Karty graficzne dla gier pozwalają obniżyć dawki promieniowania w tomografii komputerowej

Nowa metoda przetwarzania danych z rentgena może obniżyć o dziesięć lub więcej razy dawkę promieniowania otrzymywaną przez pacjentów poddawanych rentgenowskiej stożkowej tomografii komputerowej.

Zespół pod kierownictwem Xun Jia, postdoca z Uniwersytetu Kalifornii, San Diego stworzył innowacyjny algorytm rekonstrukcji obrazów tomograficznych wykorzystujący platformy GPU (koprocesory graficzne). Stożkowa tomografia komputerowa odgrywa istotną rolę w kierowanej obrazami terapii radiacją (IGRT, Image-Guided Radiation Therapy), nowoczesnej metodzie leczenia raka. IGRT wykorzystuje powtarzane skanowanie tomograficzne do precyzyjnego celowania wiązki promieniowania w guzy, dzięki czemu możliwa jest minimalizacja uszkodzeń otaczającej guzy tkanki. Jednak precyzyjne naprowadzanie wiązek wymaga częstego, powtarzanego obrazowania tomografią rentgenowską, przez co całe ciało wchłania duże, kumulowane dawki promieniowania.

Zmniejszenie dawki promieniowania wymaga zmniejszenia ilości wykonywanych zdjęć rentgenowskich oraz poziomu mA każdego ze zdjęć, jednak z kolei to owocuje zaszumionymi i niekompletnymi danymi, których przetworzenie do formy czytelnych obrazów wymaga, przy pomocy stosowanych aktualnie metod, godzin pracy komputera. A pacjent nie może leżeć godzinami w skanerze czekając na obraz pozwalający wycelować wiązki promieniowania, więc szybkie przetwarzanie obrazów jest niezbędne.

I tutaj wchodzą nowe algorytmy oraz procesory kart graficznych, technologia stworzona pierwotnie głownie z myślą o grach komputerowych. GPU przetwarzają dane równolegle, dzięki czemu możliwe jest przetworzenie skanu w około dwóch minut. Zespołowi udało się uzyskać obrazy wystarczająco wyraźne do terapii guzów już przy 20 do 40 zdjęć rentgenowskich z 0,1 mA na zdjęcie. Czas rekonstrukcji przy wykorzystaniu karty NVIDIA Tesla C1060 wynosił od 77 do 130 sekund, około 100 razy szybciej niż przy standardowych metodach iteracyjnych.

Szeroko stosowany aktualnie protokół wykorzystuje około 360 zdjęć z mocą 0,4 mA na jedno, w związku z czym nowa metoda zapewnia zmniejszenie dawki wchłanianego promieniowania od 36 do 72 razy. Zastosowanie technologii przetwarzania obrazów przy pomocy GPU może więc znacząco zmniejszyć szkodliwość współczesnych rentgenowskich technik diagnostycznych - według jednego z autorów badania, Steve Jianga, ocenia się, że corocznie nowotwory spowodowane obrazowaniem rentgenowskim mogą prowadzić nawet do 14500 zgonów.

[via Science Daily]

Leszek Karlik

Więcej o: