Клиническое применение прототипа устройства J-PET (JPETClinic)

Сканер J-PET — это первый в мире позитронный томограф на основе пластиковых полосковых сцинтилляторов, предназначенный для измерения времени жизни атома орто-позитрония (o-Ps). Это модульный сканер, спроектированный и установленный на кафедре экспериментальной физики элементарных частиц и ее приложений Ягеллонского университета в Кракове. Сканер J-PET основан на технологии, запатентованной в 2014 и 2016 годах.

Сканер J-PET, в отличие от ПЭТ-сканеров, обычно используемых в диагностике, имеет три важные особенности:

1. Сцинтилляторы J-PET изготовлены из пластика вместо дорогих в производстве сцинтилляционных кристаллов LSO (оксиортосиликат лютеция) или LYSO (оксиортосиликат лютеция иттрия), которые используются в обычных ПЭТ-сканерах;
2. J-PET является модульным и может быть адаптирован к размеру пациента и расширен до ПЭТ-сканера всего тела, потому что;
3. J-PET можно использовать для проверки дополнительного параметра, называемого «биомаркер позитрония», который до сих пор не использовался.

Объявление. 1. В обычных ПЭТ-сканерах используются сцинтилляционные кристаллы LSO или LYSO, которые используют фотоэлектрический эффект и преобразуют гамма-фотоны во флуоресцентные фотоны для получения информации об энергии, времени и положении гамма-фотонов, испускаемых в процессе аннигиляции позитронов (e+), полученной с помощью соответствующий радиофармацевтический препарат, излучающий е+. В пластиковых сцинтилляторах, используемых в J-PET, используется эффект Комптона, т.е. явление рассеяния фотонов высокой энергии на свободных или слабосвязанных электронах сцинтиллятора.

Объявление. 2. Модульный сканер J-PET также можно легко интегрировать с существующими системами компьютерной томографии (КТ), что позволяет одновременно проводить оба типа исследований.

Объявление. 3. В сканере J-PET применяется позитрониевая визуализация. В методе ПЭТ используются радиоизотопы, испускающие позитронное излучение (бета+). Традиционные ПЭТ-сканеры отображают распределение фотонов гамма-излучения, образующихся в результате аннигиляции электрона (e-) и позитрона (e+). Аннигиляции может предшествовать появление атома позитрона - квазистабильной системы, состоящей из электрона (е-) и его античастицы - позитрона (е+), что происходит примерно в 30-40% всех аннигиляций, происходящих в организме больного. .

Время такой аннигиляции, происходящей через состояние атома позитрония, зависит от того, будет ли создан позитроний, в котором е- и е+ будут иметь параллельные спины (триплетное состояние ↑↑, эта система называется орто-позитроний - о-Пс) или антипараллельные спины (синглетное состояние ↑ ↓, эта система называется пара-позитроний - p-Ps). Среднее время жизни о-П в вакууме более чем в 1000 раз больше (142 наносекунды [нс]), чем среднее время жизни п-П (125 пикосекунд [пс]). Среднее время жизни о-П в вакууме более чем в 1000 раз дольше (142 наносекунды [нс]), чем среднее время жизни п-П (125 пикосекунд [пс]). Второе отличие состоит в том, что аннигиляция o-Ps происходит за 3 фотона, что до сих пор не обнаружено и что является традиционным ПЭТ. время аннигиляции атома o-Ps может быть дополнительным диагностическим параметром («биомаркер позитрония»), который необходимо измерять и анализировать с помощью сканера J-PET.

Клиническое применение такого «биомаркера позитрония» с точки зрения обнаружения поражений, качества изображения и количественной оценки еще предстоит определить, чему и посвящено данное исследование.