Klinisk anvendelse av prototypen J-PET-enhet (JPETClinic)

J-PET-skanneren er verdens første positrontomograf basert på plaststrimmelscintillatorer for å måle levetiden til orto-positronium (o-Ps) atomet. Dette er en modulær skanner, designet og installert ved Institutt for eksperimentell partikkelfysikk og applikasjoner ved Jagiellonian University i Krakow. J-PET-skanneren er basert på teknologi patentert i 2014 og 2016.

J-PET-skanneren, i motsetning til PET-skannere som vanligvis brukes i diagnostikk, har tre viktige funksjoner:

1. J-PET scintillatorer er laget av plast i stedet for dyrt å produsere LSO (lutetium oksyortosilikat) eller LYSO (lutetium yttrium oksyortosilikat) scintillasjonskrystaller som brukes i vanlige PET-skannere;
2. J-PET er modulbasert og kan tilpasses pasientens størrelse og utvides til en total-body PET-skanner fordi;
3. J-PET kan brukes til å teste en tilleggsparameter kalt "positronium biomarkør" som ikke har blitt brukt så langt.

Annonse. 1. Konvensjonelle PET-skannere bruker LSO- eller LYSO-scintillasjonskrystaller, som utnytter den fotoelektriske effekten og konverterer gammafotoner til fluorescerende fotoner for å få informasjon om energien, tiden og posisjonen til gammafotoner som sendes ut av positron-annihileringsprosessen (e+) oppnådd ved å bruke en passende radiofarmasøytisk e+-utslipp. I plastscintillatorer brukt i J-PET brukes Compton-effekten, dvs. fenomenet spredning av høyenergifotoner på frie eller svakt bundne elektroner i scintillatoren.

Annonse. 2. Den modulære J-PET-skanneren kan også enkelt integreres med eksisterende computertomografi (CT)-systemer, noe som muliggjør samtidig gjennomføring av begge typer undersøkelser.

Annonse. 3. Positronium-avbildning brukes i J-PET-skanneren. PET-teknikken bruker radioisotoper som sender ut positronstråling (beta+). Tradisjonelle PET-skannere avbilder fordelingen av gammastrålefotoner produsert ved utslettelse av et elektron (e-) og et positron (e+). Utslettelse kan innledes av utseendet til et positronatom - et kvasi-stabilt system som består av et elektron (e-) og dets antipartikkel - positron (e+), som forekommer i omtrent 30-40 % av alle utslettelse som skjer i pasientens kropp .

Tidspunktet for slik utslettelse som finner sted gjennom tilstanden til positroniumatomet avhenger av om et positronium vil bli opprettet der e- og e+ vil ha parallelle spinn (tripletttilstand ↑↑, dette systemet kalles orto-positronium - o-Ps) eller antiparallelle spinn (oppgi singlett ↑ ↓, dette systemet kalles para-positronium - p-Ps). Gjennomsnittlig levetid for o-Ps i vakuum er mer enn 1000 ganger lengre (142 nano-sekunder [ns]), deretter gjennomsnittlig levetid for p-Ps (125 pico-sekunder [ps]). Gjennomsnittlig levetid for o-Ps i et vakuum er over 1000 ganger lengre (142 nanosekunder [ns]) enn gjennomsnittlig levetid for p-Ps (125 pikosekunder [ps]). Den andre forskjellen er at o-Ps utslettelse finner sted over 3 fotoner, som ikke har blitt oppdaget så langt og som tradisjonell PET. utslettelsestiden til o-Ps-atomet kan være en ekstra diagnostisk parameter ("positronium biomarkør") som skal måles og analyseres i J-PET-skanneren.

Den kliniske anvendelsen av en slik "positronium-biomarkør" når det gjelder lesjonsdeteksjon, bildekvalitet og kvantifisering er ennå ikke bestemt, noe denne studien tar sikte på å adressere.