Les maladies cardiaques sont une des principales causes de décès à l’échelle mondiale, et l’attraper tôt peut faire une différence significative pour la prévention de futurs événements cardiovasculaires. Mais dans de nombreux endroits, l’accessibilité à la technologie qui peut détecter les premiers signes de la maladie, comme la calcification de l’artère coronaire (CAC), lorsque le flux sanguin dans les artères est bloqué par une accumulation de plaque, augmente la probabilité d’un crise cardiaque.
Actuellement, la détection du CAC nécessite des tomodensitogrammes qui sont coûteux, délivrent de fortes doses de rayonnement et doivent être effectués en milieu hospitalier – mais le professeur agrégé de génie électrique et informatique de l’UC Santa Cruz, Shiva Abbaszadeh, développe une solution qui rendra ces soins de santé préventifs. beaucoup plus accessible. Avec une nouvelle subvention de 2 millions de dollars des National Institutes of Health, Abbaszadeh et son collaborateur au professeur adjoint de radiologie de l’Université de Stanford Adam Wang développera une nouvelle technologie de détection des CAC pouvant être facilement intégrée aux radiographies pulmonaires de routine, la procédure d’imagerie médicale la plus courante.
“Avoir un système de radiographie facilement portable peut faire une énorme différence pour certaines zones qui n’ont peut-être pas accès aux tomodensitogrammes car elles ont besoin d’un environnement hospitalier”, a déclaré Abbaszadeh. “Nous pouvons faire progresser la décomposition des matériaux et la différenciation des lésions de l’imagerie par rayons X.”
La nouvelle technologie sera un détecteur de rayons X avancé à double couche, produisant à la fois une image traditionnelle du corps et une image spécifique au matériau qui, dans ce cas, détecterait le calcium. L’équipe de Wang développera des algorithmes d’intelligence artificielle pour détecter et quantifier automatiquement la quantité de calcium présente. La technologie sera une solution instantanée pour les procédures cliniques existantes et ne nécessite aucune radiothérapie ou durée d’analyse supplémentaire.
Alors que les chercheurs se concentreront initialement sur la détection des CAC, ils pensent que leur système pourrait être utilisé pour la détection précoce du cancer du poumon et du sein, de la tuberculose et d’autres maladies.
“Nous développons une plate-forme technologique en combinant des innovations dans la science des matériaux, la détection des rayonnements, la conception de circuits et le calcul pour apporter de nouvelles capacités à l’imagerie par rayons X”, a déclaré Abbaszadeh. “Nous avons ciblé une application – la calcification des artères coronaires – mais le problème est beaucoup plus important et peut avoir un impact important.”
Pour créer la technologie de nouvelle génération pour l’imagerie par rayons X, Abbaszadeh et ses étudiants utiliseront l’équipement de son laboratoire à la Baskin School of Engineering pour concevoir les propriétés optiques et électriques du matériau chalcogénure – des matériaux qui contiennent un ou plusieurs éléments chalcogènes. Cette installation, qui se consacre au développement de détecteurs basés sur des alliages de chalcogénure de l’élément sélénium, est la seule installation de ce type dans un cadre de recherche dans le pays à la connaissance d’Abbaszadeh et de Wang.
Une installation dédiée au développement de détecteurs présente un large éventail d’opportunités de recherche pour le laboratoire d’Abbaszadeh, car le matériau possède des propriétés bien adaptées aux deux photodétecteurs, utilisés pour des applications allant de l’imagerie médicale à la physique des hautes énergies.
Ce projet collaboratif offrira aux étudiants des deux groupes de chercheurs des opportunités passionnantes de faire partie d’un environnement d’apprentissage plus large dans lequel ils pourront visiter les laboratoires de l’autre et acquérir de l’expérience avec toutes les facettes de leur technologie, y compris l’ingénierie matérielle, le développement de l’IA et la clinique. cadre dans lequel leur travail sera utilisé.
Wang et Abbaszadeh collaboreront également avec des chercheurs de la Stanford School of Medicine, qui fourniront des informations sur la meilleure façon de concevoir leurs systèmes pour une utilisation en milieu clinique et fourniront des images d’instances réelles de CAC pour former les modèles d’IA de Wang. L’ancien instructeur de Stanford Martin Willemink et le professeur de Stanford Dominik Fleischmann ont contribué au développement du projet, et Fleischmann, qui est le directeur de la division d’imagerie cardiovasculaire de Stanford, continuera à apporter son expertise. Ils collaboreront également avec des partenaires de l’industrie pour démontrer les performances du nouveau système.
“Entre la physique des détecteurs sur laquelle Shiva travaille et les algorithmes d’intelligence artificielle que nous développons à Stanford, nous fournissons de meilleures informations d’entrée d’image, mais nous aurons également des algorithmes qui détectent et quantifient automatiquement la quantité de calcium”, a déclaré Wang. . “C’est une amélioration sur plusieurs fronts.”
