Dagens unders?kelser av kreft avgir sv?rt mye str?ling. Partikkelfysikere ved UiO, med bakgrunn fra Big Bang-forskningen i CERN, har laget helt ny teknologi som kombinerer de medisinske bildeteknologiene PET og MR. Denne kombinasjonen avgir langt mindre str?ling enn dagens teknologi.
PET st?r for positronemisjonstomografi og gir et romlig bilde av hvor kreftcellene er i kroppen. PET-unders?kelser er vanskeligere ? tolke om man ikke kan sammenligne plasseringen av kreftceller i forhold til skjelett og bl?tvev. Dette kan gj?res ved ? sammenligne PET-bildet med et anatomisk bilde, slik som CT (computertomografi) eller MR (magnetresonanstomografi).
CT gir et tredimensjonalt r?ntgenbilde av kroppen. MR avfotograferer kroppen med radiob?lger og et kraftig magnetfelt. MR gir langt bedre bilder av bl?tvev enn CT. Minuset med MR er at unders?kelsen er dyrere og tar mye lengre tid. Fordelen er at MR ikke avgir ioniserende str?ling.
Kombinasjonen PET og CT er den vanligste p? sykehus i dag, men har en betydelig svakhet.
– Str?lingen etter en slik unders?kelse er ti ganger h?yere enn den gjennomsnittlige bakgrunnsstr?lingen over et ?r. Mange kreftpasienter m? igjennom unders?kelsen flere ganger for ? teste om behandlingen virker. Da kan den samlete str?lingen under behandlingen bli veldig h?y, forteller forsker i partikkelfysikk, Erlend Bolle p? Fysisk institutt ved UiO.
Dyrescanner for forskning
I dag finnes det to typer PET-teknologier, spesialtilpasset hver sin bruk. Den ene er tilpasset kliniske unders?kelser av pasienter. Den andre teknologien er optimalisert for at forskere kan finne frem til ny og bedre kreftbehandling ved ? teste ut nye medisiner p? dyr. Siemens og Philips har nylig lansert en ny PET/MR-kombinasjon for pasienter. Partikkelfysikerne ved UiO er de f?rste i verden som har utviklet en spesiallaget PET/MR-l?sning for dyrescanning.
– Den h?ye oppl?sningen i PET-scanneren v?r gir bedre bilder, og den h?ye sensitiviteten vil gj?re det mulig ? bruke bare halvparten s? mye radioaktivitet i unders?kelsene uten at det g?r ut over bildekvaliteten. Dette vil ?pne for nye muligheter i forskningen, og kan ogs? v?re med p? ? redusere str?lingen i kliniske scannere, spesielt innen mammografi og hjernescanning. Vi h?per derfor at Philips og Siemens fatter interesse for teknologien v?r, sier Bolle.
Sammen med sine tre kollegaer har han konstruert PET-maskinen s? liten at den kan plasseres inne i en MR-maskin. Da kan man ta begge bildene samtidig og slippe ? korrigere feilene som oppst?r n?r man sl?r sammen to bilder i etterkant.
Spiser opp alle fotonene
I en standard PET-unders?kelse blir radioaktive isotoper festet p? sukkermolekyler og spr?ytet inn i kroppen. PET-bildet tas en time senere, n?r sukkeret har fordelt seg i hele kroppen. Kreftcellene forbrenner sukker raskere enn friske celler gj?r. Det vil derfor skje en opphopning av radioaktive gammapartikler i kreftcellene. Gammapartiklene sender ut to sett fotoner i diametralt motsatte retninger. Dette kalles parallelle fotoner.
For ? kunne spore den radioaktive kilden, m? PET-scanneren finne hvilke parallelle fotoner som henger sammen. Dette er en av de store utfordringene i dagens PET-scannere.
S? lenge fotonene treffer detektorene vinkelrett, er alt greit. N?r de blir fanget opp, er det mulig ? beregne hvilke to fotoner som h?rer sammen. Problemet oppst?r n?r fotonene kolliderer skjevt med detektoren. Da er faren stor for un?yaktige m?linger av kollisjonspunktene. Det forringer bildekvaliteten.
Bare halvparten av fotonene avsetter all energien ved f?rste treff. De andre gangene avsettes bare deler av energien, f?r fotonene skifter retning og avsetter resten av energien i et annet punkt. Dagens detektorer har ingen dybdeinformasjon og kan derfor ikke rekonstruere posisjonen til disse fotonene.
– For ? fange opp alle fotonene, m?ler vi posisjonen i tre dimensjoner i en femlags detektor, forteller Bolle.
For at fotonene skal treffe mest mulig vinkelrett i dagens maskiner, er det viktig at hele pasienten befinner seg n?rmest mulig sentrum i maskinen. Det er derfor viktig med stor avstand mellom pasienten og detektoren. L?sningen har en stor svakhet.
– N?r det er store ?pninger p? begge sider av scanneren, havner altfor mange fotoner p? avveier. Dette forringer bildekvaliteten. Jo tettere pasienten ligger inntil detektoren, desto h?yere blir sensitiviteten p? bildet.
I den nye PET-scanneren ved UiO kan de f? god bildekvalitet selv om fors?ksdyret ligger helt inntil detektorene.
– Vi har klart ? doble sensitiviteten. I praksis kan vi ta bildene dobbelt s? raskt, eller bare bruke halvparten s? stor radioaktiv dose for ? f? til den samme bildekvaliteten som f?r.
Nye krystaller
De nye detektorene er laget av helt nye krystaller og lysledere. I hvert av de fem lagene i detektorene er krystallpinnene plassert opp? et tverrg?ende lag med lysledere.
– Dette er en helt ny m?te ? m?le gammapartikler p?.
Detektorene er plassert slik at hulrommet i den nye scanneren blir firkantet.
– I dag st?r detektorene i en sirkel. Da er det en ?pning mellom hver detektorblokk. Fotoner forsvinner gjennom ?pningene. N? har vi full dekning av krystaller p? alle kanter. Vi klarer ? fange opp flere millioner partikler i sekundet. Men dette skjer ikke i et jevnt tidsintervall. Vi m?ler hvert nanosekund. Hvis vi ikke m?ler raskt nok, kan vi f? m?lefeil.
?
Tidlig digitalisering
Alle delene i PET-scanneren settes sammen som legoklosser. Systemet digitaliserer dataene tidligere enn i dagens PET-l?sninger.? Dataene kan sendes til et vilk?rlig antall
PC-er. Bildebehandlingen skjer parallelt med unders?kelsen.
?
– Selv om vi skal lage en dyrescanner, kan scanneren med letthet bygges om til sykehusbruk, forteller Bolle, som har hentet ideen fra det store Big Bang-eksperimentet i CERN, der enorme detektorer i verdens st?rste fysikkeksperiment skal spore opp verdens minste partikler. 澳门葡京手机版app下载sprosjektet er st?ttet av 澳门葡京手机版app下载sr?det og Swiss
National Science Foundation.