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探测器的进步可能会导致更便宜 更容易的医学扫描

摘要 和的研究人员展示了第一个不需要断层扫描的实验性横截面医学图像,断层扫描是一种用于在 CT 和 PET 扫描中重建图像的数学过程。这项工

和的研究人员展示了第一个不需要断层扫描的实验性横截面医学图像,断层扫描是一种用于在 CT 和 PET 扫描中重建图像的数学过程。这项工作于 10 月 14 日发表在Nature Photonics 上,可能会导致更便宜、更容易和更准确的医学成像。

加州大学戴维斯分校生物医学工程和放射学教授、该论文的资深作者西蒙·切里 (Simon Cherry) 说,这一进展是通过开发新的超快光子探测器实现的。

“我们实际上是以光速成像,这是我们领域的圣杯,”Cherry 说。

实验工作由加州大学戴维斯分校生物医学工程系的项目科学家 Sun Il Kwon 和滨松光子学的 Ryosuke Ota 领导,新的光子探测器技术是在那里开发的。其他合作者包括福井大学玉川洋一教授和北里大学长谷川智之教授领导的研究小组。

断层扫描过程需要从使用 X 射线或伽马射线的成像数据中以数学方式重建横截面图像。在 PET 扫描中,标记有痕量放射性同位素的分子被注射并被体内的器官和组织吸收。同位素,例如氟 18,不稳定并在衰变时发射正电子。

超快光子探测

每当这些正电子中的一个遇到体内的电子时,它们就会相互湮灭并同时放出两个湮灭光子。从理论上讲,跟踪这些光子的起源和轨迹可以创建用同位素标记的组织图像。但是直到现在,如果没有额外的断层扫描重建步骤,研究人员无法做到这一点,因为探测器太慢而无法精确确定两个光子的到达时间,从而无法根据时间差确定它们的位置。

当湮灭光子撞击探测器时,它们会产生切伦科夫光子,从而产生信号。Cherry 和他的研究人员想出了如何以 32 皮秒的平均计时精度检测这些切伦科夫光子。这意味着他们可以以 4.8 毫米的空间精度确定湮灭光子的出现位置。这种水平的速度和准确性使研究团队能够直接从湮灭光子生成放射性同位素的横截面图像,而无需使用断层扫描。

在他们的论文中,研究人员描述了他们使用新技术进行的各种测试,包括模拟人脑的测试对象。他们相信该程序最终可扩展到临床诊断所需的水平,并有可能使用较低的辐射剂量创建更高质量的图像。使用这种方法还可以更快地创建图像,甚至可能在 PET 扫描期间实时创建,因为不需要事后重建。

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