


Validering av kliniska hjärnavbildningsmetoder

Snabb MR

Under de senaste tio åren har det funnits en ökad uppmärksamhet på att avsevärt minska undersökningstiderna vid MR. På Karolinska Universitetssjukhuset har MR-fysiker tillsammans med Stefan Skare utvecklat metoder för ultrasnabb MRT av hjärnan. Preliminära resultat från klinisk tillämpning av metoden indikerar hög diagnostisk potential för metoden att identifiera och karakterisera sjukdomar i hjärnan. Nya och rörelseokänsliga multikontrast MR-sekvenser på Karolinska Sjukhuset där hjärnan kan undersökas på 1-3 minuter, förväntas ge samma information som en undersökning på 30 minuter. Inkluderade sekvenser kan påvisa, blödning, ödem, kontrastuppladdning, strukturella fel, ischemi mm. Detta görs i en vanlig MR-maskin. För att kliniskt validera dessa krävs en jämförelse med sedvanliga MR-kontraster hos samma patient. MR av hjärnan hos barn är särskilt viktigt att utföra istället för den joniserande metoden datortomografi vid misstanke om patologi. Barn har dock svårigheter att både förstå och att stå ut med att genomgå en MR-undersökning pga obehag och osäkerhet. Pga detta undersöks barn i sedering eller under generell anestesi. Undersökningarna är pga barnets nedsövda tillstånd även långa tidsmässigt då man inte vill missa något när patienten väl ligger där sövd och man inte har en enkel chans att komplettera undersökningen i efterhand. Tillgång till barnanestesi är dessutom mycket begränsad vilket bidrar till att vårdkön för barn till MR av hjärnan upp till flera månader. Vår forskning syftar till att validera metoder som med bibehållen diagnostisk säkerhet ändå kan sänka behovet av långa undersökningstider och/eller minska användandet av sövning i samband med MR-undersökningar. 

PETMR

PET (Positron Emission Tomography) är ett diagnostiskt verktyg som involverar intravenös administrering av kemiska ämnen märkta med radioaktiva molekyler. Fördelningen av dessa spårämnen bekräftar närvaron av tumör/metastaser och fastställer effekten av onkologisk terapi. Inom neuroonkologi hjälper PET till att skilja radionekros från tumörrecidiv vid en oklar lesion efter radio/kirurgisk behandling. PET-MRI kombinerar positronemissionstomografi (PET) och magnetisk resonanstomografi (MRI) inom ett avbildningssystem, morfologisk-MR med funktionell information från PET. Genom att göra det blir diagnostiken mer exakt vilket leder snabbare till korrekt behandling. PET-MR-systemet erbjuder en oöverträffad möjlighet att kombinera samtidiga mätningar av hjärnans struktur, metabolism, neurokemi, perfusion och neuronal aktivitet. Det möjliggör avbildning som kombinerar ett brett utbud av PET-spårämnen för metabolism, receptorer, proteiner, aminosyror, etc. med flera olika samtidiga MR-baserade mätningar. Som ett resultat utsätter PET-MR patienter för lägre stråldos än PET-CT, möjliggör samtidig datainsamling och skiljer bättre mellan radionekros och tumörrecidiv. Vårt projekt syftar till att ta itu med de utmaningar som fortfarande finns i PET-MR-bildinsamling och att utvärdera nya PET-MR-tillämpningar av framtida klinisk relevans och syftar till att öka och validera den diagnostiska säkerheten vid klinisk PET-MR.

Konventionell röntgen

Flera undersökningsmetoder används tillsammans för att diagnostisera och leda behandling av patienter som uppvisar symtom som överensstämmer med akut stroke, såsom fokalt invalidiserande neurologiskt bortfall eller medvetslöshet. En tillförlitlig diagnos är avgörande för att fastställa den mest fördelaktiga behandlingsstrategin för patienten och utförs oftast med hjälp av DT. Endovaskulär rekanalisering görs med röntgenvägledning i en interventionssvit utrustad med ett C-bågssystem med platt detektor. En platt detektor används främst för 2D-bildvägledning under interventionsprocedurer. Den kan dock också användas för diagnostisk 3D-avbildning genom att rotera detektorn runt patienten och rekonstruera den resulterande 3D-volymen. Denna avbildningsteknik är känd som Cone Beam CT (CBCT) och möjliggör viktig diagnostisk information, vanligtvis i samband med ett interventionsförfarande. Oftast används CBCT för anatomisk bedömning såsom benmorfologi och karakterisering av jodkontrastförstärkta blodkärl, peri- och postprocedurell information såsom stent/graftplacering, samt upptäckt av viktiga procedurrelaterade komplikationer såsom blödning. På grund av detektorbegränsningar saknar platta detektorsystem för närvarande möjligheten till detaljerad vävnadsdiskriminering med låg kontrast, såsom karaktärisering av mjukvävnad och hjärnvävnad. Bildtekniker för att separera fotonenergi (spektral avbildning) har vuxit fram och fått stor uppmärksamhet under det senaste decenniet på grund av stora tekniska framsteg och ett ökande antal kliniska tillämpningar. Det finns flera spektrala tekniker och ännu mer lovande är under utveckling. Spectral CT/DECT kan tillföra ett betydande värde till en diagnostisk undersökning, till exempel genom att erbjuda potentialen för förbättrad vävnadskarakterisering genom rekonstruktion av virtuella monoenergetiska bilder (VMI) samt materialseparation och jodkvantifiering. Idag används DECT flitigt inom neuroradiologi, till exempel för att separera blod från jodkontrastläckage efter ett interventionellt ingrepp. Nyligen genomförda studier visar lovande resultat med användning av DECT för akut strokeavbildning, vilket indikerar en möjlighet till högre diagnostisk sensitivitet och specificitet för att upptäcka tidiga ischemiska förändringar.

Än så länge används fotonenergiseparation oftast i CT-skannrar för att förbättra bildkvaliteten och extrahera ytterligare bildinformation. Att tillämpa detta koncept på platta detektorer placerade i interventionssviter skulle teoretiskt ge CBCT-bilder med förbättrad vävnads- och anatomisk karakterisering, samt en ökad detekterbarhet av jod. Denna teknik har kallats Spectral CBCT eller Dual Energy CBCT (DE-CBCT). Ett tekniskt sofistikerat tillvägagångssätt för att möjliggöra energiseparering är att överlagra detektorlager på varandra. Med denna teknik fångar det översta detektorskiktet lågenergifotoner och det nedre detektorskiktet fångar fotoner med högre energi. Detta möjliggör en separation av fotonenergispektra, som används för att förbättra bildinformationsinnehållet. Förbättrade detektoregenskaper skulle också kunna göra det möjligt att sänka den nödvändiga stråldosen till patienten och vårdpersonal som är involverade i ett brett spektrum av interventionsprocedurer. Prekliniska studier har gett insikter om möjligheterna med energiseparerande platta detektorer, och vår studie syftar till att utvärdera denna teknik kliniskt.

This page in English