انقلابی در تشخیص پزشکی: توسعه دوربینی که ظریف‌ترین جزئیات درون بدن انسان را ثبت می‌کند!

به گزارش مجله خبری نگار، اما آشکارساز‌های فعلی به آشکارساز‌های گران‌قیمت و دشوار برای ساخت متکی هستند. اکنون، دانشمندان دانشگاه نورث وسترن و دانشگاه سوژو در چین اولین آشکارساز مبتنی بر پروسکایت را توسعه داده‌اند که قادر به ثبت پرتو‌های گامای منفرد برای توموگرافی کامپیوتری انتشار تک فوتون (SPECT) با وضوح بی‌سابقه‌ای است. این ابزار جدید می‌تواند انواع رایج تصویربرداری هسته‌ای را دقیق‌تر، سریع‌تر، ارزان‌تر و ایمن‌تر کند.

بر اساس مقاله تحقیقاتی منتشر شده در Nature Communications، برای بیماران، این می‌تواند به معنای زمان اسکن کوتاه‌تر، وضوح بهتر نتایج و کاهش دوز تابش باشد.

مرکوری کاناتزیدیس، نویسنده اصلی این مطالعه از دانشگاه نورث وسترن، گفت: «پروسکایت‌ها خانواده‌ای از کریستال‌ها هستند که به دلیل تبدیل میدان انرژی خورشیدی شناخته می‌شوند و اکنون آماده‌اند تا همین کار را در پزشکی هسته‌ای انجام دهند.» «این اولین اثبات واضح است که آشکارساز‌های پروسکایت می‌توانند تصاویر واضح و قابل اعتمادی را که پزشکان برای ارائه بهترین مراقبت به بیماران خود نیاز دارند، تولید کنند.»

پروفسور یی‌هوی هی از دانشگاه سوژو، یکی از نویسندگان این مقاله، افزود: «رویکرد ما نه تنها عملکرد آشکارساز را بهبود می‌بخشد، بلکه می‌تواند هزینه‌ها را نیز کاهش دهد، به این معنی که بیمارستان‌ها و کلینیک‌های بیشتری می‌توانند به بهترین فناوری تصویربرداری دسترسی داشته باشند.»

پزشکی هسته‌ای، مانند SPECT، مانند یک دوربین نامرئی عمل می‌کند. پزشکان مقدار کمی، ایمن و کوتاه‌مدت از ماده رادیواکتیو را در قسمت خاصی از بدن بیمار قرار می‌دهند. این ماده پرتو‌های گاما ساطع می‌کند که از بافت عبور کرده و به یک آشکارساز در خارج از بدن برخورد می‌کنند. هر پرتو گاما شبیه یک پیکسل نوری است و با جمع‌آوری میلیون‌ها از این پیکسل‌ها، کامپیوتر‌ها می‌توانند تصویری سه‌بعدی از اندام‌های در حال کار ایجاد کنند.

آشکارساز‌های فعلی، که از تلورید کادمیوم روی (CZT) یا یدید سدیم (NaI) ساخته شده‌اند، از چندین نقص رنج می‌برند. برای غلبه بر این مشکلات، دانشمندان به کریستال‌های پروسکایت روی آورده‌اند، ماده‌ای که کاناتزیدیس بیش از یک دهه است که روی آن مطالعه می‌کند. در سال ۲۰۱۲، تیم او اولین سلول‌های خورشیدی حالت جامد ساخته شده از پروسکایت را ساخت. سپس، در سال ۲۰۱۳، کاناتزیدیس کشف کرد که تک بلور‌های پروسکایت نویدبخش تشخیص پرتو‌های ایکس و گاما هستند. این پیشرفت، که با رشد تک بلور‌های با کیفیت بالا توسط تیمش تقویت شد، موجی جهانی از تحقیقات را برانگیخت و زمینه جدیدی را در مواد تشخیص تابش حالت جامد آغاز کرد.

کاناتزیدیس گفت: «اکنون، ما نشان می‌دهیم که آشکارساز‌های پروسکایت می‌توانند وضوح و حساسیت مورد نیاز برای کاربرد‌های چالش‌برانگیزی مانند تصویربرداری پزشکی هسته‌ای را فراهم کنند. دیدن اینکه این فناوری به تأثیر در دنیای واقعی نزدیک می‌شود، هیجان‌انگیز است.»

او، کاناتزیدیس و تیمشان نشان دادند که آشکارساز‌های پروسکایت می‌توانند به وضوح انرژی بی‌سابقه و عملکرد تصویربرداری تک فوتونی بی‌سابقه‌ای دست یابند و راه را برای ادغام عملی در سیستم‌های تصویربرداری پزشکی هسته‌ای نسل بعدی هموار کنند.

در آزمایش‌ها، این آشکارساز توانست با بهترین دقت ثبت‌شده تا به امروز، پرتو‌های گاما با انرژی‌های مختلف را از هم تشخیص دهد. همچنین سیگنال‌های بسیار ضعیفی را از یک ماده رادیواکتیو پزشکی (تکنسیوم-۹۹m) که معمولاً در عمل بالینی استفاده می‌شود، تشخیص داد و جزئیات بسیار دقیقی را تفکیک کرد و تصاویر واضحی تولید کرد که می‌توانست منابع رادیواکتیو کوچک را که تنها چند میلی‌متر از هم فاصله دارند، از هم جدا کند. این آشکارساز همچنین بسیار پایدار ماند و تقریباً تمام سیگنال رادیواکتیو را بدون از دست دادن یا تحریف جمع‌آوری کرد. از آنجا که این آشکارساز‌های جدید حساس‌تر هستند، بیماران ممکن است به زمان اسکن کوتاه‌تر یا دوز‌های تابش کمتری نیاز داشته باشند.

شرکت Actinia، یک استارتاپ دانشگاه نورث وسترن، در حال تجاری‌سازی این فناوری است و با شرکای تجهیزات پزشکی خود همکاری می‌کند تا آن را از آزمایشگاه به بیمارستان‌ها منتقل کند.

منبع: مدیکال اکسپرس