Когато става дума за ясна представа какво се случва в тялото на човек, малко медицински изделия са толкова полезни, колкото PET скенера. PET означава Позитронна емисионна томография, но просто казано, тя включва използване на радиоактивни позитрони или положително заредени частици, за да се открие как функционират части от тялото. Област на повишена метаболитна или химическа активност - като разделянето на раковите клетки - ще се покаже на цветно изображение.
Най-често ПЕТ сканирането се предписва, за да се види дали ракът се е разпространил или тумор е намален, но те също се използват за диагностициране на сърдечни и неврологични заболявания. Всъщност този тип изображения обикновено могат да открият промени в тялото по-рано от тестове като CT сканиране или MRI. Ето защо се смята, че ПЕТ сканирането може да бъде в състояние да открие мозъчни състояния, като болестта на Алцхаймер, в ранен стадий.
Но тук е усложнението. Всеки, който е имал PET сканиране, знае, че макар да не е инвазивна процедура, това също не е особено приятно изживяване. След като тялото ви е разположено в голям отвор в машината, докато се извършва сканиране, трябва да лежите много неподвижно, често за половин час, понякога дори и час, в зависимост от това каква част от тялото ви се намира сканира.
Да бъдат принудени да останат неподвижни толкова дълго може да бъде особено трудно за възрастните хора. Той също така измерва мозъчната активност в изкуствена ситуация, когато човек не прави нищо, включително взаимодейства с други хора.
Но какво ще стане, ако можете да направите PET скенер преносим? Ами ако човек може да го носи?
Помощ от шлем
Ето какво се чудеше Стан Маевски. По това време той е бил физик, работещ за Министерството на енергетиката (DOE) в Нюпорт Нюз, Вирджиния. Той е специализиран в разработването на системи за изображения и детектори, така че се заинтригува, когато чу за устройство, изобретено от някои колеги в офис на DOE в Ъптън, Ню Йорк. Наричаха го RatCap и беше PET скенер, носен на главата на плъх.
Мажевски смяташе, че може да създаде нещо подобно за хората. Той можеше да вярва, че той може да има голям потенциал за напредък в изследванията на мозъчни разстройства, като болестта на Алцхаймер и Паркинсон. И така, той проектира шлем, обграден от пръстен от малки, квадратни PET детектори, след което кандидатства за патент. Той получи такъв през 2011 г.
Той започва работа по прототип и проектът му набира скорост, след като става професор по радиология в Университета Западна Вирджиния. Друг преподавател в университета, Джули Брефчински-Люис, невролог, беше на посещение в кабинета на Маевски, когато забеляза рисунка на жена на бягаща пътека, носена с странно изглеждащ шлем.
- Какво е това? - попита го тя. Когато Мажевски обясни как работи и какво може да направи, тя се ангажира да помогне да се случи.
С пари, присъдени от университета, те продължиха напред с прототипа. След това, през 2013 г., Majewski и Brefczynski-Lewis получиха голям тласък от инициативата BRAIN, обявена от президента Обама за разработване на иновативни технологии, които помагат да се обясни как функционира мозъкът. Заедно със сътрудници в Калифорнийския университет, Дейвис и Вашингтонския университет и екип от General Electric, те получиха безвъзмездна помощ от 1, 5 милиона долара, за да определят какво ще отнеме, за да превърне модела на Majewski в ефективно средство за лечение.
PET сканира в движение
Брефчински-Люис, която е проучила ефекта на състраданието върху човешкия мозък, се вълнува от това, което може да се научи чрез мозъчни сканирания на хора в движение. Дори позволяването на някой да седне по време на процедурата може да помогне за разширяване на обхвата на изследванията.
„Ако човек седи, можете да си представите, че той може да понася много дългите сканирания, необходими за изследване на състояния като Алцхаймер или други неврологични разстройства, “ казва тя. „Току-що миналата седмица работехме с жена на 80-те си години и няма начин тя да остане неподвижна 90 минути, но тя успя да седне на стол и да движи глава, да говори с нас и да е доста удобна. "
Тази способност за ангажиране на пациент по време на сканиране може да доведе до голяма промяна в диагностицирането на мозъчните състояния, според Брефчински-Люис. „Понякога в началото на болестта на Алцхаймер не виждате никаква разлика, не виждате никакви симптоми“, обяснява тя. „Но има фаза, в която ако ги обложите с високи натоварвания на паметта, ще можете да видите как системата реагира различно в лицето на Алцхаймер срещу някой, който не продължава да развива болестта на Алцхаймер.“
Majewski и Brefczynski-Lewis казват, че преносимият PET скенер също би могъл да даде възможност на изследователите да наблюдават мозъчната активност, докато човек се смее, упражнява, изпитва стрес или дори когато пациентът е потопен в среда на виртуална реалност. Това може например да им помогне да разберат по-добре какво се случва в мозъка на човек с аутизъм в социална обстановка или пациент с инсулт, който прави рехабилитационни упражнения.
Също така може да има възможност да се проучи защо някои хора имат изключителни способности, независимо дали е спортист от световна класа или музикален савант. Устройството, казва Брефчински-Люис, би могло да даде представа за това кои части от мозъка имат достъп, докато изпълняват.
Друго предимство на преносимата каска е, че нивото на излъчване на радиация е много по-ниско, около една десета от нивото на конвенционален PET скенер, защото детекторите са толкова близо до главата на човек. Ето защо Majewski и Brefczynski-Lewis са кръстили устройството си AM-PET - „A“ е за амбулатория, „M“ за микродоза.
Време е за усъвършенстване
Но все още има препятствия за изчистване. Шлемът може да се натежи - по време на ранното тестване към уреда беше прикрепен шнур за бънджи от тавана, за да се облекчи теглото на пациента, който го носи. Предизвикателството е да го направите по-лек, без да намалявате чувствителността на детекторите.
Изследователите също така търсят начини да предпазят движението на каската да не влияе върху разделителната способност на изображенията, които предоставя. Това включва включване на аспекти на роботиката, като например способността да се поддържа камера на робот стабилизирана, независимо колко се движи.
„Идеята е да можем да използваме това в PET каската, така че да отчита движението на тялото на човек“, казва Брефчински-Люис. "Искате да компенсирате движението, така че шлемът да се движи с главата, но намалявате съпротивлението и това намалява теглото на човека."
Друг фокус, отбелязва тя, е да продължи да намалява нивата на радиация. Това би позволило да се направят повече сканирания върху човек и може би ще даде възможност на лекарите да го използват на малки деца с неврологични разстройства.
Като взема предвид всички необходими фини настройки и клинични тестове, Brefczynski-Lewis изчислява, че може да изминат още четири или пет години, преди AM-PET да бъде използван за лечение на пациенти. Засега кандидатстват за безвъзмездни средства, които биха могли да им позволят да разработят няколко различни версии на своя скенер. Един за изследване на болестта на Алцхаймер вероятно би трябвало да е различен от този, използван за анализ на мозъка по време на по-сложно поведение, казва тя.
Има дори обсъждане на модел, който може да се носи извън лабораторията. „Ние действително вярваме, че версия на шлема може да бъде монтирана към раница“, казва Маевски. „Раницата щеше да носи тежестта.
„Наричаме го версията„ разходка в парка “.“
