Учёные и инженеры из Калифорнийского университета в Дэйвисе разработали проект позитронно-эмиссионного томографа, который получает сигнал со всего тела. По словам разработчиков, это устройство совершит революцию в радиологии. Проект нового ПЭТ-сканера опубликован в журнале Science Translational Medicine (IF=16.264).
«[Это было] осознание того, что мы упускаем слишком много доступной информации, и растущее понимание того, что многие болезни и расстройства связаны с множеством органов и систем в организме, — говорит Симон Черри, профессор биомедицинской инженерии и радиологии Калифорнийского университета в Дейвисе, соруководитель проекта по созданию нового ПЭТ. – До сих пор нет ничего подобного среди нынешних инструментов в визуализации, которые могут одновременно посмотреть на функции всего тела».
Метод позитронной эмиссионной томографии основан на явлении аннигиляции позитрона и электрона. Перед исследованием человек принимает радиофармпрепарат: некое органическое вещество, в зависимости от типа исследования, в котором один из атомов замещен на короткоживущий радиоактивный изотоп, который распадается по бета-плюс-распаду, испуская позитрон. Позитрон сталкивается с ближайшим электроном, собственной античастицей – и они аннигилируют, превращаясь в два фотона с очень высокой энергией: гамма-кванты. Их регистрируют датчики в «трубе» томографа, после чего программное обеспечение восстанавливает траекторию гамма-квантов до точки аннигиляции. А поскольку препарат скапливается в «нужных» для исследования местах, можно обнаружить соотвествующие данные – зоны активности мозга, метастазы опухоли и так далее.
ПЭТ-исследование во многих областях остается максимально информативным, но и очень дорогим: радиофармпрепараты готовятся на циклотронах специально для конкретного исследования, да и сам сканер очень дорогой. Однако существующие сканеры могут снимать сигнал только с одного небольшого участка тела. Например – с головы, поэтому для того, чтобы провести исследование одного тела (например, для поиска метастазов), нужно проводить несколько последовательных сканирований, что связано с повышенной радиационной нагрузкой на организм. Плюс к тому, если изучать при помощи ПЭТ метаболическую активность организма, невозможно увидеть активность сразу по всему телу. Кроме того, новый сканер позволит снизить размытость изображения при последовательном сканировании, вызванную движением тела.
По расчетам авторов нового сканера, захватывая все испускаемые фотоны, сканер позволит достичь 40-кратного преимущества по эффективной чувствительности и 6-кратного по соотношению сигнал-шум по сравнению с обыкновенным ПЭТ-сканером.
Конечно же, первой областью применения нового сканера станет онкология, однако диагностика и мониторинг лечения многих неврологических заболеваний авторы тоже называют в числе своих приоритетов. Отдельным плюсом нового томографа станет то, что при его помощи можно будет сразу выполнять полные фармакодинамические исследования новых препаратов сразу же на первой фазе клинических испытаний.
Национальные институты здоровья (NIH) выдали авторам грант в 15,5 миллионов долларов на создание прототипа сканера. Первый аппарат будет стоить в 5-6 раз дороже обычного ПЭТ-сканера. Авторы надеются получить первую ПЭТ-картинку со всего тела человека в середине-конце 2018 года, а где-то в 2020-м году ввести томограф в клиническую практику.
Текст: Алексей Паевский
«Total-body imaging: Transforming the role of positron emission tomography» by Simon R. Cherry, Ramsey D. Badawi, Joel S. Karp, William W. Moses, Pat Price, Terry Jones in Science Translational Medicine. DOI: 10.1126/scitranslmed.aaf6169
Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.
