一块邮票大小的透明晶体刚刚证明,它能够以前所未有的精度观察人体内部。 西北大学(Northwestern University) 他们发明了第一台基于钙钛矿的医疗扫描仪,这种晶体与太阳能电池板中使用的晶体相同。区别在于,这些晶体不是捕获阳光,而是拦截核医学中使用的放射性示踪剂发射的伽马射线。
最终成果:图像清晰程度堪比如今昂贵的扫描仪,但价格却远超后者。这项技术甚至能让预算有限的医院也能获得先进的诊断服务。
从太阳到人体
钙钛矿是已经具有 改变了太阳能行业。现在,根据 一项发表于 自然通讯,正准备对核医学采取同样的措施。 梅尔库里·卡纳齐迪斯,化学教授 西北大学(Northwestern University) 该研究的资深作者解释说:“这是第一个明确的证据,证明钙钛矿探测器可以产生医生为患者提供最佳护理所需的清晰、可靠的图像。”
核医学作为 隐形人体摄影医生会注射少量放射性物质(示踪剂),这些物质会发射伽马射线。这些射线穿过组织,被外部探测器捕获。每一束伽马射线都像一个光像素,当数百万个这样的“像素”被记录下来时,计算机就会将它们组装成功能器官的三维图像。
当前的成本问题
目前的扫描仪依赖于昂贵且难以生产的探测器。最先进的探测器采用 碲化镉锌(CZT)每个腔体的成本高达数十万到数百万美元。晶体易碎,生产复杂。最便宜的替代方案是 碘化钠(NaI),更容易获取,但产生的图像不太精确, 就像透过雾蒙蒙的窗户看东西一样.
领导的团队 何益辉 戴尔苏州大学 开发了一种像素化钙钛矿探测器,它由一个四乘四的像素网格组成,每个像素宽约7毫米,厚略高于3毫米。在实验中,该探测器展现出了非凡的能力:它以迄今为止报道的最佳分辨率区分了不同能量的伽马射线,并探测到了来自 锝-99m,一种临床上常用的医学示踪剂。
新型钙钛矿医疗扫描仪实现创纪录的能量分辨率: 141 keV 时为 2,5%,662 keV 时为 1,0%它能够分辨极其细微的特征,生成清晰的图像,甚至能分辨出仅相距几毫米的微小放射源。探测器保持高度稳定,几乎收集了全部示踪剂信号,没有丢失或失真。
太阳能医疗扫描仪:为患者和医院带来益处
承诺的益处是多方面的。对于患者来说:扫描时间更短、诊断图像更清晰、辐射暴露更少。由于这些新型探测器灵敏度更高, 患者可能需要更短的扫描时间或更低的辐射剂量.
对于医院来说,主要的优势是经济。 何益辉 指出:
“我们的方法不仅提高了探测器的性能,还可以降低成本。这意味着更多的医院和诊所最终可以使用最好的成像技术。”
启动 Actinia公司西北大学的衍生公司已开始将这项技术商业化,并与医疗器械行业的合作伙伴合作,将其从实验室带到医院。
迈向“民主”核医学
卡纳茨迪斯研究钙钛矿晶体已有十多年。 在2012,他的团队利用钙钛矿材料制造出了首批固体薄膜太阳能电池。2013年,他证明了单块钙钛矿晶体可以有效探测X射线和伽马射线。这一进展 引发了国际研究热潮 并帮助建立了以辐射传感材料为重点的新领域。
卡纳茨迪斯说:“这项工作证明了我们可以将钙钛矿探测器推向实验室之外的程度。”
“我们现在证明,基于钙钛矿的探测器可以提供核医学成像等具有挑战性的应用所需的分辨率和灵敏度。”
高质量的核医学不应仅限于那些能够负担得起最昂贵设备的医院。有了钙钛矿医学扫描仪,我们可以为全球更多患者提供更清晰、更快速、更安全的扫描。最终目标很简单:更好的扫描、更好的诊断和更好的患者护理。