Berkeley Lab-Forscher dargelegt, um die Entwicklung weltweit ersten Ganzkörper-PET-scanner

Wissenschaftler vom Department of Energy ‚ s Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) haben zu helfen, die weltweit erste Ganzkörper-Positronen-emissions-Tomographie (PET) – scanner, eine medizinische imaging-Geräte, die die Weise ändern könnte, Krebs und andere Krankheiten diagnostiziert und behandelt.

Das Projekt ist ein Konsortium, geführt von einem UC Davis research-team und umfasst Wissenschaftler aus Berkeley Lab und der University of Pennsylvania. Es wird unterstützt durch eine kürzlich angekündigte fünf-Jahres -, $15,5 Millionen Transformative Research Award von der National Institutes of Health.

Das Konsortium das Ziel ist der Aufbau eines PET-Scanners, Bilder der gesamte menschliche Körper gleichzeitig ein großer Sprung von der heutigen PET-Scannern, die nur scan 20-cm-Segmente gleichzeitig. Darüber hinaus, um in der Lage zu diagnostizieren und zu verfolgen, die den Verlauf einer Krankheit in einer Weise, die heute nicht möglich ist, eine Ganzkörper-PET-scanner reduzieren würde einem Patienten die Dosis der Strahlung um einen Faktor von 40, oder verringern Sie die scan-Zeit von 20 Minuten auf nur 30 Sekunden.

Berkeley Lab ‚ s Beitrag, angeführt von William Moses der Molekularen Biophysik und der Integrierten Bioimaging-Division, ist die Entwicklung von Elektronik, senden Sie erhobenen Daten durch die scanner-Detektoren an einen computer, der wandelt die Daten in ein dreidimensionales Bild des Patienten. Die neuen scanner haben eine halbe million Detektoren, und die Daten von jedem Detektor werden müssen elektronisch auf einen Rechner übertragen, so dass die Aufgabe ist unglaublich Komplex.

„Wir entwickeln die elektronische Schnittstelle zwischen den Detektoren und der computer-Algorithmus-und die Elektronik für diesen scanner ist eine Größenordnung komplizierter, als das, was zuvor getan wurde“, sagt Moses. „Aber Berkeley Lab hat eine lange Geschichte der Entwicklung der Instrumentierung für die nuklearmedizinische Bildgebung, wie PET-Scannern, und dieses Projekt ist ein weiterer Meilenstein in unserer Forschung.“

Andere Berkeley Lab Wissenschaftler an dem Projekt beteiligt sind Qiyu Peng, die Unterstützung von Mose, auf der elektronische instrumentation; und Bill Jagust, ein langjähriger Nutzer der PET-Bildgebung für die klinische Neurologie-Forschung, die Mitglied in einem „advisory board“ der ärzte für das Projekt.

PET-scans werden verwendet, um zu diagnostizieren und zu verfolgen eine Vielzahl von Krankheiten und zeigt, wie Organe und Gewebe funktionieren des Körpers. In der Regel, einen radioaktiven tracer, die Ziele eines metabolischen Prozesses zu einer bestimmten Krankheit erhält ein patient. Der PET-scanner erkennt dann, wo der tracer sammelt sich im Körper, effektiv imaging die Krankheit selbst. Zum Beispiel, Tracer, reichern sich in Tumoren zur diagnose, Stadium, und befolgen Sie die Behandlung für Krebs.

Für mehrere Jahrzehnte, Berkeley Lab Wissenschaftler haben sich spezialisiert in der Entwicklung fortgeschrittene elektronische instrumentation für PET-Scanner und andere medizinische imaging-Technologien. Dieser Aufwand hat sich in Berkeley Lab OpenPET Projekt, eine Ressource der Leitung von Woon-Seng Choong, ermöglicht es den Wissenschaftlern, die Zusammenarbeit an der Elektronik für die Forschung-fokussierten PET-Scanner.

Die Ganzkörper-PET-scanner ist das neueste Projekt in Berkeley-Lab-PET-Forschung, in einer Zeit, wenn Technologie hat bis zu dem Punkt Fortgeschritten, dass es möglich ist, effizient zu verarbeiten, die Daten der scanner eine halbe million Detektoren.

Zu schätzen sind nur einige der Herausforderungen, die von der Berkeley Lab Wissenschaftler in der Entwicklung von state-of-the-art-Messtechnik für die neuen PET-scanner, zu prüfen, wie PET-Scanner arbeiten: Als radiotracer konzentriert sich in den Körper, Positronen in der tracer zerfallen und emittieren Gammastrahlen in entgegengesetzte Richtungen. Diese beiden gamma-Strahlen werden durch Detektoren ermittelt, die auf gegenüberliegenden Seiten des Körpers. Funkelnde Kristalle wandeln die Strahlung zu Licht, und ein photosensor wandelt das Licht in ein elektrisches signal.

Die Zeitdifferenz zwischen der Detektion der beiden gamma-Strahlen verwendet, um zu bestimmen, wo das positron befindet sich entlang einer Linie, die anzeigt, wo der radiotracer sammelt sich im Körper an. Um für diese zu arbeiten, der Elektro -, mess -, muss eine zeitliche Auflösung von etwa 300 Pikosekunden (Piko ist eine Billionstel Sekunde).

„Die Zeit, die Auflösung ist außergewöhnlich gut. Es ist eine Herausforderung, dies zu tun mit einem Detektor, und das mit einer halben million Detektoren stellt neue Herausforderungen in Bezug auf die Reproduzierbarkeit und Stabilität“, sagt Moses. „Unsere Rolle ist die Sicherstellung der Detektoren und Ihrer zugehörigen Elektronik, die räumliche und zeitliche Auflösung, um in einer Gesamt-Körper-Skala.“

Die Wissenschaftler haben einen Prototypen entwickelt, die in etwa zwei Jahren.

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