- Perovskīta detektori panāk viena fotona SPECT attēlveidošanu ar augstu enerģiju un telpisko izšķirtspēju.
- Zemākas izmaksas nekā CZT un labāka kvalitāte nekā NaI paver durvis uz pieejamāku un mazākas devas diagnostiku.
- Fotogrāfijā sakrautie perovskīta RGB pikseļi uztver līdz pat trīs reizēm vairāk gaismas nekā silīcijs ar filtriem.
- Ražošanas un stabilitātes attīstība paātrina pāreju no laboratorijas uz komerciāliem produktiem.
Termins "perovskīta kamera» ir noslīdējis inovāciju redzeslokā divos veidos: no vienas puses, kodolmedicīnā ar detektoriem, kas spēj reģistrēt atsevišķi gamma fotoni ar nepieredzēta precizitāte; no otras puses, iekšā Digitālā fotogrāfija ar sakrautiem RGB sensoriem, kas sola vairāk gaismas un mazāk trokšņuAbi sasniegumi izriet no viena un tā paša avota: perovskīta struktūras kristālu ārkārtas īpašībām.
Slimnīcās šīs tehnoloģijas mērķis ir Saīsiniet skenēšanas laikus, uzlabojiet asumu un samaziniet starojuma devu, izmantojot tādas metodes kā SPECT.; attēlu pasaulē tas paver durvis uz sensori, kas uztver praktiski visu redzamo spektruAiz tā ir komandas no Ziemeļrietumu universitātes un Sučovas universitātes Ķīnā, kā arī Empa un ETH Zurich konsorcijs, kas Viņi ir demonstrējuši rekordlielu veiktspēju un funkcionālus prototipus, kas jau tuvojas komercializācijai..
Kas ir perovskīta gamma kamera un kā darbojas SPECT?
En SPECT (vienfotonu emisijas datortomogrāfija) organismā tiek injicēts īslaicīgs radioaktīvais marķieris; tā gamma starojums iziet cauri audiem un tiek uztverts ar ārēju detektoru, kas rekonstruē organisko aktivitāti 3D formātā, it kā tas būtu "Neredzamā" kameraTo lieto novērtēt sirds darbību, asins plūsmu vai traumas, kas nav parādītas citos testos.
Lēciens notiek, kad detektors pārstāj būt par sašaurinājumu. Ziemeļrietumu un Soochow komanda atklāj pirmo perovskīta detektoru spēj uztvert gamma fotonus pa vienam ar augstu enerģiju un telpisko izšķirtspēju, optimizēta SPECT attēlveidošanaiŠis darbs, kas publicēts žurnālā Nature Communications, padara realitāti to, kas bija solījums pirms desmit gadiem: perovskīti... Papildus saules enerģijai viņi varētu apgūt arī rentgena un gamma staru noteikšanu..
Atslēga slēpjas "pikseļotā" sensorā — matricā, kas līdzīga mobilā tālruņa kameras pikseļiem —, kas izgatavota no augstas kvalitātes perovskīta kristāliem. Ar precīzi noregulētu daudzkanālu nolasīšanas elektronisko dizainu prototips demonstrē izcilu stabilitāti un jutīgumu, kas spēj izstumt ļoti vājus signālus klīnisko radiofarmaceitisko preparātu, piemēram, tehnēcijs-99mŠī arhitektūra pārveido katru fotonu tīrākā, precīzākā informācijā.
Pacientam sekas ir tiešas: īsāks skenēšanas laiks, asāki attēli un iespēja samazināt devu. No sistēmas viedokļa spēja atšķirt gamma enerģijas ar lielāku precizitāti paver durvis uz bagātīgākām trīsdimensiju rekonstrukcijām un jauniem diagnostikas pielietojumiem kur enerģijas selektivitāte rada atšķirību.
Pētījums ir saņēmis arī augsta līmeņa institucionālu un finansiālu atbalstu, tostarp Aizsardzības draudu mazināšanas aģentūru (HDTRA12020002), Ķīnas nacionālās programmas un reģionālos fondus, un Tas tiek pasniegts kā pagrieziena punkts ceļā uz klīnisku ieviešanu.Tiem, kas vēlas atrast precīzu atsauci, raksts ir no atvērta piekļuve žurnālā Nature Communications (DOI: 10.1038/s41467-025-63400-7).
Kāpēc tradicionālie detektori neizdodas
Lielākā daļa klīnisko gamma kameru izmanto kristālus CdZnTe (CZT) vai nātrija jodīdu (NaI). CZT var sasniegt ļoti augstu izšķirtspēju, taču to Ahilleja papēdis ir izmaksas un trauslums: lielu, augstas kvalitātes kristālu audzēšana ir sarežģīta un dārga, palielinot vienības cenu līdz simtiem tūkstošu vai pat miljoniem dolāru, un papildu priekšrocība ir tā, ka tie ir trausli materiāli.
Savukārt NaI padara sistēmu lētāku, taču uz skaļuma un asuma rēķina: attēli zaudē detaļas un kontrastu, it kā mēs skatītos caur stiklu. aptraipītsŠis precizitātes samazinājums izraisa smalku fizioloģisku variāciju izplūšanu, sarežģījot agrīnas vai diferencētas diagnozes, piemēram, demences veidos ar atšķirīgiem perfūzijas modeļiem.
Abos gadījumos galīgais vienādojums nav gluži skaidrs: vai nu jūs maksājat vairāk par kvalitāti un saskaraties ar ražošanas ierobežojumiem, vai arī ietaupāt, upurējot izšķirtspēju. Šo robu aizpilda perovskītu detektori, piedāvājot neparastu kombināciju veiktspēja un pieejamība.
Kvalitātes lēciens: perovskīti kodolmedicīnā
Perovskīti ir kristāliska saime, kuras nosaukums cēlies no minerāla ar CaTiO3 struktūru, bet Mūsdienās tas ietver materiālus ar tādu pašu ģeometriju —ieskaitot svina halogenīdus— kas ir revolucionizējuši fotoelektriskos elementus2012. gadā Northwestern grupa demonstrēja pirmās cietplēves perovskīta saules baterijas; gadu vēlāk viņi pierādīja, ka monokristāli Perovskīti efektīvi uztvēra rentgena un gamma starus, atverot pētniecības jomu, kas ir augusi starptautiski.
Kopš tā laika Kristālu augšanas un virsmas inženierijas metodes ir pilnveidotas, lai šo potenciālu pārvērstu reālās ierīcēs.Jaunais detektors integrē perovskīta pikseļu masīvu, optimizētu daudzkanālu nolasīšanu un kondicionēšanu, kas samazina zudumus un kropļojumus. Rezultāts ir Attēli, kas atdala radioaktīvos avotus tikai milimetru attālumā, un jutība, kas spēj noteikt ļoti vājus signālus regulāri lietotā Tc-99m.
Viens no piedāvātajiem materiāliem, halogenīds CsPbBr3, Tas parāda šāda veida sensoriem nepieciešamās elektroniskās un transporta īpašības.Ar to spēja atšķirt gamma enerģijas nodrošina labāku kontrastu starp audiem vai fizioloģiskiem procesiem ar atšķirīgiem parakstiem. Šī enerģijas selektivitāte ļauj iegūt vairāk informācijas no katra detektētā fotona.
Papildus asumam ierīce saglabā pārsteidzošu stabilitāti: Testēšanas laikā praktiski uztver visu marķieru skaitu bez ievērojamiem zudumiem vai kropļojumiemŠī darbības stabilitāte ir būtiska tās turpmākai integrācijai klīniskajās sistēmās ar sarežģītām darbplūsmām un ilgstošām kalibrēšanas prasībām.
Praktiskie ieguvumi ir acīmredzami. Ar jutīgākiem detektoriem, skenēšanas laiku vai ievadītās devas var samazināt, nezaudējot kvalitātiUn, spējot tos izgatavot, izmantojot vienkāršākus procesus un komponentus nekā CZT, izmaksas tiek samazinātas, paverot ceļu modernu iekārtu nonākšanai slimnīcās un klīnikās, kas pašlaik nevar atļauties jaunākās tehnoloģijas.
Reālā ietekme, izmaksas un mārketings
Northwestern ir izveidojis atdalītu uzņēmumu Actinia Inc., lai, sadarbojoties ar medicīnas ierīču ražotājiem, šo tehnoloģiju no laboratorijas ieviestu tirgū. Mērķis ir sasniegt kompaktas, precīzas un pieejamas gamma kameras, kas paplašina piekļuvi augstas kvalitātes diagnostikai, nepadarot cenu par šķērsli.
Salīdzinot ar NaI, perovskīta detektori Tie piedāvā reālistisku ceļu darbam ar zemākām radioaktīvo marķieru devām, nezaudējot izšķirtspēju.CZT priekšā viņi sola a daudz zemāks rēķins un mazāk delikāts ražošanas process, saglabājot attēlveidošanas iespējas fotonu līmenī un izcilu enerģijas izšķirtspējaTieši veiktspējas un izmaksu kombinācija padara šo priekšlikumu revolucionāru.
Klīnicistam tas nozīmē iespēju pielāgot protokolu: Kad nepieciešama maksimāla detaļu uzņemšana, kamera reaģē; Ja standarta kvalitāte ir pietiekama, prioritāti var piešķirt ātrumam vai kvalitātei. samazināt pacienta pakļaušanu iedarbībaiOnkoloģisku vai infekcijas slimību gadījumā, kur bieži tiek veiktas augstas enerģijas pārbaudes, šī rīcības brīvība ir īpaši vērtīga.
Prototipa eksperimentālā validācija parāda nelielu radioaktīvo avotu atdalīšanos, kas novietoti dažu milimetru attālumā viens no otra. bagātina kvalitātes kontroles testēšanu un kalibrē cerības par to, ko šīs sistēmas varētu atrisināt in vivoPapildus spējai atšķirt enerģijas, liek pamatu progresīvākām modalitātēm pašā SPECT ietvaros.
Esmu tehnoloģiju entuziasts, kurš savas "geek" intereses ir pārvērtis profesijā. Es esmu pavadījis vairāk nekā 10 gadus no savas dzīves, izmantojot jaunākās tehnoloģijas un tīri ziņkārības vadīts ar visu veidu programmām. Tagad esmu specializējies datortehnoloģijās un videospēlēs. Tas ir tāpēc, ka vairāk nekā 5 gadus esmu rakstījis dažādām tīmekļa vietnēm par tehnoloģijām un videospēlēm, veidojot rakstus, kuru mērķis ir sniegt jums nepieciešamo informāciju ikvienam saprotamā valodā.
Ja jums ir kādi jautājumi, manas zināšanas svārstās no visa, kas saistīts ar Windows operētājsistēmu, kā arī Android mobilajiem tālruņiem. Un mana apņemšanās ir jums, es vienmēr esmu gatavs veltīt dažas minūtes un palīdzēt jums atrisināt visus jautājumus, kas jums varētu rasties šajā interneta pasaulē.