Wat als je niet meer hoeft te liggen tijdens een scan? Aan de UGent wordt gewerkt aan een nieuwe generatie scanners waarin je gewoon rechtop blijft staan.
De dokter wil een diagnose uitsluiten en stelt een PET/CT-scan voor. ‘Huh, wat is dit?’, denk je bezorgd. Je ziet meteen die ronde buis voor je, waarin je stil moet blijven liggen terwijl de scanner rond je draait. Best intimiderend. En dan blijkt er ook nog een wachttijd te zijn… Wat als dat allemaal sneller, eenvoudiger en comfortabeler kon?
Een klassieke PET/CT-scan combineert twee technieken die elkaar aanvullen. De CT-scan maakt met röntgenstralen een gedetailleerd beeld van je anatomie: een bron stuurt straling door je lichaam, en een detector aan de andere kant vangt het afgezwakt signaal op. Dit bron-detector-koppel draait razendsnel rond je lichaam en je schuift langzaam door de scanner. Zo wordt er vanuit alle hoeken data verzameld, die samen een 3D-beeld vormen.
De PET-scan voegt informatie toe over de activiteit van cellen en weefsels, maar hij kan niet zonder CT. De CT-data hebben twee belangrijke functies voor de PET-beelden. Ten eerste helpt de CT om fouten in de PET-data weg te werken. Straling die uit het lichaam komt, wordt onderweg verzwakt. Daardoor lijkt sommige activiteit zwakker dan ze in werkelijkheid is. Omdat de CT-scan informatie bevat over die verzwakking, kan hij hiervoor corrigeren. Ten tweede maakt de CT het mogelijk om de gemeten activiteit precies te koppelen aan structuren in het lichaam.
Geen claustrofobie, patiënten stappen er gewoon zelf in, en per dag kunnen er tot drie keer zoveel scans ingepland worden
Zonder die anatomische informatie is het moeilijk om het PET-beeld te interpreteren. Daarom worden beide scans altijd samen uitgevoerd. Alle PET/CT-systemen bestaan uit een lange buis die zowel de PET- als CT-componenten bevat. Tijdens de scan schuif je langzaam door deze buis, zodat beide beelden na elkaar worden gemaakt. PET/CT-scans worden onder andere gebruikt om tumoren op te sporen, de verspreiding van kanker in kaart te brengen en het effect van behandelingen op te volgen. Dit maakt PET/CT-scans cruciaal in de oncologie. De toestellen zijn echter groot en duur, en voor patiënten is de ervaring vaak claustrofobisch. Er is daarom een grote vraag naar snelle en efficiënte beeldvorming.
Inspiratie uit de luchthaven
Voor de PET-scan is er aan de UGent al veelbelovend onderzoek naar een oplossing: de Walk-Through PET, een rechtopstaande scanner met twee vlakke detectiepanelen waar je gewoon tussen gaat staan. Het doel: een medische scan die even eenvoudig wordt als door een luchthavencontrole stappen. De scan duurt amper een minuut. Geen claustrofobie, patiënten stappen er gewoon zelf in, en per dag kunnen er tot drie keer zoveel scans ingepland worden.
Maar PET en CT worden altijd in tandem uitgevoerd, omdat de CT-scan cruciaal is om de PET-data om te zetten in een kwalitatief beeld. Als je de patiënt eerst rechtopstaand scant in de PET en daarna liggend door een cilindrische CT stuurt, dan passen die beelden niet goed op elkaar.
De oplossing? Een rechthoekige CT-scanner die ook rechtopstaand werkt. De inspiratie komt opnieuw uit de luchthaven. Bagage gaat daar niet door een ronde tunnel, maar door een rechthoekige scanner. Dat idee vormt de basis voor een nieuw type CT-scanner: een rechthoekig frame dat van boven naar beneden langs het lichaam beweegt terwijl je rechtop staat. Dankzij recente ontwikkelingen in zowel röntgenbronnen als detectoren kunnen we nu dit soort opstelling bouwen. Met die technologieën hoeven we niet langer vast te houden aan het klassieke ronde ontwerp. We kunnen overstappen naar kleinere, handiger scanners die beter passen bij toepassingen zoals de Walk-Through PET. Zo komt een volledig nieuwe PET/CT-combinatie in zicht.
Puzzels zonder alle stukjes
Toch brengt deze nieuwe aanpak een uitdaging met zich mee. Bij een cilindrisch toestel draait het bron-detector-koppel helemaal rond, waardoor je alle informatie hebt die je nodig hebt voor een kwaliteitsvol 3D-beeld. Bij de rechthoekige CT gebeurt dat niet. Het toestel beweegt alleen van boven naar beneden, waardoor het je lichaam niet vanuit alle kanten kan bekijken. Daardoor missen we een deel van de informatie die we nodig hebben. Het is alsof je een puzzel probeert te maken waarvan stukken ontbreken. Zonder die ontbrekende stukjes is het moeilijk om een correct 3D-beeld te vormen.
Hoe los je dat op? Er zijn twee routes. Een eerste aanpak vertrekt vanuit de wiskunde en gebruikt zogeheten iteratieve algoritmes. Die maken een eerste schatting van het beeld, vergelijken dat met de gemeten data en verbeteren dat stap voor stap. Door dat proces vele keren te herhalen, ontstaat uiteindelijk een nauwkeurige reconstructie. Het voordeel? De methode is verklaarbaar, iets wat belangrijk is in de medische wereld.
De tweede route is artificiële intelligentie (AI). Een AI-model leert patronen herkennen in CT-data en kan voorspellen welke informatie ontbreekt. Deze aanpak is vaak veel sneller, maar minder transparant. Beide methoden gebruiken voorkennis om realistische voorspellingen te doen. We weten immers hoe de CT-opmetingen gebeuren, dus we kunnen extra beperkingen opleggen zodat de voorspellingen fysisch plausibel blijven.
De eerste resultaten van beide methoden zijn veelbelovend: ze laten zien dat we ondanks de ontbrekende informatie toch bruikbare CT-beelden kunnen maken. En die CT-beelden zijn bovendien goed genoeg om er ook betrouwbare PET-beelden mee te krijgen, wat uiteindelijk het doel is van de gecombineerde scan. De conclusie? Onvolledige data hoeft geen beperking meer te zijn. Momenteel ontwikkelen en vergelijken we beide methoden verder, elk met hun eigen voor- en nadelen. Tegelijk onderzoeken we of ze gecombineerd kunnen worden, bijvoorbeeld door AI te gebruiken voor een eerste schatting, die daarna verfijnd wordt met een iteratief algoritme.
De rechthoekige CT-scanner is nog in ontwikkeling, maar het potentieel is duidelijk. Samen met de Walk-Through PET zorgt hij voor snellere, comfortabelere en toegankelijkere scans. Een medische scan die even eenvoudig wordt als door een luchthavencontrole stappen klinkt misschien futuristisch, maar komt steeds dichterbij.
