Ученые из лаборатории помогут создать первый в мире ПЭТ-сканер всего тела

Проект представляет собой консорциум, возглавляемый исследовательской группой Калифорнийского университета в Дэвисе, в который входят ученые из лаборатории Беркли и Университета Пенсильвании. Он поддерживается недавно объявленной пятилетней премией за трансформационные исследования в размере 15,5 млн долларов США от Национального института здравоохранения.Цель консорциума — создать ПЭТ-сканер, который одновременно отображает все человеческое тело, что является большим шагом вперед по сравнению с сегодняшними ПЭТ-сканерами, которые сканируют только 20-сантиметровые сегменты за раз.

Помимо возможности диагностировать и отслеживать траекторию заболевания, что невозможно сегодня, ПЭТ-сканер всего тела может снизить дозу облучения пациента в 40 раз или сократить время сканирования с 20 минут до 30 секунд. .Вклад лаборатории Беркли, возглавляемой Уильямом Мозесом из отдела молекулярной биофизики и интегрированной биовизуализации, заключается в разработке электроники, которая отправляет данные, собранные детекторами сканера, на компьютер, который преобразует данные в трехмерное изображение пациента. Новый сканер будет иметь полмиллиона детекторов, и данные с каждого детектора должны передаваться в электронном виде на компьютер, поэтому задача невероятно сложная.

«Мы разрабатываем электронный интерфейс между детекторами и компьютерным алгоритмом — и электроника для этого сканера на порядок сложнее, чем то, что делалось раньше», — говорит Мозес. «Но Berkeley Lab имеет долгую историю разработки приборов для ядерно-медицинской визуализации, включая ПЭТ-сканеры, и этот проект является еще одной вехой в наших исследованиях».Другие ученые лаборатории Беркли, участвующие в проекте: Цию Пэн, помогающий Моисею с электронными приборами; и Билл Джагуст, давний пользователь методов ПЭТ-визуализации для клинических неврологических исследований, член консультативного совета врачей проекта.

ПЭТ-сканирование используется для диагностики и отслеживания различных заболеваний, показывая, как органы и ткани функционируют в организме. Обычно пациенту дают радиоактивный индикатор, который нацелен на метаболический процесс, специфичный для болезни. Затем ПЭТ-сканер определяет место скопления индикатора в организме, эффективно визуализируя само заболевание.

Например, индикаторы, которые накапливаются в опухолях, используются для диагностики, определения стадии и последующего лечения рака.В течение нескольких десятилетий ученые лаборатории Беркли специализируются на разработке передовых электронных приборов для ПЭТ-сканеров и других технологий медицинской визуализации. Эти усилия переросли в проект OpenPET лаборатории Беркли, ресурс, возглавляемый Вун-Сенг Чунг, который позволяет ученым сотрудничать в области электроники для ПЭТ-сканеров, ориентированных на исследования.

ПЭТ-сканер всего тела — это последний проект в исследованиях лаборатории Беркли, связанных с ПЭТ, и возник в то время, когда технологии достигли такой степени, что появилась возможность эффективно обрабатывать данные, полученные с полумиллиона детекторов сканера.Чтобы оценить некоторые проблемы, с которыми столкнулись ученые лаборатории Беркли при разработке современного оборудования для нового ПЭТ-сканера, рассмотрим, как работают ПЭТ-сканеры: когда радиоактивный индикатор концентрируется в теле, позитроны в индикаторе распадаются и излучают гамма-излучение. лучи в противоположных направлениях. Эти два гамма-излучения обнаруживаются детекторами на противоположных сторонах их тела. Сцинтилляционные кристаллы преобразуют излучение в свет, а фотодатчик преобразует свет в электрический сигнал.

Разница во времени между обнаружением двух гамма-лучей используется для определения местоположения позитрона вдоль линии, которая указывает, где радиоактивный индикатор накапливается в теле. Чтобы это работало, электронные приборы должны иметь временное разрешение около 300 пикосекунд (пикосекунда — одна триллионная секунды).

«Временное разрешение должно быть исключительно хорошим. Сделать это с помощью одного детектора — непростая задача, а сделать это с помощью полумиллиона детекторов — это новые проблемы с точки зрения воспроизводимости и стабильности», — говорит Мозес. «Наша роль состоит в том, чтобы детекторы и связанная с ними электроника имели пространственное и временное разрешение для работы в масштабе всего тела».

Ученые надеются разработать прототип примерно через два года.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.