นักวิจัยที่ CERN ได้กำหนดขีดจำกัดใหม่เกี่ยวกับประสิทธิภาพการจับเวลาของระบบที่ล้ำสมัยสำหรับการตรวจเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอนตามเวลาบิน (TOF-PET) การทดสอบของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าเครื่องตรวจจับแสงและวัสดุที่เรืองแสงวาบที่ดีที่สุดสามารถบรรลุความละเอียดของเวลาต่ำกว่า 100 ps ซึ่งเป็นการปรับปรุงห้าเท่าในระบบเชิงพาณิชย์มาตรฐาน หากนำไปใช้ในคลินิก
ความก้าวหน้าเหล่านี้จะช่วยเพิ่มคุณภาพของภาพ PET
ซึ่งช่วยให้แพทย์สามารถลดปริมาณของสารกัมมันตภาพรังสีที่พวกเขาดูแลผู้ป่วยTOF-PET เป็นเทคนิคการถ่ายภาพที่มีความไวสูงซึ่งสร้างมุมมอง 3 มิติของเนื้อเยื่อขึ้นใหม่โดยใช้การวัดที่แม่นยำของเวลาที่โฟตอนรังสีแกมมาที่ปล่อยออกมาพร้อมกันสองตัวมาถึงเครื่องตรวจจับแบบเรืองแสงวาบ โฟตอนเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อการสลายตัวของตัวติดตามกัมมันตภาพรังสีทำให้เกิดการทำลายล้างอิเล็กตรอน-โพซิตรอนภายในร่างกายของผู้ป่วย
ระบบ TOF-PET เชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ ซึ่งใช้ประโยชน์จากตัวตรวจจับโฟโตมัลติพลายเออร์ซิลิกอน (SiPM) และตัวเรืองแสงวาบแบบเร็ว lutetium oxyorthosilicate (LSO:Ce) ที่รวดเร็ว ให้ความละเอียดเวลาประมาณ 500 ps สำหรับการสแกนทั้งตัว สำหรับการถ่ายภาพที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นมากขึ้น 200 ps ดูเหมือนอยู่ใกล้แค่เอื้อม แต่กลุ่มนักวิทยาศาสตร์มากกว่า 40 คน ซึ่งรวมถึงผู้เขียนหลายคนที่เกี่ยวข้องกับงานนี้ ได้เปิดตัวการแข่งขันที่เรียกว่า10 ps Challengeที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อผลักดันขีดจำกัดให้ดียิ่งขึ้นไปอีก การถ่ายภาพในช่วงเวลานี้สามารถช่วยเพิ่มความไวได้ถึง 16 เท่า และหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการใช้เทคนิคการคำนวณเพื่อสร้างภาพขึ้นใหม่
การเปรียบเทียบเครื่องตรวจจับแสง
ในการศึกษานี้ รายงานในPhysics in Medicine and Biologyระบุว่า Stefan Gundacker และเพื่อนร่วมงานได้ทำการวัดที่แม่นยำที่สุดเกี่ยวกับประสิทธิภาพการจับเวลาของวัสดุที่เรืองแสงวาบและเครื่องตรวจจับแสงชั้นนำ พวกเขาวัดความละเอียดเวลาโฟตอนเดียวที่แท้จริง (SPTR) ของ SiPM อุตสาหกรรมและการวิจัยแปดตัวโดยมีค่าดีที่สุดที่ 70 ps ที่อุปกรณ์ NUV-HD จากสถาบันวิจัยFBKของอิตาลีทำสำเร็จ การรวมตัวตรวจจับนี้เข้ากับผลึกขนาดเล็กของ LSO:Ce ที่เจือด้วยแคลเซียม เครื่องตรวจจับเหล่านี้แสดงความละเอียดของเวลาโดยรวมที่ 58 ps ซึ่งเพิ่มขึ้นเป็น 98 ps สำหรับคริสตัลที่มีความยาว 20 มม. ซึ่งมักใช้ใน TOF-PET
จากนั้นทีมจึงใช้อุปกรณ์ FBK เพื่อวัดการตอบสนองของจังหวะเวลาของวัสดุที่เรืองแสงวาบต่างๆ รวมถึงบิสมัทเจอร์เมเนต (BGO) ซึ่งมีราคาถูกกว่า LSO:Ce และปลอดภัยกว่าเล็กน้อยสำหรับสภาพแวดล้อมทางคลินิกเล็กน้อย อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับอ่านข้อมูลความถี่สูงสามารถจับภาพกระบวนการที่เรืองแสงวาบเร็วมาก เผยให้เห็นจุดสูงสุดที่เด่นชัดในแสงที่ปล่อยออกมาจาก BGO ภายในเวลาเพียงไม่กี่พิโควินาที สาเหตุนี้เกิดจากการปล่อย Cherenkov และทีมงานประเมินว่า BGO ปล่อยโฟตอน Cherenkov 17 ตัวจากปฏิกิริยาของรังสีแกมมาแต่ละครั้ง
การวัดยังแสดงความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างประสิทธิภาพการจับเวลาของระบบ TOF-PET กับ SPTR ที่แท้จริงของตัวตรวจจับแสงด้วยการจำลองที่ระบุว่าการปล่อย Cherenkov อย่างรวดเร็วนี้สามารถปรับปรุงความละเอียดเวลาของระบบที่ใช้ BGO หาก SPTR ของเครื่องตรวจจับแสงสามารถทำได้ จะลดลง ตัวอย่างเช่น เครื่องตรวจจับในอุดมคติที่มี SPTR 20 ps ซึ่งวัดจากอุปกรณ์การวิจัยแล้ว จะช่วยให้ระบบ BGO สามารถเข้าถึงความละเอียดของเวลาประมาณ 30 ps สำหรับผลึกขนาดเล็ก เทียบกับ 158 ps ที่วัดได้สำหรับเครื่องตรวจจับแสง FBK ที่ใช้ในอุปกรณ์นี้ ศึกษา.
“เรายังห่างไกลจากการมีเครื่องตรวจจับแสง
ที่สมบูรณ์แบบใน PET” Gundacker บอกกับPhysics World “แต่ยังมีวิธีแก้ปัญหาระดับกลางอื่นๆ ที่ต้องตรวจสอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของ BGO ที่เราได้แสดงให้เห็นว่าการตรวจจับโฟตอนแรกด้วยเวลาที่แม่นยำสูงก็เพียงพอแล้ว”
ก้าวข้ามขีดจำกัดการทดสอบยังเผยให้เห็นด้วยว่าตัวเรืองแสงวาบจากพลาสติก BC422 นั้นเร็วกว่า LSO:Ce เสียอีก แม้ว่าประสิทธิภาพการตรวจจับที่ต่ำของพวกมันจะควบคุมไม่ให้พวกมันใช้กับ PET ก็ตาม ทางเลือกที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือแบเรียมฟลูออไรด์ตัวปล่อยรังสีอัลตราไวโอเลต (BaF 2 ) ซึ่งบรรลุความละเอียดของเวลา 51 ps เมื่อรวมกับตัวตรวจจับแสงยูวีจาก FBK พร้อมการปรับปรุงเพิ่มเติมที่เป็นไปได้โดยการผลักดันประสิทธิภาพของเครื่องตรวจจับรังสียูวี
Eric Berg และ Simon Cherry จาก UC Davisโครงข่ายประสาทเทียมปรับปรุงการประมาณการเวลาบินของ PETอย่างไรก็ตาม ทีมงานสรุปว่าอุปกรณ์และวัสดุในปัจจุบันจะไม่เพียงพอสำหรับระบบ TOF-PET เชิงพาณิชย์ที่ใช้งานได้จริงที่จะทำลายอุปสรรค 100ps นับประสาความท้าทาย 10ps ที่ทะเยอทะยานมากขึ้น ในการที่จะก้าวหน้าไปสู่เป้าหมายนี้ต่อไป นักวิจัยจะต้องตรวจสอบแนวทางใหม่ๆ เช่น ระบบที่จำกัดด้วยควอนตัม ตลอดจนวิธีการที่ดีกว่าในการรวบรวมและตรวจจับแสง
ในการถ่ายภาพอัลตราซาวนด์ทั่วไป อาร์เรย์ของทรานสดิวเซอร์จะถูกกดลงบนผิวหนังโดยตรงหรือใช้เจลคัปปลิ้งเพื่อช่วยส่งคลื่นเสียงไปยังเนื้อเยื่อ วิธีการนี้มีราคาถูก สะดวก และสร้างภาพได้แบบเรียลไทม์ แต่มีข้อเสียอยู่บ้าง
ข้อจำกัดที่สำคัญประการหนึ่งคือความดันที่โดยทั่วไปต้องใช้เพื่อรักษาการสัมผัสทางเสียงระหว่างอุปกรณ์กับเนื้อเยื่อเป้าหมาย ข้อจำกัดนี้จะรุนแรงขึ้นสำหรับการใช้งานที่ไวต่อการสัมผัส ซึ่งแรงกดดังกล่าวจะทำให้เกิดความเจ็บปวดมากเกินไป เช่น สำหรับผู้ที่ถูกไฟไหม้หรือผู้ป่วยที่บาดเจ็บ
ปัญหาอีกประการหนึ่งคือความสามารถในการทำซ้ำในระดับต่ำ เนื่องจากตัวดำเนินการมักจะกำหนดการวางแนวของภาพและระยะการมองเห็นด้วยการจัดการทรานสดิวเซอร์ด้วยตนเอง ซึ่งหมายความว่าภาพของผู้ป่วยที่ได้รับในช่วงเวลาต่างๆ กันเป็นเรื่องยากที่จะเปรียบเทียบ และไม่สามารถติดตามการรักษาหรือความก้าวหน้าของโรคได้อย่างง่ายดาย
Credit : eltinterocolectivo.com europeancrafts.net eyeblinkentertainment.com fitflopclearancesale.net fullmoviewatchonline.net girlsonthewallmovie.com gp32europe.com halowarscentral.com hatterkepekingyen.info hopendream.net
