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尽管X射线对骨骼成像很有用,但在黑白图像中能看到的东西有限。但一种生物成像扫描仪可以生成骨骼的彩色三维图像,创建了高分辨率的切面3D模型,可以诊断骨折和监测愈合情况。总部位于新西兰的Mars Bioimaging公司(MBI)目前已经对该机器进行了可行性研究,更大规模的国际试验即将开始。

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在传统的CT扫描中,X射线会被射向人体的目标区域,辐射更容易被骨骼等密度较大的组织吸收,而更容易通过较软的组织。最终的结果就是我们熟知的高对比度黑白图像。但新技术能收集更多关于X射线如何被不同组织吸收的细微数据。它是围绕着一个名为Medipix3的芯片建立起来的,它可以跟踪击中传感器上每一个像素的每一个光子,并处理它们与体内各种原子的相互作用。通过这样做,它可以更准确地确定这些组织的密度和组成。

一旦新扫描仪收集了数据,它就会通过专门的算法来运行数据,将其转化为3D模型。特定的密度被分配了不同的颜色,因此骨骼显示为白色,肌肉显示为红色,脂肪显示为黄色,而植入物可以是蓝色或绿色。

这些模型不仅令人难以置信地引人注目,而且让医生能够诊断骨骼断裂或骨折,并更精确地监测它们随着时间的推移而愈合的情况。

该技术的核心Medipix3芯片最初是在欧洲核子研究中心开发的,用于帮助跟踪大型强子对撞机中产生的粒子。经过10年的发展,MBI成为医疗3D扫描仪,在2018年用它制作了第一张人体3D彩色X射线图像。

现在,该公司将扫描仪进一步发展,变成了一台几乎可以在医院使用的紧凑型设备。这台机器正式名称为Mars Microlab 5X120,高约1米(3.3英尺),长1.4米(4.5英尺),宽0.75米(2.5英尺)。它是专门为扫描患者的手和手腕而设计的,所以中间有一个足够大的洞,可以把手臂伸进去。

在这项首次可行性研究中,该团队扫描了三名肩胛骨骨折的患者的手腕。这些患者在受伤和诊断几个月后进行了新的扫描,以监测它的愈合情况。在这三个案例研究中,3D扫描仪都能够显示骨折的肩胛骨没有重新闭合,并发现了硬化、移位和小骨片等并发症的迹象。这些诊断可以帮助医生计划可能需要进行哪些手术或进一步的治疗。

“我们选择针对手腕损伤这一重要的临床问题,是因为手腕损伤很常见,而诊断可能具有挑战性,经常出现误诊和并发症,如骨骼不能正常愈合,”MBI的首席医疗官Anthony Butler说。“无与伦比的清晰度意味着诊断并发症,例如没有正确愈合的微小骨折,得到了极大的改善。MBI扫描仪测量和显示骨质成分的能力,使得监测手术后愈合情况变得更加容易。它还可以聚焦于最佳能量光谱,以减少金属植入物造成的图像失真,更好地评估骨愈合和融合。”

进一步的人体试验将于2021年初开始,在新西兰和欧洲的诊所进行。之后,MBI表示,如果监管部门批准,扫描仪可能会在明年内投入临床使用。

MBI已经发布了一份,详细介绍了第一次可行性研究的情况。

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