Ученые разработали систему биомедицинской визуализации с использованием полупроводникового детектора, первоначально разработанного для наблюдения за космосом в жестком рентгеновском и гамма-излучении, и использовали метод спектрального анализа из астрономии для получения точных изображений множества радионуклидов в организме мелких животных, сообщается в новой статье в журнале Nature. Биомедицинская инженерия опубликована 4 апреля.
В настоящее время флуоресцентные индикаторы используются для визуализации распределения нескольких молекул в образце под микроскопом. Использование нескольких индикаторов может детально выявить распределение многочисленных молекул. Однако, когда дело доходит до визуализации молекул в организме животных, в том числе человека, это становится затруднительным, поскольку ткани тела поглощают большую часть света. Так, исследователи используют радионуклиды в качестве зондов, поскольку излучение поглощается тканями животных гораздо меньше, чем оптический свет, что позволяет получать изображения распределения трассеров в организме.
Однако современная технология несколько затрудняет различение двух или более нуклидов и имеет низкое пространственное разрешение. Также сложно удалить шумы на изображении, вызванные излучением от других источников.
Чтобы попытаться решить эту проблему, сотрудничество исследователей из областей, которые обычно никогда не встречаются друг с другом, во главе с доцентом проекта Ацуши Ягишитой из Института физики и математики Вселенной Кавли (IPMU Кавли), RIKEN, Института космоса и Astronautical Science, а также Национальный онкологический центр Японии в 2018 году начали проект по адаптации технологий, используемых в космическом наблюдении, для медицинских исследований.
Их последнее исследование подчеркивает два достижения.
Одним из достижений группы была разработка формирователя изображения, названного формирователем изображения IPMU, который был оснащен полупроводниковым детектором на основе теллурида кадмия с высоким энергетическим разрешением, что означало, что он имел возможность различать излучения различных энергий, и коллиматором с несколькими точечными отверстиями, который мог достичь высокого пространственного разрешения для визуализации радионуклидов. Формирователь изображений IPMU позволил легко различать излучения с разной энергией.
Тем не менее, было место для улучшения. Тепловизор IPMU не мог устранить весь шум, особенно когда два радионуклида испускали одинаковые радиоактивные выбросы.
Таким образом, вторым достижением команды стало использование «подгонки» — метода спектроскопического рентгеновского анализа, используемого в области астрономии. Что они смогли обнаружить, так это то, что использование этой техники позволило им идентифицировать источник всего излучения. Это устраняло шумовое излучение и позволяло получать точные изображения, используя только излучение целевого нуклида.
Как только исследователи убедились в своей технике, они перешли к подтверждению ее на мышах. В эксперименте использовали три типа трассеров с технецием-99м, индием-111 и йодом-125 соответственно. Эти индикаторы накапливались в лимфатических узлах и щитовидной железе соответственно. Необработанные изображения показали шум и ореолы, вызванные излучением от других источников. Однако, используя технику подгонки, исследователи смогли идентифицировать нежелательные источники излучения . При визуализации йода-125 только щитовидная железа , где накапливается йод-125, может быть точно и точно очерчена за счет устранения фонового шума и ореолов.
Исследователи говорят, что до этого еще далеко. Хотя это исследование было экспериментом с прототипом ОФЭКТ, исследователи уже разработали полнофункциональное устройство визуализации ОФЭКТ.
Метод команды может быть применен к биомедицинским исследованиям, радиофармацевтической разработке и методам клинической диагностики.
