和的研究人員展示了第一個(gè)不需要斷層掃描的實(shí)驗(yàn)性橫截面醫(yī)學(xué)圖像，斷層掃描是一種用于在 CT 和 PET 掃描中重建圖像的數(shù)學(xué)過(guò)程。這項(xiàng)工作于 10 月 14 日發(fā)表在Nature Photonics 上，可能會(huì)導(dǎo)致更便宜、更容易和更準(zhǔn)確的醫(yī)學(xué)成像。

加州大學(xué)戴維斯分校生物醫(yī)學(xué)工程和放射學(xué)教授、該論文的資深作者西蒙·切里 (Simon Cherry) 說(shuō)，這一進(jìn)展是通過(guò)開(kāi)發(fā)新的超快光子探測(cè)器實(shí)現(xiàn)的。

“我們實(shí)際上是以光速成像，這是我們領(lǐng)域的圣杯，”Cherry 說(shuō)。

實(shí)驗(yàn)工作由加州大學(xué)戴維斯分校生物醫(yī)學(xué)工程系的項(xiàng)目科學(xué)家 Sun Il Kwon 和濱松光子學(xué)的 Ryosuke Ota 領(lǐng)導(dǎo)，新的光子探測(cè)器技術(shù)是在那里開(kāi)發(fā)的。其他合作者包括福井大學(xué)玉川洋一教授和北里大學(xué)長(zhǎng)谷川智之教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組。

斷層掃描過(guò)程需要從使用 X 射線或伽馬射線的成像數(shù)據(jù)中以數(shù)學(xué)方式重建橫截面圖像。在 PET 掃描中，標(biāo)記有痕量放射性同位素的分子被注射并被體內(nèi)的器官和組織吸收。同位素，例如氟 18，不穩(wěn)定并在衰變時(shí)發(fā)射正電子。

超快光子探測(cè)

每當(dāng)這些正電子中的一個(gè)遇到體內(nèi)的電子時(shí)，它們就會(huì)相互湮滅并同時(shí)放出兩個(gè)湮滅光子。從理論上講，跟蹤這些光子的起源和軌跡可以創(chuàng)建用同位素標(biāo)記的組織圖像。但是直到現(xiàn)在，如果沒(méi)有額外的斷層掃描重建步驟，研究人員無(wú)法做到這一點(diǎn)，因?yàn)樘綔y(cè)器太慢而無(wú)法精確確定兩個(gè)光子的到達(dá)時(shí)間，從而無(wú)法根據(jù)時(shí)間差確定它們的位置。

當(dāng)湮滅光子撞擊探測(cè)器時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生切倫科夫光子，從而產(chǎn)生信號(hào)。Cherry 和他的研究人員想出了如何以 32 皮秒的平均計(jì)時(shí)精度檢測(cè)這些切倫科夫光子。這意味著他們可以以 4.8 毫米的空間精度確定湮滅光子的出現(xiàn)位置。這種水平的速度和準(zhǔn)確性使研究團(tuán)隊(duì)能夠直接從湮滅光子生成放射性同位素的橫截面圖像，而無(wú)需使用斷層掃描。

在他們的論文中，研究人員描述了他們使用新技術(shù)進(jìn)行的各種測(cè)試，包括模擬人腦的測(cè)試對(duì)象。他們相信該程序最終可擴(kuò)展到臨床診斷所需的水平，并有可能使用較低的輻射劑量創(chuàng)建更高質(zhì)量的圖像。使用這種方法還可以更快地創(chuàng)建圖像，甚至可能在 PET 掃描期間實(shí)時(shí)創(chuàng)建，因?yàn)椴恍枰潞笾亟ā?/p>