Experimentální aparatura pro úvodní testování

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F04753437%3A_____%2F25%3AN0000001" target="_blank" >RIV/04753437:_____/25:N0000001 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Experimentální aparatura pro úvodní testování

Popis výsledku v původním jazyce

Aparatura je zaměřena na pilotní testování dostupných fantomů za účelem získat pilotní data, která budou zpracována umělou inteligencí (AI – Artificial Inteligence). Tato experimentální aparatura bude sloužit jako základ pro funkční vzorek experimentální aparatury pro preklinický výzkum. V rámci projektu SpeciAI bylo nezbytné vytvořit nový design zobrazovacího systému, který bude reflektovat povahu zkoumaného vzorku a bude schopen poskytovat taková data, se kterými algoritmy AI budou umět pracovat. Po úvodních experimentech bylo zřejmé, že větší vzorky nelze zachytit jedinou statickou expozicí, proto jsme se rozhodli integrovat do experimentálního měřícího systému pohyblivé gantry v podobě dvou robotických kolaborativních ramen čili výsledek sestává z detekční hlavy, robotické skenovací platformy a proprietárního řídícího software (výsledek FW10010022-V3). Vzhledem k relativně nízké absorpci rentgenového záření drobnými myšími orgány byl jako materiál senzoru detektoru zvolen křemík ve formě WidePIX 1x5 PoE. Označení “WidePIX” determinuje rodinu tzv. velkoplošných detektorů, označení 1x5 definuje počet řádek v detektoru krát počet senzorů v řádku, zkratka PoE pak popisuje způsob napájení a datové komunikace s detektorem. Povaha vzorků vyžaduje použití “měkkého” rentgenového záření do max. energie 50keV pro dosažení optimálního kontrastu v rentgenogramu a pro tento účel je Si jakožto materiál senzoru mnohem vhodnější než např. CdTe. Nový detektor je také narozdíl od předchozích verzí vybaven napájením tzv. power over ethernet, kdy je využito jediného ethernetového kabelu jak pro napájení detektoru, tak pro datovou komunikaci s detektorem vč. vyčítání dat při rentgenové akvizici. V souvislosti s rozdílným řešením způsobu napájení a komunikace s detektorem má nový detektor rozdílný obal včetně vnějších rozměrů, proto byla integrace detektoru do systému spojena s redesignem držáku detektoru a novou poziční kalibrací. Vzhledem k běžným rozměrům zorného pole detektoru (přibližně 70 x 15 mm) nelze jednou statickou akvizicí zachytit obraz větší plochy nebo objektu. Pro zobrazení většího vzorku je proto nutné pořídit více statických snímků, které lze buď prohlížet samostatně, nebo je softwarově spojit do jednoho souvislého, přehledného snímku umožňujícího jednotné zobrazení. Radalytica tento handicap řeší integrací páru kolaborativních robotů (Universal Robots UR series), kdy jeden robot nese rentgenovou trubici a druhý robot nese detektor. Primární svazek rentgenových paprsků vždy míří do středu protilehlého detektoru a prozařovaný vzorek se nachází v ose primárního svazku fixovaný na vhodném držáku. Proprietární akviziční software vyvinutý spol Radalytica pohybuje definovaně párem robotů v drobných inkrementech tak, aby systém získal rentgenový obraz z celé plochy zkoumaného objektu, zatímco software nastavuje kvalitativní parametry svazku rentgenového záření, parametry snímání detektoru a spouští záznam dat na pevný disk řídícího počítače pro budoucí rekonstrukci rentgenového obrazu. Celý zobrazovací systém je pak z důvodu radiační ochrany umístěn uvnitř stíněného boxu, který je vybaven vnitřní vrstvou olova o tloušťce 2 mm. Tato stínící vrstva zajišťuje, aby příkon prostorového dávkového ekvivalentu ve vzdálenosti 10 cm od povrchu boxu nikdy nepřekročil 1µSv/h.

Název v anglickém jazyce

Experimental apparatus for initial testing

Popis výsledku anglicky

The apparatus is designed for pilot testing of available phantoms to obtain preliminary data to be processed using artificial intelligence (AI). This experimental apparatus will serve as the foundation for a functional prototype of an experimental system for preclinical research. Within the framework of the SpeciAI project, it was necessary to develop a new imaging system design that reflects the nature of the examined samples and can provide data compatible with AI algorithms. Following the initial experiments, it became clear that larger samples could not be captured with a single static exposure. Therefore, a movable gantry was integrated into the experimental measurement system using two robotic collaborative arms. The final system comprises a detection head, a robotic scanning platform, and proprietary control software (result FW10010022-V3). Due to the relatively low X-ray absorption of small mouse organs, silicon was chosen as the detector sensor material, specifically in the form of the WidePIX 1x5 PoE. The term "WidePIX" refers to a family of large-area detectors, "1x5" defines the number of rows and sensors per row, and "PoE" describes the power and data communication method with the detector. The nature of the samples requires the use of "soft" X-rays with a maximum energy of 50 keV to achieve optimal contrast in the radiograph, making Si a much more suitable sensor material than, for instance, CdTe. The new detector, unlike its predecessors, is equipped with Power over Ethernet (PoE), utilizing a single Ethernet cable for both power supply and data communication, including data readout during X-ray acquisition. The revised power and communication solution necessitated a redesign of the detector housing, including its external dimensions, requiring the integration of the detector into the system to include a redesign of its mount and new positional calibration. Given the standard detector field of view dimensions (approximately 70 x 15 mm), a single static acquisition cannot capture an image of a larger area or object. To image a larger sample, multiple static images must be captured, which can either be viewed individually or software-stitched into a single, cohesive image for unified display. Radalytica addresses this limitation by integrating a pair of collaborative robots (Universal Robots UR series), where one robot carries the X-ray tube, and the other carries the detector. The primary X-ray beam is always directed at the center of the opposing detector, with the examined sample positioned along the primary beam axis, secured on an appropriate holder. The proprietary acquisition software developed by Radalytica precisely moves the robotic pair in small increments to capture X-ray images of the entire sample area. Simultaneously, the software adjusts the beam quality parameters, detector settings, and data recording to the control computer's hard drive for subsequent X-ray image reconstruction. The entire imaging system is housed within a shielded box for radiation protection. This box is equipped with an inner lead layer 2 mm thick, ensuring that the spatial dose equivalent rate at a distance of 10 cm from the box surface never exceeds 1 µSv/h.

Druh

G_funk - Funkční vzorek

CEP obor

—

OECD FORD obor

20602 - Medical laboratory technology (including laboratory samples analysis; diagnostic technologies) (Biomaterials to be 2.9 [physical characteristics of living material as related to medical implants, devices, sensors])

Projekt

<a href="/cs/project/FW10010022" target="_blank" >FW10010022: SpeciAI - Ověřená metodika využívající nové přístupy v rentgenovém zobrazování měkkých tkání (zvířecí orgány, chirurgické prsní resekáty) ve spojení s automatizovanou diagnostikou.</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2025

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

Exp.Ap.

Číselná identifikace

—

Technické parametry

Detekční systém Vzhledem k relativně nízké absorpci rentgenového záření drobnými myšími orgány byl jako materiál senzoru detektoru zvolen křemík ve formě WidePIX 1x5 PoE. Označení “WidePIX” determinuje rodinu tzv. velkoplošných detektorů, označení 1x5 definuje počet řádek v detektoru krát počet senzorů v řádku, zkratka PoE pak popisuje způsob napájení a datové komunikace s detektorem. Povaha vzorků vyžaduje použití “měkkého” rentgenového záření do max. energie 50keV pro dosažení optimálního kontrastu v rentgenogramu a pro tento účel je Si jakožto materiál senzoru mnohem vhodnější než např. CdTe. Nový detektor je také narozdíl od předchozích verzí vybaven napájením tzv. power over ethernet, kdy je využito jediného ethernetového kabelu jak pro napájení detektoru, tak pro datovou komunikaci s detektorem vč. vyčítání dat při rentgenové akvizici. V souvislosti s rozdílným řešením způsobu napájení a komunikace s detektorem má nový detektor rozdílný obal včetně vnějších rozměrů, proto byla integrace detektoru do systému spojena s redesignem držáku detektoru a novou poziční kalibrací. Robotická platforma Vzhledem k běžným rozměrům zorného pole detektoru (přibližně 70 x 15 mm) nelze jednou statickou akvizicí zachytit obraz větší plochy nebo objektu. Pro zobrazení většího vzorku je proto nutné pořídit více statických snímků, které lze buď prohlížet samostatně, nebo je softwarově spojit do jednoho souvislého, přehledného snímku umožňujícího jednotné zobrazení. Radalytica tento handicap řeší integrací páru kolaborativních robotů (Universal Robots UR series), kdy jeden robot nese rentgenovou trubici a druhý robot nese detektor. Primární svazek rentgenových paprsků vždy míří do středu protilehlého detektoru a prozařovaný vzorek se nachází v ose primárního svazku fixovaný na vhodném držáku. Proprietární akviziční software vyvinutý spol Radalytica pohybuje definovaně párem robotů v drobných inkrementech tak, aby systém získal rentgenový obraz z celé plochy zkoumaného objektu, zatímco software nastavuje kvalitativní parametry svazku rentgenového záření, parametry snímání detektoru a spouští záznam dat na pevný disk řídícího počítače pro budoucí rekonstrukci rentgenového obrazu. Celý zobrazovací systém je pak z důvodu radiační ochrany umístěn uvnitř stíněného boxu, který je vybaven vnitřní vrstvou olova o tloušťce 2 mm. Tato stínící vrstva zajišťuje, aby příkon prostorového dávkového ekvivalentu ve vzdálenosti 10 cm od povrchu boxu nikdy nepřekročil 1µSv/h.

Ekonomické parametry

Aparatura umožňuje akvizici radiologických dat pro účely projektu.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

0475343

Název vlastníka

Radalytica a.s.

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Požadavek na licenční poplatek

N - Poskytovatel licence na výsledek nepožaduje licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

—