3DBonT

IFAE has been developing pixel sensors for X-ray imaging since 1998, soon after it has joined the Medipix2 Collaboration at CERN. IFAE currently is active member of Medipix4, developing a new variant of the Medipix ASIC family and with 65 nm CMOS mixed signal technology that can be easily adapted to future generation of breast biopsy device, mentioned in the application.

The development of the X-ray camera based on spectral photon counting pixel detector for biopsy application reflects the IFAE expertise in RD and innovation in this type of sensors. Such sensors add substantial value to the breast biopsy device. The energies of the X-ray photon detector in every pixel can be binned into 4 energy levels, providing priceless  information about the structural density of the breast tissue. When this information is treated with Artificial Intelligence/Machine-Deep Learning, not only one can detect accurately the anomalies in the breast tissue but the device can also provide , with high confidence level, the probability of such anomaly as benign or malicious. This differentiation between “good” and “bad” tissue is not possible with the current mammography machines because all are based on charge integration and not photon counting.  The current mammography machines can only detect anomalies that later needs to be sorted out via biopsy intervention.  Thus this  device will help in reducing the breast biopsy interventions and brings great relieve to those patients that as been tagged with suspicious anomalies, based on the mammography screening results, when they are really healthy people.

The aim of the project is to develop innovative products and technologies in the field of tomosynthesis biopsy devices, improving the resolution of the medical imaging diagnostics, specifically for early breast diagnosis in prone position. This new approach will reduce false negatives, increasing the image information in terms of quality specially by increasing signal to noise ratio, thank to the spectral X-ray photon counting approach, and this allows to optimize the treatment planning to be followed by the patient, resulting in a greater efficiency and sustainability of the therapy resources in hospitals and a higher recovery rate post-treatment of the patient, therefore a better quality of life of the population in general.

The near future plan is to build smart breast biopsy device capitalizing on the know-how and experience we have   accumulated with spectral X-ray photon counting sensor. This novel and smart device will provide a 3D volume of the breast and with detailed voxel (3D pixel) density structure of the breast tissue that is obtained from the X-ray spectral imaging to identify correctly the position of the anomaly and even classifying it as “good” or “bad” anomaly. To complement his Research and Industrial plan, an IP protection is needed as detailed in the  Ginjol application to make the corresponding business plan based on market protection on solid basis.

IFAE ha estat desenvolupant sensors de píxel d’imatge de raigs x des de 1998, poc després es va incorporar a la col·laboració de Medipix2 del CERN. IFAE actualment és membre actiu de Medipix4, desenvolupant una nova variant de la família Medipix ASIC i amb 65 nm CMOS, tecnologia que es pot fàcilment adaptar a la futura generació de dispositius de biòpsia de mama

El desenvolupament de la càmera de raigs x basat en detectors de píxel comptant fotons de forma espectral per aplicació de biòpsia reflecteix l’expertesa IFAE en R&D i la innovació en aquest tipus de sensors. Aquests sensors afegixen valor substancial a l’aparell de biòpsia de mama. Les energies del detector de fotons de raigs x en cada píxel pot ser dividit en 4 nivells d’energia, proporciona informació inestimable sobre la densitat estructural del teixit mamari. Quan aquesta informació és tractada amb la intel·ligència artificial/machine learning, no només un pot detectar amb precisió les anomalies en el teixit mamari sino també el mecanisme, amb un nivell de confiança alt i la probabilitat d’aquesta anomalia (benigne/maligne). Aquesta diferenciació entre “good” i “bad” del teixit no és possible amb les màquines de mamografia actual perquè totes es basen en la integració de càrrega i no fotó comptant.  Les màquines de mamografia actual només poden detectar anomalies que més tard han de ser resoltes mitjançant la intervenció de la biòpsia.  Així doncs aquest dispositiu ajudarà a reduir les intervencions de biòpsia de mama i porta gran alleujament a aquells pacients que ja estant etiquetats amb anomalies sospitoses, basat en la mamografia de cribratge de resultats, quan són gent molt sana.

L’objectiu del projecte és desenvolupar productes innovadors i tecnologies en el camp dels dispositius de tomosynthesis de biòpsia, millorar la resolució del diagnòstic d’imatge mèdica, especialment per al diagnòstic precoç de mama en posició prone. Aquest nou enfocament permet reduir falsos negatius, augmentant la informació de la imatge en termes de qualitat especialment incrementant la relació senyal / soroll, gràcies al comptatge de fotons de raigs x espectral, i això permet optimitzar el tractament previst per al pacient, que resulta en una major eficiència i sostenibilitat dels recursos de teràpia en hospitals i una major taxa de recuperació post-tractament del pacient, per tant, una millor qualitat de vida de la població en general.

En el futur proper es preveu construir dispositiu de biòpsia de mama aprofitant en els coneixements i experiència que hem acumulat amb sensors de comptatge de fotons de raig x espectral. Aquests dispositius intel ligents proporcionaran un volum 3D de la mama amb imatge detallada (3D píxel) que aporta informació de densitat estructural del teixit mamari quan s’obté la imatge espectral de raigs x, que permet identificar correctament la posició de l’anomalia i fins i tot classificar-la com ” good “o “bad “. Per complementar la recerca i desenvolupar el pla de negoci, es necessita una protecció de la IP i la contractació de serveis d’estudi de mercat com es detalla en la sol·licitud Gínjol.