Kad se dobije jasna predodžba o tome što se događa u tijelu osobe, nekoliko medicinskih uređaja korisno je koliko i PET skener. PET označava pozitronsku emisijsku tomografiju, ali, jednostavnije rečeno, uključuje upotrebu radioaktivnih pozitrona ili pozitivno nabijenih čestica kako bi se otkrio način funkcioniranja dijelova tijela. Područje povećane metaboličke ili kemijske aktivnosti - poput podjele stanica raka - pojavit će se na obojenoj slici.
Najčešće se propisuju PET skeniranja kako bi se vidjelo je li se rak proširio ili se tumor smanjio, ali se također koriste za dijagnosticiranje srčanih i neuroloških bolesti. U stvari, ova vrsta snimanja obično može otkriti promjene u tijelu ranije od testova poput CT skeniranja ili MRI. Zato se misli kako bi PET skeniranjem u ranoj fazi mogli uočiti stanja mozga, poput Alzheimerove bolesti.
Ali evo komplikacija. Svatko tko je imao PET skeniranje zna da, iako se ne radi o invazivnom postupku, također nije posebno ugodno iskustvo. Jednom kada se vaše tijelo nalazi u velikoj rupi u stroju, dok se skeniranje obavlja, morate ležati vrlo mirno, često kroz pola sata, ponekad čak i sat vremena, ovisno o tome koji dio vašeg tijela je skenirati.
Biti prisiljen dugo ostati nepomičan može biti posebno težak za starije ljude. Također mjeri moždanu aktivnost u umjetnoj situaciji, kada osoba ne radi ništa, uključujući interakciju s drugim ljudima.
Ali što ako možete napraviti PET skener prijenosnim? Što ako bi ga osoba mogla nositi?
Pomoć od kacige
To se pitao Stan Majewski. U to vrijeme bio je fizičar koji je radio u Ministarstvu energetike (DOE) u Newport Newsu, Virginia. Specijalizirao se za razvoj sustava za obradu slika i detektora, pa ga je zaintrigiralo kad je čuo za uređaj koji su izumili neki kolege u uredu DOE-a u Uptonu, New York. Nazvali su ga RatCap, a to je bio PET skener koji se nosio na glavi štakora.
Majewski je mislio da bi mogao stvoriti nešto slično za ljude. Vjerovao bi da može imati veliki potencijal u unapređivanju istraživanja poremećaja mozga, poput Alzheimerove i Parkinsonove bolesti. Dakle, dizajnirao je kacigu okruženu prstenom malih, kvadratnih PET detektora, a zatim je prijavila patent. Jednu je dobio 2011. godine.
Počeo je raditi na prototipu, a njegov projekt poprimio je zamah nakon što je postao profesor radiologije na Sveučilištu West Virginia. Druga profesorica na sveučilištu, Julie Brefczynski-Lewis, neuroznanstvenica, bila je u posjeti Majewskom uredu kad je primijetila crtež žene na traci za trčanje koja nosi neobičnu kacigu.
"Što je ovo?" Upitala ga je. Kad je Majewski objasnio kako to radi i što može učiniti, obvezala se pomoći da se to dogodi.
Novom novcem koje je dodijelilo sveučilište krenuli su s prototipom. Zatim su 2013. godine Majewski i Brefczynski-Lewis dobili veliko pojačanje od inicijative BRAIN koju je najavio predsjednik Obama za razvoj inovativnih tehnologija koje pomažu objasniti kako mozak funkcionira. Zajedno s suradnicima na Sveučilištu Kalifornija, Davisu i Sveučilištu Washington, te timom na General Electricu, dobili su bespovratna sredstva u iznosu od 1, 5 milijuna dolara kako bi odredili što će trebati da se Majewskijev model pretvori u učinkovit alat za liječenje.
PET skenira u pokretu
Brefczynski-Lewis, koja je proučavala utjecaj suosjećanja na ljudski mozak, uzbuđena je onim što se može naučiti skeniranjem mozga ljudi u pokretu. Čak i ako nekom dopustite da sjedne za vrijeme postupka, može se pomoći u rasprostranjenju raspona istraživanja.
"Ako osoba sjedi, možete zamisliti da može tolerirati vrlo dugačka skeniranja koja su potrebna za istraživanje stanja poput Alzheimerove bolesti ili drugih neuroloških poremećaja", kaže ona. "Prošli tjedan smo radili sa ženom u svojim 80-ima., i nema šanse da je ostala mirna 90 minuta, ali uspjela je sjesti u stolac i pomaknuti glavu, razgovarati s nama i biti joj sasvim ugodno. "
Ta sposobnost uključivanja pacijenta tijekom skeniranja mogla bi donijeti veliku razliku u dijagnosticiranju stanja mozga, tvrdi Brefczynski-Lewis. "Ponekad, rano kod Alzheimerove bolesti ne vidite nikakvu razliku i ne vidite simptome", objašnjava ona. "Ali postoji faza u kojoj ako ih oporezujete velikim memorijskim opterećenjem moći ćete vidjeti kako sustav drugačije reagira na Alzheimerovu osobu nasuprot nekome tko ne nastavi razvijati Alzheimer."
Majewski i Brefczynski-Lewis kažu da bi prijenosni PET skener također mogao omogućiti istraživačima praćenje moždanih aktivnosti dok se osoba smije, vježba, doživljava stres ili čak kad je pacijent uronjen u okruženje virtualne stvarnosti. To bi im, na primjer, moglo pomoći da bolje shvate što se događa u mozgu osobe s autizmom u socijalnom okruženju ili pacijentu sa moždanim udarom koji radi vježbe rehabilitacije.
Tu bi također mogla biti prilika za proučavanje zašto neki ljudi imaju izuzetne sposobnosti, bilo da se radi o sportašu svjetske klase ili o glazbenom savantu. Uređaj, kaže Brefczynski-Lewis, mogao bi pružiti uvid u koje dijelove mozga pristupaju dok rade.
Još jedna prednost prijenosne kacige je da je razina izloženosti zračenju znatno niža, otprilike desetina razine konvencionalnog PET skenera, jer su detektori tako blizu glave osobe. Zato su Majewski i Brefczynski-Lewis svoj uređaj imenovali AM-PET - "A" je ambulantno, a "M" za mikro-dozu.
Vrijeme je za pročišćavanje
Ali još uvijek postoje prepreke za uklanjanje. Kaciga može postati teška - tijekom ranog testiranja, uređaj je bio pričvršćen sa stropa za ublažavanje težine pacijenta koji je nosi. Izazov je učiniti ga lakšim bez smanjenja osjetljivosti detektora.
Istraživači također traže načine kako spriječiti da pokret kacige utječe na razlučivost slika koje pruža. To uključuje uključivanje aspekata robotike, poput sposobnosti da se kamera drži robota stabiliziranom bez obzira koliko se kretao.
"Ideja je to iskoristiti u PET kacigi tako da uzima u obzir kretanje tijela osobe", kaže Brefczynski-Lewis. "Želite nadoknaditi kretanje tako da se kaciga kreće glavom, ali smanjujete otpor i to smanjuje težinu osobe."
Drugi fokus, napominje ona, jest nastaviti smanjivanje razine radijacije. To bi omogućilo više skeniranja na nekoj osobi i možda omogućilo liječnicima da je koriste na maloj djeci s neurološkim poremećajima.
Uzimajući u obzir sve potrebne precizne prilagodbe i klinička ispitivanja, Brefczynski-Lewis procjenjuje da bi moglo proći još četiri ili pet godina prije nego što se AM-PET primijeni za liječenje pacijenata. Zasad se prijavljuju za bespovratna sredstva koja bi im mogla omogućiti da razviju nekoliko različitih verzija svog skenera. Ona koja će proučavati Alzheimerovu bolest vjerojatno bi trebala biti drugačija od one koja se koristi za analizu mozga tijekom složenijih ponašanja, kaže ona.
Čak se raspravljalo i o modelu koji se može nositi izvan laboratorija. "Zapravo vjerujemo da se inačica kaciga može montirati na ruksak", kaže Majewski. "Ruksak bi nosio težinu.
"Zovemo ga verzija" šetnje parkom "."
