A J-PET-eszköz prototípusának klinikai alkalmazása (JPETClinic)

A J-PET szkenner a világ első műanyagszalag-szcintillátorokon alapuló pozitrontomográfja, amely az orto-pozitrónium (o-Ps) atom élettartamát méri. Ez egy moduláris szkenner, amelyet a krakkói Jagelló Egyetem Kísérleti Részecskefizikai és Alkalmazási Tanszékén terveztek és telepítettek. A J-PET szkenner 2014-ben és 2016-ban szabadalmaztatott technológián alapul.

A J-PET szkenner a diagnosztikában általánosan használt PET szkennerekkel ellentétben három fontos tulajdonsággal rendelkezik:

1. A J-PET szcintillátorok műanyagból készülnek a hagyományos PET-szkennerekben használt, drága LSO (lutécium-oxiortoszilikát) vagy LYSO (lutécium-oxiortoszilikát) szcintillációs kristályok helyett;
2. A J-PET moduláris felépítésű, a páciens méretéhez igazítható, és teljes testre kiterjedő PET-szkennerré bővíthető, mert;
3. A J-PET segítségével egy további paraméter, a "pozitrónium biomarker" tesztelhető, amelyet eddig nem használtak.

Hirdetés. 1. A hagyományos PET-szkennerek LSO vagy LYSO szcintillációs kristályokat használnak, amelyek kihasználják a fotoelektromos hatást, és a gamma-fotonokat fluoreszcens fotonokká alakítják át, hogy információt szerezzenek a pozitron annihilációs (e+) folyamat által kibocsátott gamma-fotonok energiájáról, idejéről és helyzetéről. megfelelő e+-t kibocsátó radiofarmakon. A J-PET-ben használt műanyag szcintillátorokban a Compton-effektust alkalmazzák, vagyis azt a jelenséget, amikor a nagy energiájú fotonok a szcintillátor szabad vagy gyengén kötött elektronjain szóródnak.

Hirdetés. 2. A moduláris J-PET szkenner könnyen integrálható a meglévő számítógépes tomográfiai (CT) rendszerekkel is, lehetővé téve mindkét típusú vizsgálat egyidejű elvégzését.

Hirdetés. 3. Pozitronium képalkotást alkalmaznak a J-PET szkennerben. A PET-technika radioizotópokat használ, amelyek pozitron sugárzást (béta+) bocsátanak ki. A hagyományos PET-szkennerek leképezik az elektron (e-) és egy pozitron (e+) megsemmisülése során keletkező gamma-fotonok eloszlását. A megsemmisülést megelőzheti egy pozitron atom megjelenése - egy kvázi stabil rendszer, amely egy elektronból (e-) és annak antirészecskéjéből - pozitronból (e+) áll, amely a páciens testében előforduló összes megsemmisülés körülbelül 30-40%-ában fordul elő. .

A pozitrónium atom állapotán keresztül végbemenő ilyen megsemmisülés ideje attól függ, hogy létrejön-e olyan pozitrónium, amelyben az e- és az e+ párhuzamos spinekkel rendelkezik (hármas állapot ↑↑, ezt a rendszert orto-pozitróniumnak - o-Ps-nek nevezik) vagy antiparallel spinek (állapot szingulett ↑ ↓, ezt a rendszert para-pozitróniumnak nevezik - p-Ps). Az o-Ps átlagos élettartama vákuumban több mint 1000-szer hosszabb (142 nanoszekundum [ns]), mint a p-Ps átlagos élettartama (125 piko-másodperc [ps]). Az o-Ps átlagos élettartama vákuumban több mint 1000-szer hosszabb (142 nanoszekundum [ns]), mint a p-Ps átlagos élettartama (125 pikoszekundum [ps]). A második különbség az, hogy az o-Ps annihiláció 3 fotonon keresztül megy végbe, amit eddig nem sikerült kimutatni, és amely hagyományos PET. az o-Ps atom megsemmisülési ideje további diagnosztikai paraméter ("pozitrónium biomarker") lehet, amelyet a J-PET szkennerben kell mérni és elemezni.

Az ilyen "pozitrónium biomarker" klinikai alkalmazása a léziók kimutatása, a képminőség és a mennyiségi meghatározás szempontjából még nem határozható meg, és ez a tanulmány célja.