BSC在Valld'Hebron医院启动无辐射乳腺癌诊断技术的临床验证
欧洲QUSTom项目由巴塞罗那超级计算中心(BSC-CNS)协调，旨在引入一种基于3D 断层超声和超级计算的新型医学成像模式，该项目已开始在 Hospital Universitari Vall d'Hebron 进行乳腺癌早期检测的临床验证。这项新技术可能会彻底改变这种肿瘤的诊断方式，因为它对女性完全无害，并且从功能和多参数的角度提供更完整的图像。
在接下来的几周内，Vall d'Hebron 大学医院将招募志愿者参与这项计划，志愿者对象是参与早期乳腺癌筛查计划的女性。与提供实时图像的传统妇科超声设备不同，这项创新技术优先考虑最大图像质量以提高诊断准确性。它不仅旨在补充和增强乳腺癌诊断，还可能取代使用 X 射线的当前诊断方法，例如乳房 X 光检查。
世界上独一无二的计算机断层扫描仪
成像方面，将使用 3D 超声计算机断层扫描仪 (3D USCT III)，该扫描仪由 QUSTom 的合作伙伴之一德国卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 设计和制造。这是全球唯一的全 3D USCT 设备。它具有一个半球形 3D 孔径，由 2304 个单独的传感器组成，这些传感器既可用作发射器，又可用作接收器，用于检查乳房组织是否有病理变化。KIT 一直在开发更多原型，但第一个通过患者验证全波反演算法的原型目前位于巴塞罗那。
在设备投入使用之前，它已在德国一家认证的医疗器械测试实验室的监督下接受了一系列电气安全和超声测试，所有测试均顺利通过。收集到所有数据后，将使用 3D 全波反演算法重建数据，并利用巴塞罗那超级计算中心的 MareNostrum5 超级计算机的强大功能以及 FrontWave Imaging 的 UBIware 软件(BSC 和伦敦帝国理工学院的衍生公司，也赞助临床验证)将其转换为高分辨率医学图像。该项目还采用了多模态成像和获取真实 3D 图像等概念，代表了使用超声进行乳房成像的前所未有的组合。
在 MareNostrum 5 上模拟乳房组织的数字孪生
使用 MareNostrum 5 超级计算机，他们需要对每张重建图像进行大约 50,000 次超声波模拟。在 2D 中，这项任务并不困难，可以在传统云端的几个图形处理单元 (GPU) 上计算。然而，在 3D 中，问题变得非常大——以至于还没有人通过模拟将最佳图像重建技术应用于 3D 数据，就像我们将在这次临床验证中使用的数据一样。BSC 研究员兼 QUSTom 协调员 Josep de la Puente 表示：“由于使用了 MareNostrum 5，我们将在这方面成为先驱。我们在 BSC 上几天就能完成的工作，在普通计算机上则需要数年时间。”
他解释说，该项目的核心是构建乳房组织和超声波测量设备的数字孪生。这个数字孪生复制了放射科医生使用的物理设备发出的任何超声波辐射。“因此，我们不仅可以获得图像后处理，还可以获得一个全面的三维地图，详细说明每个像素的组织特性”，de la Puente 强调道。
“这种新的诊断工具将能够从功能和多参数的角度提供更完整的图像，避免使用电离辐射，并提高女性在年度放射学检查期间的舒适度，以便早期发现乳腺癌，”Vall d'Hebron医院妇女放射科主任、Vall d'Hebron研究所(VHIR)分子医学成像组首席研究员Ana María Rodríguez Arana强调说。
对女性无害
与乳房 X 线摄影等其他检查不同，QUSTom 的技术不使用辐射。新设备通过使用超声波和超级计算，提供潜在的更优质的图像质量和更好的肿瘤跟踪。检查过程无痛，患者也更舒适。根据西班牙乳腺病理学和乳腺病理学协会 (SESPM) 的数据，该技术的应用范围很广，但可能对乳腺组织致密的人群特别有益，这类人群占全球女性的 40%。
为了开发该项目，BSC 利用了其在机械波问题中获得的数据检测和分析方面的经验，以便用于医学成像的算法受到完全不同的研究领域中使用的其他算法的启发，例如对地球底土的分析。
除了 BSC、Vall d'Hebron 研究所 (VHIR)和 FrontWave Imaging 公司外，该项目还有其他三个合作伙伴：卡尔斯鲁厄理工学院、Arctur和伦敦帝国理工学院。
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