Kui on vaja selget aimu inimese kehas toimuvast, on vähesed meditsiiniseadmed sama kasulikud kui PET-skanner. PET tähistab positronemissioontomograafiat, kuid lihtsalt öeldes hõlmab see radioaktiivsete positronite või positiivselt laetud osakeste kasutamist kehaosade toimimise tuvastamiseks. Suurenenud metaboolse või keemilise aktiivsuse piirkond, näiteks vähirakkude jagunemine, kuvatakse värvilisel pildil.
Enamasti kirjutatakse PET-skaneeringud välja selleks, et teada saada, kas vähk on levinud või kas kasvaja on vähenenud, kuid neid kasutatakse ka südame- ja neuroloogiliste haiguste diagnoosimiseks. Tegelikult suudab seda tüüpi pildistamine kehas muutusi tuvastada varem kui sellised testid nagu CT-skannimine või MRI-d. Sellepärast arvatakse, et PET-skaneerimine võib ajuhaigusi, näiteks Alzheimeri tõbe, varakult märgata.
Kuid siin on keeruline. Kõik, kellel on tehtud PET-skaneerimine, teavad, et kuigi see pole sissetungiv protseduur, pole see ka eriti meeldiv kogemus. Kui teie keha on paigutatud masina suuresse auku ja skaneerimise ajal on teil vaja lamada väga sageli, sageli kuni pool tundi, mõnikord isegi tund, sõltuvalt sellest, millist kehaosa parasjagu uuritakse skaneeritud.
Sundimine nii kaua liikumatuks jääda võib vanematele inimestele olla eriti keeruline. See mõõdab ka ajutegevust tehisolukorras, kui inimene ei tee midagi, sealhulgas ei suhtle teiste inimestega.
Aga mis siis, kui saaksite teha PET-skanneri kaasaskantavaks? Mis saaks, kui inimene saaks seda kanda?
Abi kiiverist
Just seda imestas Stan Majewski. Sel ajal töötas ta füüsikuna Virginia osariigis Newport Newsi energeetikaosakonnas (DOE). Ta on spetsialiseerunud pildistamis- ja detektorisüsteemide väljatöötamisele, nii et ta oli huvitatud, kui kuulis New Yorgis Uptonis asuvas DOE kontoris mõne kolleegi leiutatud seadmest. Nad nimetasid seda RatCapiks ja see oli PET-skanner, mida kanti roti peas.
Majewski arvas, et ta suudab luua midagi sarnast inimestele. Ta uskus, et sellel võiks olla suur potentsiaal ajuhaiguste, näiteks Alzheimeri tõve ja Parkinsoni tõve uurimise edendamisel. Nii kavandas ta kiivri, mis oli ümbritsetud väikeste, kandiliste PET-detektorite rõngaga, ja taotles seejärel patenti. Ta sai ühe 2011. aastal.
Ta asus töötama prototüübi kallal ja tema projekt sai hoogu peale seda, kui temast sai Lääne-Virginia ülikooli radioloogiaprofessor. Teine ülikooli professor, neuroteadlane Julie Brefczynski-Lewis külastas Majewski kabinetti, kui märkas, et jooksulindil on naine joonistanud veidra välimusega kiivrit.
"Mis see on?" Küsis naine temalt. Kui Majewski selgitas, kuidas see toimis ja mida see teha sai, võttis ta endale kohustuse aidata selle teoks teha.
Ülikooli poolt eraldatud rahaga liikusid nad prototüübiga edasi. Seejärel said Majewski ja Brefczynski-Lewis 2013. aastal president Obama välja kuulutatud algatuse BRAIN jaoks suure tõuke uuenduslike tehnoloogiate väljatöötamiseks, mis aitavad selgitada, kuidas aju funktsioneerib. Koos California ülikooli, Davise ja Washingtoni ülikooli kaastöötajate ning General Electricu meeskonnaga said nad 1, 5 miljoni dollari suuruse toetuse, et määrata kindlaks, mida on vaja Majewski mudeli muutmiseks tõhusaks ravivahendiks.
PET skaneerib liikumises
Brefczynski-Lewis, kes on uurinud kaastunde mõju inimese ajule, on põnevil sellest, mida saab õppida liikuvate inimeste aju skaneerimise kaudu. Isegi kui keegi lubab protseduuri ajal istuda, võib see hõlbustada uuringute ulatust.
"Kui inimene istub, võite ette kujutada, et ta suudab taluda väga pikki skaneeringuid, mida on vaja selliste seisundite uurimiseks nagu Alzheimeri tõbi või muud neuroloogilised häired, " räägib naine. "Just eelmisel nädalal töötasime koos naisega tema 80-ndates eluaastates., ja kuidagi poleks ta võinud 90 minutit paigal püsida, kuid ta sai istuda toolil ja oma pead liigutada, meiega rääkida ja olla üsna mugav. ”
Brefczynski-Lewise sõnul võib see võime patsienti skaneerimise ajal kaasata ajuhaiguste diagnoosimisse. "Mõnikord ei näe Alzheimeri tõve alguses mingeid erinevusi ega sümptomeid, " selgitab ta. "Kuid seal on etapp, kus kui maksustate neid suure mälukoormusega, näete, et süsteem reageerib Alzheimeri tõvest erinevalt inimesele, kes ei jätka Alzheimeri tõbe."
Majewski ja Brefczynski-Lewis väidavad, et kaasaskantav PET-skanner võimaldab teadlastel jälgida ajutegevust ka siis, kui inimene naerab, teeb trenni, kogeb stressi või isegi siis, kui patsient on virtuaalse reaalsuse keskkonnas. See võib näiteks aidata neil paremini mõista, mis toimub autistliku inimese ajus sotsiaalses keskkonnas või insuldihaigel, kes teeb taastusraviharjutusi.
Samuti võiks olla võimalus uurida, miks on mõnel inimesel erakordsed võimed, olgu tegemist maailmatasemel sportlase või muusikalise meelega. Brefczynski-Lewise sõnul võiks seade anda ülevaate sellest, millistele ajuosadele nad oma esinemise ajal juurde pääsevad.
Kaasaskantava kiivri eeliseks on see, et kiirguse tase on palju madalam, umbes kümnendik tavalise PET-skanneri tasemest, kuna detektorid asuvad inimese pea läheduses. Seetõttu on Majewski ja Brefczynski-Lewis nimetanud oma seadme AM-PET-iks - A on ambulatoorne, M on mikrodoos.
Aeg täpsustada
Kuid sellegipoolest on veel takistusi. Kiiver võib raskeks muutuda - varase katsetamise ajal kinnitati seadmele laest üles pandud benji nöör, et kergendada seda kandva patsiendi raskust. Väljakutse on muuta see kergemaks ilma detektorite tundlikkust vähendamata.
Teadlased otsivad ka võimalusi, kuidas kiiveri liikumine ei mõjutaks pakutavate piltide eraldusvõimet. See hõlmab robootika aspektide kaasamist, näiteks võime hoida kaamerat stabiliseeritud robotil sõltumata sellest, kui palju see liigub.
"Idee on osata seda kasutada PET-kiivris, nii et see arvestaks inimese keha liikumisega, " ütleb Brefczynski-Lewis. "Soovite liikumist kompenseerida, nii et kiiver liigub peaga, kuid vähendate vastupanu ja see vähendab inimese raskust."
Veel tuleb tema sõnul keskenduda kiirgustaseme vähendamisele. See võimaldaks inimesel teha rohkem skaneeringuid ja võimaldaks arstidel seda kasutada neuroloogiliste häiretega väikelaste puhul.
Võttes arvesse kõiki vajalikke täpsustavaid ja kliinilisi katseid, võib Brefczynski-Lewise hinnangul kuluda veel neli või viis aastat, enne kui AM-PETi saab kasutada patsientide raviks. Praegu taotlevad nad toetusi, mis võimaldaksid neil skänneril välja töötada mitu erinevat versiooni. Alzheimeri tõve uurimine peaks tõenäoliselt erinema sellest, mida kasutatakse aju analüüsimiseks keerukama käitumise ajal, ütles ta.
Arutatud on isegi mudeli üle, mida saab kanda väljaspool laborit. "Me usume tegelikult, et kiivri versiooni saab seljakoti külge kinnitada, " ütleb Majewski. “Seljakott kannaks raskust.
"Me nimetame seda versiooniks" jalutuskäik pargis "."
