Universumi kylpee sinua jatkuvasti säteilyssä. Uskomatonta, että tätä voitaisiin käyttää lääketieteelliseen diagnoosiin
Kävele mihin tahansa moderniin sairaalaan, ja löydät lääketieteellisen kuvantamisosaston. Lääketieteellinen kuvantaminen käyttää röntgensäteitä, magneettikuvausta (MRI) ja muita vaikealta kuulostavia menetelmiä, kuten positroniemissiotomografiaa (PET), kuvaamaan kehon sisäosia analysointia ja diagnoosia varten. Ei-asiantuntijalle nämä tekniikat voivat kuulostaa melkein toiselta. Mutta tavalla tai toisella nämä tekniikat luottavat luonnonilmiöihin, mukaan lukien säteilyyn, tehdäkseen tehtävänsä.
Nyt uusi tutkimus ehdottaa, että universumin luonnossa esiintyvää säteilyä voitaisiin käyttää lääketieteellisessä kuvantamisessa ja se voisi olla erityisen hyödyllinen COVID-19:n suhteen. Kyseinen säteilytyyppi on kosmiset säteet.
Termi ' kosmiset säteet ” on yksi tieteen historiallisista väärinkäsityksistä. Kosmiset säteet eivät itse asiassa ole säteitä, vaan korkean energian hiukkasia, yleensä protoneja. Ne voivat olla peräisin Auringosta, jostain muualta Linnunradalta tai vielä kauempana, jostain kaukaisesta paikasta universumissa.
Kun nämä korkeaenergiset hiukkaset saavuttavat meidät, ne törmäävät ja ovat vuorovaikutuksessa Maan ilmakehän kanssa tuottaen myonit . Muoni on samanlainen kuin elektroni, mutta sillä on paljon suurempi massa. Muonit eivät kestä kauan ja hajoaminen parin mikrosekunnin jälkeen. Mutta he matkustavat a t relativistiset nopeudet ja kulkevat pitkän matkan ennen kuin ne hajoavat. Ne ovat niin energisiä, että monet niistä saavuttavat maan pinnan. Paperin tekijöiden mukaan Maan saavuttavia myoneja voitaisiin käyttää lääketieteellisessä kuvantamistekniikassa röntgenkuvaus .
Tutkijat sanovat, että myoneja voitaisiin käyttää '...seuraamaan ihmisen anatomian suuria puolia'. Koska myonien suihku on jatkuvaa, tekniikalla voitaisiin seurata muutoksia ajan mittaan, tarvittaessa tunnin pituudelta asti. Kirjoittajat osoittavat, kuinka hyödyllistä tämä voisi olla nykyaikanamme. 'Tämä voisi tarjota tunnin välein luettavia parametreja, kuten keuhkojen tiheyttä, riittävällä herkkyydellä havaitsemaan aikamuutokset keuhkojen tulehduksessa mm. Covid-potilaat”, he kirjoittavat.
Yksi COVID-19:n vaikutuksista koskee keuhkokudoksen tiheyttä. Kun immuunijärjestelmä yrittää taistella infektiota vastaan, tartunnan saaneen keuhkokudoksen tiheys kasvaa. Tämä lisääntyminen liittyy vaikeusasteeseen, ja mitä enemmän keuhkokudoksen tiheys kasvaa, sitä suurempi on potilaan todennäköisyys. jotka vaativat tehohoitoa tai jopa hengityssuojaimia . Mahdollisuus seurata tiheyden muutosta voi olla valtava sysäys COVID-19:n hoidossa.
Tutkijat käyttivät ns. ihmisen haamu ” lääketieteellisessä kuvantamisessa. Ihmisfantomi on jotain, joka edustaa ihmiskehoa tutkimuksessa. Se auttaa tutkijoita määrittämään, toimivatko heidän menetelmänsä oikein. Tässä työssä he asensivat myon-seurantalaitteet sekä fantomin ylä- että alapuolelle. Järjestelmä mittaa saapuvien ja lähtevien myonien liikeradat sen jälkeen, kun ne kulkevat fantomin läpi. Sitten he mittaavat lähtevien myonien kulmajakauman, jonka avulla he voivat mitata läpi kulkemansa kudoksen tiheyden.
Tässä kuvassa näkyy tässä tutkimuksessa käytetty Mini Muon Tracker (MMT). Fantomit asetettiin ylemmän ja alemman myonidetektorin väliin, ja MMT mittasi myonien liikeradat. Kuvan luotto: Morris, Perry ja Merrill, 2021.
Phantomin ylä- ja alapuolella olevat ilmaisimet antoivat tiimille mahdollisuuden työskennellä kolmen erityyppisen radiografian kanssa myonin jälkien mittaamiseksi. Ne ovat siirto, pysäytys ja moninkertainen sironta.
Transmissioradiografia mittaa myoneja, kun ne välittyvät kohteen läpi.
Tämä kuva tutkimuksesta näyttää heidän myontyönsä transmissioradiografiatulokset. Kuvan luotto: Morris et al 2021.
Radiografian lopettaminen mittaa ja projisoi myonien jälkiä niiden saapuessa haamuun, mutta ei niiden poistuessa.
Tämä tutkimuksesta saatu kuva näyttää heidän myonityönsä pysäyttävät radiografiatulokset. Kuvan luotto: Morris et al 2021.
Moninkertainen sironta mittaa saapuvien ja lähtevien myonien välistä kulmaeroa.
Tämä tutkimuksesta saatu kuva näyttää heidän myonityönsä moninkertaiset sirontaradiografiatulokset. Kuvan luotto: Morris et al 2021.
Jokaisen yllä olevan kuvan valotusaika oli 24 tuntia, ja niissä käytetyt ilmaisimet eivät ole herkimpiä. Mutta tämä on alustavaa työtä, ja tiimi sanoo, että paljon herkempiä ilmaisimia voitaisiin käyttää, mikä lyhentäisi vaadittua valotusaikaa ja nostaisi kuvanlaatua. Tämä luo mahdollisuuden potilaan lähes jatkuvaan seurantaan käyttämällä vain taustamyonisäteilyä.
'Pienmassamassaiset tehokkaammat ilmaisimet, kuten lankakammiot, voisivat tarjota laadukkaampia kuvia huomattavasti lyhyemmillä valotusajoilla ja paljon paremmalla signaali-kohinalla. Muutokset ei-ambulatorisissa potilaissa saattavat olla mahdollisia
seurataan jatkuvasti pelkällä taustasäteilyllä”, he kirjoittavat johtopäätöksessään.
Tätä potentiaalia kuvaavan paperin otsikko on ' Kosmisen säteen radiografia ihmisfantomista .” Kirjoittajat ovat Los Alamosin kansallisesta laboratoriosta ja käyttivät tuon laitoksen Mini Muon Tracker -laitetta tutkiakseen ihmishaamua. Paperi on saatavilla painostusta edeltävältä sivustolta arxiv.org, eikä sitä ole vielä vertaisarvioitu.