O1. REDUCCIÓ DE DOSI TC
La TC es pot utilitzar per a radiodiagnòstic o planificació de tractament. Des que la radiació ionitzant es va convertir en una aplicació terapèutica, el càlcul de la distribució de dosi ha sigut un problema degut a la complexitat en la planificació del tractament. Quan apareixen gradients de dosis o distribucions complexes en un tractament (en IMRT, IGRT o en radiocirugia, per exemple) o quan el teixit a irradiar és molt heterogeni, els algorismes utilitzats en els sistemes actuals poden donar valors fora dels marges permesos per a la salut.
S’ha demostrat que els mètodes de Monte Carlo i els basats en la equació de transport de Boltzmann (ETB) aplicats al transport de radiacions ionitzants són el millor mètode per a calcular dosi en qualsevol mena de mitjà i geometries complexes considerant la física involucrada en el problema.
A partir dels TC realitzats en radioteràpia per a planificació, simulació i verificació és possible reduir la dosi. En aquesta línia, el codi Monte Carlo PenRed pot simular la planificació del tractament per als pacients, reduint també les dosis en Teleteràpia i Braquiteràpia, i per a això, s’adaptarà i verificarà el codi.
Aquesta tècnica de diagnòstic és una eina inavaluable per a estudiar estructures internes del cos humà i diagnosticar una àmplia gamma de condicions mèdiques. No obstant això, és crucial abordar els riscos associats amb l’exposició a la radiació ionitzant i cercar maneres d’optimitzar l’exposició per a reduir la dosi rebuda pels pacients. En aquest context, els investigadors del projecte IRAMED estan treballant en el desenvolupament de tècniques de reconstrucció d’imatge amb poques projeccions. S’estan explorant i desenvolupant noves tècniques d’imatge que poden proporcionar imatges d’alta qualitat amb dosi de radiació més baixes. Això inclou l’ús d’algorismes de reconstrucció d’imatges amb poques projeccions i tècniques de filtrat amb IA per a millorar la qualitat de la imatge mentre es redueix la dosi de radiació.
D’altra banda, estan aplicant tècniques de Monte Carlo, amb el codi de Monte Carlo Penred, per al càlcul de les dosis i així desenvolupar un codi per a planificar tractaments de radioteràpia.
1. Estimació de dosi de la radiació amb mètodes de Monte Carlo
La TC es pot utilitzar per a radiodiagnòstic o planificació de tractament. Des que la radiació ionitzant es va convertir en una aplicació terapèutica, el càlcul de la distribució de dosi ha sigut un problema degut a la complexitat en la planificació del tractament. Quan apareixen gradients de dosis o distribucions complexes en un tractament (en IMRT, IGRT o en radiocirugia, per exemple) o quan el teixit a irradiar és molt heterogeni, els algorismes utilitzats en els sistemes actuals poden donar valors fora dels marges permesos per a la salut.
S’ha demostrat que els mètodes de Monte Carlo i els basats en la equació de transport de Boltzmann (ETB) aplicats al transport de radiacions ionitzants són el millor mètode per a calcular dosi en qualsevol mena de mitjà i geometries complexes considerant la física involucrada en el problema.
A partir dels TC realitzats en radioteràpia per a planificació, simulació i verificació és possible reduir la dosi. En aquesta línia, el codi Monte Carlo PenRed pot simular la planificació del tractament per als pacients, reduint també les dosis en Teleteràpia i Braquiteràpia, i per a això, s’adaptarà i verificarà el codi.
2. Tècniques de reconstrucció d’imatge amb poques projeccions
La prova mèdica de Tomografia computeritzada (TC) és essencial actualment en la pràctica clínica per al diagnòstic i seguiment de múltiples malalties i lesions, sent una de les proves d’imatge mèdica més important per la gran quantitat d’informació que és capaç d’aportar. No obstant això, a diferència d’altres mètodes de diagnòstic per imatge que són innocus, la prova de TC utilitza raigs X, que són ionitzants, per la qual cosa suposen un risc per als pacients.
És per això que és necessari desenvolupar mètodes que permeten reduir la dosi de radiació a la qual s’exposa als pacients que es realitzen un estudi, sense comprometre la qualitat d’imatge perquè si no s’estaria sotmetent a un risc a aquestes persones sense que el benefici (un diagnòstic de qualitat) estiga garantit.
Durant el desenvolupament d’aquesta línia s’estan investigat mètodes de reconstrucció d’imatge TC que es basen a reduir el nombre de projeccions usades, amb l’objectiu de reduir el temps d’exposició als raigs X. Aquesta estratègia de reducció de dosi està en fase d’investigació, a diferència d’unes altres que estan implantades en la pràctica clínica i ja han sigut desenvolupades pels propis fabricadors dels escàners. S’aplicarà a TC 3D i a Cone-beam i s’empraran tècniques computacionals d’altes prestacions per a reduir els temps de computació.
3. Aplicació d’Intel·ligència Artificial per a eliminació de soroll
El repte més important consisteix a crear un filtre basat en Intel·ligència Artificial (Xarxa Neural d’Aprenentatge Profund) amb la finalitat de reduir el soroll de les imatges i millorar així la qualitat de les imatges. L’entrada seran els sinogrames o el senyal reconstruït amb dosi baixa, la referència serà el senyal reconstruït amb dosi alta, i la solució els paràmetres del filtre que a través de xarxes neuronals conformaran l’arxiu d’eixida reconstruït (imatge TC) que aproximarà de manera òptima l’arxiu de referència.