Uma nova abordagem de medição proposta por cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) pode levar a uma maneira melhor de calibrar scanners de tomografia computadorizada (TC), potencialmente simplificando o tratamento do paciente, melhorando a comunicação entre os médicos.

A abordagem, detalhado em um artigo de pesquisa na revista PLOS ONE , sugere como os feixes de raios-X gerados pela TC podem ser medidos de uma forma que permite que varreduras de diferentes dispositivos sejam comparadas entre si de forma útil. Ele também oferece um caminho para criar os primeiros padrões de medição de TC conectados ao Sistema Internacional de Unidades (SI), criando uma definição mais precisa das unidades usadas em TC - algo que faltou em campo.

"Se a comunidade técnica pudesse chegar a um acordo sobre uma definição, então? os fornecedores podem criar medidas que são intercambiáveis, "disse Zachary Levine do NIST, um físico e um dos autores do artigo. "Agora mesmo, a calibração não é tão completa quanto poderia ser. "

A capacidade de um objeto de bloquear os raios-X - sua "radiodensidade" - é medida em unidades Hounsfield (HUs), nomeado para o co-inventor vencedor do Prêmio Nobel de CT. Calibração de uma máquina de CT, algo que toda instalação de radiologia deve realizar regularmente, envolve a varredura de um objeto de radiodensidade conhecida, denominado fantasma, e a verificação se essas medidas fornecem o número correto de HUs.

Um problema é que um tubo de tomografia computadorizada - essencialmente sua "lâmpada" geradora de raios-X - cria um feixe que é a versão de luz branca de raios-X, cheio de fótons com diferentes comprimentos de onda que correspondem à sua energia. (Se o olho humano pudesse ver os raios-X, você poderia passar o feixe do tubo através de um prisma e vê-lo se dividir em um espectro de cores.) Como o poder de penetração de um fóton depende de sua energia, o efeito geral do feixe no fantasma deve ser calculado, tornando difícil definir a calibração.

Para complicar ainda mais a situação, é a maneira como a luz do raio-X do tubo muda, dependendo do tipo de varredura. Partes do corpo mais densas precisam de raios-X mais penetrantes, portanto, o tubo tem uma espécie de interruptor de cor que permite ao operador ajustar a tensão do tubo para corresponder ao trabalho. Ajustar a tensão do tubo altera o espectro do feixe, de modo que ela varia entre algo como uma lâmpada de "branco frio" e "branco quente". O espectro variável torna mais difícil garantir que a calibração esteja correta para todas as tensões.

Adicione essas complicações às diferenças que existem entre os vários fabricantes de máquinas de TC, e você terá muitos problemas para quem deseja vincular a calibração de qualquer scanner a um padrão universal. Mas se isso pudesse ser feito, haveria benefícios de longo alcance tanto para a indústria quanto para a medicina.

"Você quer respostas intercambiáveis, independentemente da máquina de TC que usa e quando, "Levine disse." Para começar, você deseja que os médicos possam se comunicar entre os hospitais. Digamos que um paciente precise de acompanhamento, mas esteja em algum lugar longe de casa, ou o mesmo scanner recebeu uma atualização de software que altera o número de HUs. Se você não consegue medir com precisão, você não pode melhorar sua tecnologia. "

Uma melhor calibração poderia tornar o diagnóstico mais eficiente e menos caro também, Levine disse.

"Melhores comparações entre scanners podem nos permitir estabelecer pontos de corte para doenças, como enfisema obtendo uma pontuação de Hounsfield específica ou inferior, "disse ele." Também é comum que as tomografias mostrem tumores suspeitos que podem ser cancerosos, e um médico geralmente pede uma ressonância magnética como acompanhamento. Podemos eliminar a necessidade desse segundo procedimento. "

A equipe do NIST teve que superar as incertezas criadas pelo amplo espectro de raios-X do tubo e pela configuração da tensão do tubo. A ideia deles era preencher vários fantasmas com diferentes concentrações de produtos químicos em pó que são comuns no corpo, e comparar a radiodensidade dos fantomas usando TC. A comparação ajudaria a vincular HUs ao número de mols por metro cúbico, que são ambas unidades SI.

"Executar essa ideia foi complicado, porque o volume de uma toupeira depende do tamanho de uma determinada molécula química, "Levine disse." Um mol de sal ocupa mais espaço do que um mol de carbono, por exemplo. E o ar nos pós representou uma complicação adicional. "

A dificuldade faria estremecer todos, exceto um aficionado por matemática:cada produto químico na mistura poderia ser caracterizado por dois números, mas o fantasma inteiro criou um espaço tridimensional que complicou a análise dos dados. Felizmente, a equipe conseguiu usar uma técnica de álgebra linear bem conhecida na ciência de dados para simplificar os dados em duas dimensões, o que era muito mais gerenciável.

"Basicamente, mostramos que você pode criar uma meta de desempenho de tomógrafo que qualquer engenheiro de projeto pode atingir, "Levine disse." Os fabricantes têm obtido respostas diferentes em suas máquinas há décadas porque ninguém disse a seus engenheiros como lidar com o espectro de raios-X. Apenas uma pequena mudança na prática existente é necessária para unificar suas medições. "