เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย เทคนิคการถ่ายภาพทางการแพทย์จำนวนมากอาศัยกระบวนการทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่าเอกซ์เรย์ ซึ่งสร้างข้อมูลที่บันทึกไว้ในหนึ่งหรือสองมิติเป็นปริมาตรภาพสามมิติ การตรวจเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน (PET) – ซึ่งถ่ายภาพร่างกายโดยใช้เรดิโอเทรเซอร์แบบฉีดที่ปล่อยโพซิตรอนในขณะที่มันสลายตัว – ให้ความเป็นไปได้ที่ไม่เหมือนใครในการถ่ายภาพ 3 มิติที่ปราศจากการสร้างใหม่
ทั้งนี้เนื่องจาก PET ยังสามารถกำหนดแหล่งสัญญาณ
ได้ด้วยการใช้ประโยชน์จากความแตกต่างของเวลาระหว่างการตรวจจับโฟตอนทั้งสองที่สร้างขึ้นเมื่อโพซิตรอนทำลายล้างด้วยอิเล็กตรอนในร่างกาย ระบบ PET ที่ล้ำสมัยในปัจจุบันมีความละเอียดของเวลาประมาณ 210 ps ซึ่งขึ้นอยู่กับความเร็วของแสง ซึ่งแปลเป็นการกำหนดพื้นที่ 3.15 ซม. ด้วยเหตุนี้ การสร้างภาพขึ้นใหม่จึงจำเป็นต่อการสร้างภาพที่ถูกต้องแม่นยำ แต่ถ้าสามารถปรับปรุงความละเอียดของเวลานี้ได้ ขั้นตอนการตรวจเอกซเรย์ก็จะถูกขจัดออกไปโดยสิ้นเชิง
ทีมร่วมมือจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เดวิสและฮามามัตสึ โฟโตนิกส์ได้พัฒนาเครื่องตรวจจับรังสีด้วยความละเอียดของจังหวะเวลาโดยเฉลี่ยที่ 32 ps นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Fukuiและมหาวิทยาลัย Kitasatoได้ใช้เครื่องตรวจจับเหล่านี้เพื่อสร้างภาพทางการแพทย์แบบภาคตัดขวางแบบทดลองครั้งแรกที่ไม่ต้องใช้เอกซ์เรย์ ซึ่งเป็นเทคนิคที่เรียกว่าการถ่ายภาพรังสีโพซิตรอนโดยตรง (dPEI) พวกเขารายงานการค้นพบของพวกเขาในNature Photonics
การตรวจจับที่เร็วมากผู้เขียนคนแรก Sun Il Kwon และเพื่อนร่วมงานได้รับ dPEI โดยการผสมผสานนวัตกรรมเทคโนโลยีสามอย่างเข้าด้วยกัน ประการแรกพวกเขาใช้ประโยชน์จากการเรืองแสง Cherenkov ที่ปล่อยออกมาเมื่อโฟตอนการทำลายล้างมีปฏิสัมพันธ์ในเครื่องตรวจจับ หากวัสดุตรวจจับมีดัชนีการหักเหของแสงสูงและเลขอะตอมสูง ปฏิกิริยานี้จะสร้างอิเล็กตรอนที่มีพลังงานเพียงพอในการผลิตโฟตอนเชเรนคอฟ
ในการแปลงสัญญาณออปติคัลที่พร้อมท์นี้
เป็นสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ นักวิจัยได้พัฒนาโฟโตเซ็นเซอร์โดยใช้หลอดโฟโตมัลติเพลเยอร์เพลตไมโครแชนเนล (MCP-PMTs) ซึ่งมีความละเอียดของเวลาโฟตอนเดียวที่สูงมาก (SPTR) ซึ่งเข้าใกล้ 20 ps พวกเขารวมหม้อน้ำ Cherenkov (กระจกตะกั่ว) เข้ากับโฟโตแคโทดใน MCP-PMT เพื่อขจัดขอบเขตแสงและเพิ่มโอกาสในการตรวจจับโฟตอน Cherenkov จำนวนน้อย ในที่สุด พวกเขาใช้โครงข่ายประสาทเทียม (CNNs) เพื่อทำนายข้อมูลเวลาสำหรับเหตุการณ์ที่ตรวจพบจากรูปคลื่นของเครื่องตรวจจับ
ในการประเมินประสิทธิภาพของเครื่องตรวจจับใหม่ ทีมงานได้วัดสัญญาณจาก แหล่งกำเนิด 22จุด Na ซึ่งวางไว้ระหว่าง MCP-PMT ที่ผสานกับหม้อน้ำ Cherenkov สองเครื่อง การตั้งค่าตรวจพบโฟตอน Cherenkov ด้วยความละเอียดเวลาเฉลี่ย 32 ps ทำให้เหตุการณ์การทำลายล้างถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นด้วยความแม่นยำเชิงพื้นที่ 4.8 มม.
การตั้งค่าการทดลอง: ภาพหลอนของสมองในระบบภาพ (มารยาท: ซุน อิลควอน)
จากนั้นนักวิจัยได้ทดสอบระบบโดยใช้วัตถุทดสอบสามชิ้นที่เต็มไปด้วย PET radiotracer 18 F-FDG: ภาพหลอนคุณภาพของภาพ ภาพหลอนความละเอียดเชิงพื้นที่ และภาพหลอนสมอง 2D Hoffman ที่แสดง การกระจาย F-FDG 18ชิ้นในสมองของมนุษย์ ในการจับสัญญาณ คู่เครื่องตรวจจับได้รับการแปลเป็นเส้นตรงเหนือความกว้างของแต่ละวัตถุ จากนั้นระบบจะสร้างภาพโดยตรงจากข้อมูลที่วัดได้โดยไม่ต้องใช้อัลกอริธึมการสร้างใหม่ด้วยโทโมกราฟิก
ภาพหลอนคุณภาพของภาพมีกิจกรรมพื้นหลัง
ที่เหมือนกันโดยมีช่องว่างขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 มม. สองช่องซึ่งเต็มไปด้วยอากาศและน้ำ ซึ่งทั้งหมดนี้สามารถมองเห็นได้ชัดเจน ภาพ dPEI ของ Phantom ความละเอียดแก้ไขแท่งขนาด 3 มม. ซึ่งแสดงความละเอียดเชิงพื้นที่ 4-5 มม. ภาพ dPEI ของภาพหลอนสมองขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 18.4 ซม. ที่ใหญ่กว่าจับภาพโครงสร้างที่มีรายละเอียดได้อย่างแม่นยำ ด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่ประมาณ 4.8 มม. ซึ่งบ่งชี้ว่าวิธีการนี้สามารถปรับขนาดสำหรับการถ่ายภาพของมนุษย์ได้
การตั้งค่าเครื่องตรวจจับสองชุดที่มีความละเอียดเวลาเฉลี่ย 32 ps ให้ภาพที่มีความละเอียดเชิงพื้นที่ใกล้เคียงกับที่ได้จากเครื่องสแกน PET แบบวินิจฉัย ทีมงานทราบว่าการทดลองเบื้องต้นเหล่านี้ใช้เวลาสะสมนานและมีกัมมันตภาพรังสีในระดับสูง อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการรวบรวมสัญญาณสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเปลี่ยนหม้อน้ำแก้วตะกั่วใน MCP-PMT ด้วยหม้อน้ำหมายเลขอะตอมที่สูงขึ้น การเพิ่มความหนาของหม้อน้ำ และการปูกระเบื้องเครื่องตรวจจับหลายช่องสัญญาณเพื่อเพิ่มพื้นที่ครอบคลุมทางเรขาคณิต
Ultrasensitive PET ช่วยให้สามารถถ่ายภาพร่างกายทั้งหมดได้ภายในไม่กี่วินาที
ระบบที่ได้รับการอัพเกรดดังกล่าวจะทำให้ระยะเวลาในการได้มาซึ่งสั้นลงและ/หรือปริมาณรังสีที่ลดลง ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนแปลงทั้งสามนี้สามารถลดเวลาในการเก็บข้อมูลสำหรับภาพหลอนสมองจาก 24 ชั่วโมงเหลือประมาณ 1 นาที นอกจากนี้ การกำหนดค่า multidetector ที่ครอบคลุมปริมาณที่น่าสนใจของการถ่ายภาพทั้งหมดจะช่วยลดความจำเป็นในการแปลเครื่องตรวจจับและช่วยให้สามารถถ่ายภาพ radiotracer แบบไดนามิกได้
ทีมงานกำลังทำงานเพื่อนำความก้าวหน้าเหล่านั้นไปใช้ “เรากำลังทดสอบเครื่องตรวจจับใหม่ที่มี scintillator bismuth germanate (BGO) รวมอยู่ใน MCP-PMT แทนที่จะเป็นแก้วตะกั่ว” ผู้เขียนอาวุโสSimon Cherryกล่าวกับPhysics World “สิ่งนี้นำไปสู่การปรับปรุงประสิทธิภาพที่สำคัญเนื่องจาก BGO มีเลขอะตอมที่สูงกว่า มันยังผลิตแสง Cherenkov มากขึ้นเนื่องจากดัชนีการหักเหของแสงที่สูงขึ้น
หลังจากนั้น ทีมงานได้ขยายไม้ขึ้นใหม่โดยใช้กระบวนการ “ช็อตน้ำอย่างรวดเร็ว” ซึ่งเลือกเปิดภาชนะใหม่ในขณะที่ปิดเส้นใยไว้ เทคนิคนี้สร้างโครงสร้างที่มีรอยย่นอย่างชัดเจนในผนังเซลล์ โดยมีพื้นที่ว่างเพียงพอสำหรับการบีบอัด ในขณะเดียวกันก็สามารถรองรับความเครียดในระดับสูงได้ ซึ่งหมายความว่าไม้สามารถพับและขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่างๆ ได้ง่าย จากนั้นจึงทำให้แห้งเพื่อแก้ไขรูปร่าง
เพื่อแสดงให้เห็นสิ่งนี้ นักวิจัยได้ปรับแต่งแผ่นไม้เนื้อแข็งให้เป็นโครงสร้าง 3 มิติที่ใช้งานได้หลากหลาย ซึ่งรวมถึงวัสดุคอมโพสิตแบบรังผึ้งซึ่งทำขึ้นโดยการต่อแผ่นลูกฟูกพิเศษเข้าด้วยกัน โครงสร้างนี้แข็งแรงกว่าไม้ดั้งเดิมประมาณหกเท่า ทำให้มีความต้านทานแรงดึงใกล้เคียงกับอลูมิเนียมอัลลอยด์ แต่มีความหนาแน่นต่ำกว่ามาก จากความสำเร็จของพวกเขา ทีมงานหวังว่าเทคนิคของพวกเขาจะสามารถขยายการใช้ไม้เป็นวัสดุโครงสร้างที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมได้ในไม่ช้า เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย
