人の体内で何が起こっているかを明確に把握することになると、PETスキャナーほど有用な医療機器はほとんどありません。 PETはPositron Emission Tomographyの略ですが、簡単に言うと、放射性陽電子または正荷電粒子を使用して、身体のどの部分が機能しているかを検出することを伴います。 がん細胞の分裂など、代謝または化学活性が増加している領域は、カラー画像に表示されます。
ほとんどの場合、PETスキャンは、がんの拡がりや腫瘍の縮小を確認するために処方されますが、心臓病や神経疾患の診断にも使用されます。 実際、このタイプのイメージングは通常、CTスキャンやMRIなどのテストよりも早く身体の変化を検出できます。 だからこそ、PETスキャンは、アルツハイマー病などの脳の状態を早期に発見できる可能性があると考えられています。
しかし、ここに問題があります。 PETスキャンを受けたことがある人なら誰でも知っているように、侵襲的な処置ではありませんが、特に楽しい経験ではありません。 スキャンが行われている間に機械の大きな穴に体が配置されると、体のどの部分に応じて、多くの場合30分、場合によっては1時間も非常に静かに横たわる必要がありますスキャンしました。
その間ずっと動かないことを余儀なくされることは、高齢者にとって特に困難です。 また、人が何もしていないときに、他の人とのやり取りなど、人工的な状況での脳の活動を測定します。
しかし、PETスキャナーをポータブルにできるとしたらどうでしょうか。 人がそれを着ることができたら？
ヘルメットの助け
それがスタンマジェウスキーが疑問に思ったものです。 当時、彼はバージニア州ニューポートニュースのエネルギー省（DOE）で働いていた物理学者でした。 彼はイメージングおよび検出器システムの開発を専門としているため、ニューヨーク州アップトンにあるDOEオフィスで同僚が発明したデバイスについて聞いたとき、興味をそそられました。 彼らはそれをRatCapと呼び、それはラットの頭に装着されたPETスキャナーでした。
Majewskiは、人間に似たものを作成できると考えました。 彼は、アルツハイマー病やパーキンソン病などの脳障害の研究を進める上で大きな可能性を秘めていると彼は信じていました。 そこで、彼は小さな正方形のPET検出器のリングに囲まれたヘルメットを設計し、特許を申請しました。 彼は2011年に1つを受け取りました。
彼はプロトタイプの開発に着手し、ウェストバージニア大学の放射線学教授になった後、彼のプロジェクトは勢いを増しました。 大学のもう一人の教授である神経科学者のジュリー・ブレフシンスキー・ルイスは、奇妙なヘルメットをかぶったトレッドミルの女性の絵に気づいたとき、マジェフスキーのオフィスを訪れていました。
「これは何？」彼女は彼に尋ねた。 Majewskiがそれがどのように機能し、何ができるかを説明したとき、彼女はそれを実現するのを手伝いました。
大学から賞金が授与されたため、彼らはプロトタイプの開発を進めました。 その後、2013年、MajewskiとBrefczynski-Lewisは、脳の機能を説明するのに役立つ革新的な技術を開発するために、オバマ大統領によって発表されたBRAINイニシアチブから大きな後押しを得ました。 カリフォルニア大学、デイビス大学、ワシントン大学の共同研究者、ゼネラル・エレクトリックのチームとともに、彼らはMajewskiのモデルを効果的な治療ツールに変えるために必要なものを決定するために150万ドルの助成金を受け取りました。
動いているPETスキャン
人の脳に対する思いやりの効果を研究したブレフチンスキー・ルイスは、動いている人々の脳スキャンを通して何が学べるかについて興奮しています。 処置中に誰かが座ることを許可しても、研究の範囲を広げることができます。
「人が座っていると、アルツハイマー病や他の神経障害などの状態の研究に必要な非常に長いスキャンに耐えることができると想像できます」と彼女は言います。 、そして彼女が90分間じっととどまる方法はありませんでしたが、彼女は椅子に座って頭を動かし、私たちと話すことができ、とても快適でした。」
Brefczynski-Lewisによると、スキャン中に患者を引き込む能力は、脳の状態の診断に大きな違いをもたらす可能性があります。 「アルツハイマー病の初期には、違いが見られず、症状が見られないことがあります」と彼女は説明します。 「しかし、高いメモリ負荷で負荷をかけた場合、アルツハイマー病の人とアルツハイマー病の発症を続けていない人では、システムの反応が異なることがわかります。」
MajewskiとBrefczynski-Lewisによれば、ポータブルPETスキャナーを使用すると、研究者は、人が笑ったり、運動したり、ストレスを感じたり、あるいは患者がバーチャルリアリティの設定に没頭しているときでも脳の活動を監視できます。 これは、たとえば、社会的状況にある自閉症の人やリハビリ運動をしている脳卒中患者の脳で何が起こっているかをよりよく理解するのに役立ちます。
また、世界クラスのアスリートであろうとミュージシャンであろうと、何人かの人々が並外れた能力を持っている理由を研究する機会があるかもしれません。 Brefczynski-Lewisによれば、このデバイスは、パフォーマンス中に脳のどの部分にアクセスするかについての洞察を提供することができます。
ポータブルヘルメットのもう1つの利点は、放射線検出器のレベルがはるかに低く、従来のPETスキャナーのレベルの約10分の1であることです。これは、検出器が人の頭に非常に近いためです。 そのため、MajewskiとBrefczynski-Lewisは、デバイスをAM-PETと名付けました。「A」は歩行用、「M」は微量投与用です。
洗練する時
しかし、まだクリアするべきハードルがあります。 ヘルメットは重くなる可能性があります。初期のテストでは、天井のバンジーコードをデバイスに取り付けて、装着している患者の体重を軽くしました。 課題は、検出器の感度を低下させることなく軽量化することです。
研究者はまた、ヘルメットの動きがそれが提供する画像の解像度に影響を与えないようにする方法を検討しています。 それには、ロボットがどの程度動いてもカメラを安定させる機能など、ロボット工学の側面を組み込むことが含まれます。
「アイデアは、PETヘルメットでそれを利用して、人の体の動きを考慮できるようにすることです」とBrefczynski-Lewisは言います。 「ヘルメットが頭とともに動くように動きを補正したいが、抵抗を減らし、それにより人の体重を減らす。」
別の焦点は、放射線レベルを低下させ続けることであると彼女は述べています。 これにより、人に対してより多くのスキャンを実行できるようになり、おそらく、神経障害のある幼児に医師が使用できるようになります。
Brefczynski-Lewisは、必要な微調整と臨床検査をすべて考慮に入れて、AM-PETを使用して患者を治療できるようになるまでにさらに4〜5年かかると予測しています。 今のところ、彼らは彼らが彼らのスキャナーのいくつかの異なるバージョンを開発することを可能にするかもしれない助成金を申請しています。 アルツハイマー病を研究する人は、より複雑な行動中に脳を分析するために使用される人とは異なる必要があるでしょう、と彼女は言います。
実験室の外で着用できるモデルの議論さえありました。 「実際、ヘルメットのバージョンはバックパックに取り付けることができると考えています」とMajewski氏は言います。 「バックパックは重量を支えます。
「「公園を散歩する」バージョンと呼びます。」
