Ko dobimo jasno predstavo o tem, kaj se dogaja v telesu človeka, je le malo medicinskih pripomočkov uporabnih kot skener PET. PET pomeni pozitronsko emisijsko tomografijo, poenostavljeno pa vključuje uporabo radioaktivnih pozitronov ali pozitivno nabitih delcev za odkrivanje delovanja delov telesa. Območje povečane presnovne ali kemične aktivnosti - na primer delitev rakavih celic - se bo prikazalo na barvni sliki.
Najpogosteje se predpišejo PET pregledi, da se ugotovi, ali se je rak razširil ali se tumor zmanjša, vendar se uporabljajo tudi za diagnosticiranje srčnih in nevroloških bolezni. Pravzaprav lahko ta vrsta slikanja odkrije spremembe v telesu prej kot testi, kot so CT ali MRI. Zato se domneva, da bi lahko PET-skeniranje že v zgodnji fazi odkrile možganska stanja, kot je Alzheimerjeva bolezen.
Toda tu je zaplet. Vsakdo, ki je imel PET pregled, ve, da čeprav ne gre za invaziven postopek, tudi ni posebno prijetna izkušnja. Ko je vaše telo med skeniranjem nameščeno znotraj velike luknje, morate ležati zelo mirno, pogosto pol ure, včasih celo eno uro, odvisno od tega, kateri del telesa je skenirano.
Prisiliti se, da tako dolgo ostanemo negibni, je za starejše še posebej težko. Prav tako meri možgansko aktivnost v umetni situaciji, ko človek ne počne ničesar, vključno z interakcijo z drugimi ljudmi.
Kaj pa, če bi lahko naredili prenosni čitalnik PET? Kaj, če bi ga človek lahko nosil?
Pomoč s čelade
Tako se je spraševal Stan Majewski. Takrat je bil fizik, ki je delal na ministrstvu za energijo (DOE) v Newport Newsu v Virginiji. Specializiran je za razvoj slik in detektorskih sistemov, zato ga je zanimalo, ko je v pisarni DOE v Uptonu v New Yorku slišal za napravo, ki so jo izumili nekateri kolegi. Imenovali so ga RatCap, in to je bil PET skener, ki ga je nosil na glavi podgane.
Majewski je menil, da lahko ustvari nekaj podobnega tudi za ljudi. Verjel bi lahko, da ima velik napredek pri napredku raziskav možganskih motenj, kot sta Alzheimerjeva in Parkinsonova bolezen. Torej je zasnoval čelado, ki jo je obkrožil obroč majhnih kvadratnih detektorjev PET, nato pa je zaprosil za patent. Leta 2011 ga je prejel.
Začel je delati na prototipu, njegov projekt pa je nabral zagon, potem ko je postal profesor radiologije na univerzi West Virginia. Druga profesorica na univerzi, Julie Brefczynski-Lewis, nevroznanstvenica, je bila v obisku Majewskega urada, ko je opazila risbo ženske na tekalni stezi, ki je nosila čudno čelado.
"Kaj je to?" Ga je vprašala. Ko je Majewski razložil, kako deluje in kaj lahko naredi, se je zavezala, da bo pomagala, da se to uresniči.
Z denarjem, ki ga je podelila univerza, so se pomerili s prototipom. Potem sta leta 2013 Majewski in Brefczynski-Lewis dobila velik zagon s pobudo BRAIN, ki jo je napovedal predsednik Obama za razvoj inovativnih tehnologij, ki pomagajo razložiti, kako možgani delujejo. Skupaj s sodelavci na kalifornijski univerzi, Davisu in univerzi v Washingtonu ter ekipo General Electric so prejeli dotacijo v višini 1, 5 milijona dolarjev za določitev, kaj bo potrebno, da Majewskijev model pretvori v učinkovito orodje za zdravljenje.
PET skenira v gibanju
Brefczynski-Lewis, ki je preučevala vpliv sočutja na človeške možgane, je navdušena nad tem, kaj se lahko naučimo s pomočjo možganskih pregledov ljudi v gibanju. Celo dovoljenje, da se nekdo med postopkom usede, lahko pomaga raztegniti obseg raziskav.
"Če človek sede, si lahko predstavljate, da lahko prenaša zelo dolge preglede, ki so potrebni za raziskovanje pogojev, kot so Alzheimerjeva bolezen ali druge nevrološke motnje, " pravi. "Samo prejšnji teden smo delali z žensko v 80. letih in nikakor ne bi mogla miriti 90 minut, vendar je znala sedeti na stolu, se premikati z glavo in se pogovarjati z nami in biti povsem udobna. "
Brefczynski-Lewis bi lahko glede na sposobnost skeniranja bolnika med pregledom močno spremenila diagnozo možganskih stanj. "Včasih zgodaj pri Alzheimerjevi bolezni ne opazite razlik, ne vidite nobenih simptomov, " pojasnjuje. "Vendar obstaja faza, ko lahko, če jih obdavčite z veliko pomnilnika, vidite, da sistem pri osebi z Alzheimerjevo boleznijo reagira drugače, kot nekdo, ki ne bo nadaljeval razvoja Alzheimerjeve bolezni."
Majewski in Brefczynski-Lewis pravita, da bi prenosni PET skener lahko raziskovalcem omogočil tudi spremljanje možganske aktivnosti, medtem ko se človek smeji, telovadi, doživlja stres ali celo ko je bolnik potopljen v okolje virtualne resničnosti. To bi jim lahko na primer pomagalo bolje razumeti, kaj se dogaja v možganih avtistične osebe v socialnem okolju ali pacienta z možgansko kapjo, ki izvaja vaje za rehabilitacijo.
Obstaja tudi priložnost, da preučite, zakaj imajo nekateri izjemne sposobnosti, pa naj gre za športnika svetovnega razreda ali za glasbenega savanta. Naprava, pravi Brefczynski-Lewis, bi lahko zagotovila vpogled v tiste dele možganov, do katerih dostopajo med izvajanjem.
Druga prednost prenosne čelade je, da je stopnja izpostavljenosti sevanju precej nižja, približno za eno desetino, kot je običajni skener PET, ker so detektorji tako blizu glave človeka. Zato sta Majewski in Brefczynski-Lewis svojo napravo poimenovala AM-PET - "A" je ambulantno, "M" za mikro odmerek.
Čas za izpopolnitev
Ampak še vedno obstajajo ovire, da se razčistijo. Čelada lahko postane težka - med zgodnjim testiranjem je bila na napravo pritrjena bungee vrvica s stropa, ki je olajšala težo pacienta, ki ga nosi. Izziv je, da postane lažja, ne da bi zmanjšali občutljivost detektorjev.
Raziskovalci preučujejo tudi načine, kako preprečiti, da bi gibanje čelade vplivalo na ločljivost slik, ki jih ponuja. To vključuje vključitev vidikov robotike, na primer sposobnost ohranjanja kamere na robotu, ne glede na to, koliko se giblje.
"Ideja je, da bi to lahko izkoristili v čeladi PET, tako da bi upoštevali gibanje telesa osebe, " pravi Brefczynski-Lewis. "Želite nadoknaditi gibanje, tako da se čelada premika z glavo, vendar zmanjšate upor in to zmanjša težo osebe."
Kot še ugotavlja, je še naprej zmanjševanje ravni sevanja. To bi omogočilo več pregledov na osebi in morda omogočilo zdravnikom, da jo uporabljajo pri majhnih otrocih z nevrološkimi motnjami.
Brefczynski-Lewis ocenjuje, da lahko ob upoštevanju vseh potrebnih natančnih prilagoditev in kliničnih testiranj mine še štiri ali pet let, preden se AM-PET uporabi za zdravljenje bolnikov. Za zdaj zaprosijo za nepovratna sredstva, s katerimi bi lahko razvili več različnih različic svojega skenerja. Ena, ki bi preučevala Alzheimerjevo bolezen, bi verjetno morala biti drugačna od tiste, ki se uporablja za analizo možganov med kompleksnejšim vedenjem, pravi.
Razpravljali so celo o modelu, ki ga je mogoče nositi zunaj laboratorija. "Pravzaprav verjamemo, da je na nahrbtnik mogoče pritrditi različico čelade, " pravi Majewski. "Nahrbtnik bi nosil težo.
"Pravimo mu različica" sprehod po parku "."
