J-PET-prototyypin kliininen sovellus (JPETClinic)

J-PET-skanneri on maailman ensimmäinen muovinauhatuikepohjainen positronitomografi, joka mittaa orto-positronium-atomin (o-Ps) eliniän. Tämä on modulaarinen skanneri, joka on suunniteltu ja asennettu Krakovan Jagiellonian yliopiston kokeellisen hiukkasfysiikan ja sovellusten laitokseen. J-PET-skanneri perustuu vuosina 2014 ja 2016 patentoituun teknologiaan.

J-PET-skannerissa, toisin kuin diagnostiikassa yleisesti käytetyissä PET-skannereissa, on kolme tärkeää ominaisuutta:

1. J-PET-tuikekiteet on valmistettu muovista tavallisissa PET-skannereissa käytettävien kalliiden LSO- (lutetiumoksiortosilikaatti) tai LYSO-tuikekiteiden (lutetium-yttrium-oksiortosilikaatti) sijaan;
2. J-PET on modulaarinen ja se voidaan mukauttaa potilaan koon mukaan ja laajentaa koko kehon PET-skanneriksi, koska;
3. J-PET:llä voidaan testata lisäparametria nimeltä "positronium biomarkker", jota ei ole vielä käytetty.

Ilmoitus. 1. Perinteisissä PET-skannereissa käytetään LSO- tai LYSO-tuikekiteitä, jotka hyödyntävät valosähköistä vaikutusta ja muuntavat gammafotonit fluoresoiviksi fotoneiksi saadakseen tietoa positroniannihilaatioprosessin (e+) emittoimien gammafotonien energiasta, ajasta ja sijainnista. sopiva e+-säteilyä lähettävä radiofarmaseuttinen lääke. J-PET:ssä käytetyissä muovituikeissa käytetään Compton-ilmiötä eli ilmiötä, jossa suurienergiset fotonit siroavat tuikeen vapaille tai heikosti sidotuille elektroneille.

Ilmoitus. 2. Modulaarinen J-PET-skanneri voidaan myös helposti integroida olemassa oleviin tietokonetomografiajärjestelmiin (CT) mahdollistaen molempien tutkimusten samanaikaisen suorittamisen.

Ilmoitus. 3. Positronium-kuvausta käytetään J-PET-skannerissa. PET-tekniikassa käytetään radioisotooppeja, jotka lähettävät positronisäteilyä (beta+). Perinteiset PET-skannerit kuvaavat elektronin (e-) ja positronin (e+) tuhoutumisesta syntyneiden gammasäteilyfotonien jakautumista. Anihilaatiota voi edeltää positroniatomin ilmestyminen - näennäisesti stabiili järjestelmä, joka koostuu elektronista (e-) ja sen antihiukkasesta - positroni (e+), jota esiintyy noin 30-40 %:ssa kaikista potilaan kehossa tapahtuvista tuhoutumisista. .

Tällaisen positroniumatomin tilan kautta tapahtuvan tuhoutumisen aika riippuu siitä, syntyykö positronium, jossa e- ja e+ on rinnakkaiset spinit (triplettitila ↑↑, tätä järjestelmää kutsutaan orto-positroniumiksi - o-Ps) tai antirinnakkaiskierrokset (tilasingletti ↑ ↓, tätä järjestelmää kutsutaan para-positroniumiksi - p-Ps). O-Ps:n keskimääräinen elinikä tyhjiössä on yli 1000 kertaa pidempi (142 nanosekuntia [ns]), sitten p-Ps:n keskimääräinen elinikä (125 pikosekuntia [ps]). O-Ps:n keskimääräinen elinikä tyhjiössä on yli 1000 kertaa pidempi (142 nanosekuntia [ns]) kuin p-Ps:n keskimääräinen elinikä (125 pikosekuntia [ps]). Toinen ero on se, että o-Ps anihilaatio tapahtuu 3 fotonin yli, mitä ei ole toistaiseksi havaittu ja mikä perinteinen PET. o-Ps-atomin tuhoutumisaika voi olla ylimääräinen diagnostinen parametri ("positroniumbiomarkkeri"), joka on mitattava ja analysoitava J-PET-skannerissa.

Tällaisen "positroniumbiomarkkerin" kliininen käyttö leesioiden havaitsemisen, kuvanlaadun ja kvantifioinnin kannalta on vielä määrittelemättä, mitä tässä tutkimuksessa pyritään käsittelemään.