Rentgenové záření napájené nanotrubičkami

Uhlíkové nanotrubice jsou jádrem nového rentgenového přístroje, který je naplánován na klinické testy koncem tohoto roku v nemocnicích University of North Carolina (UNC). Stroj by mohl fungovat mnohem lépe než ty, které se dnes používají pro rentgenové zobrazování a terapii rakoviny, říkají vědci UNC, kteří technologii vyvinuli. Ukázali, že urychluje zobrazování orgánů, pořizuje ostřejší snímky a může zvýšit přesnost radioterapie, takže nepoškozuje normální tkáň.

Zachycení srdce: V novém skeneru uhlíkové nanotrubice okamžitě vystřelí elektrony, aby generovaly rentgenové záření. To poskytuje ostrý obraz s vysokým rozlišením, jako je tento s rychle tlukoucím myším srdcem.

Konvenční rentgenové přístroje se skládají z dlouhé trubice s elektronovým emitorem, typicky wolframovým vláknem, na jednom konci a kovovou elektrodou na druhém. Wolframové vlákno při zahřátí na 1000 stupňů Celsia emituje elektrony. Elektrony jsou urychlovány podél trubice a narážejí na kov a vytvářejí rentgenové záření.

Místo jednoho wolframového zářiče používá tým UNC řadu vertikálních uhlíkových nanotrubic, které slouží jako stovky malých elektronových děl. Zatímco wolfram vyžaduje čas na zahřátí, nanotrubice emitují elektrony ze svých špiček okamžitě, když je na ně přivedeno napětí.

Výzkumníci představili práci na svém nanotrubicovém skeneru minulý týden na setkání Americké asociace fyziků v medicíně.

Profesor fyziky a materiálových věd Otto Zhou spoluzaložil společnost tzv Xintek ve Research Triangle Park, NC, za účelem komercializace technologie. Xintek se spojil s Siemens Medical Solutions založit společný podnik, XinRay systémy , která vyvinula prototyp systému, který bude letos klinicky testován.

Pořizování jasných rentgenových snímků tělesných orgánů s vysokým rozlišením je mnohem jednodušší s novým vícepaprskovým rentgenovým zdrojem, říká Zhou. Běžným počítačovým tomografickým (CT) skenovacím strojům trvá několik minut, než vytvoří jasné 3D obrazy pomocí rentgenu. Protože záření přichází z jednoho bodu v prostoru, stroj musí pohybovat [elektronovým] zdrojem a detektorem kolem objektu, říká Zhou. Rentgenový zářič se spouští, když se trubice pohybuje. Pohyb srdce a plic může rozmazat obrazy, takže CT skener pořídí stovky snímků, které jsou syntetizovány za účelem rekonstrukce 3D obrazu.

Nový stroj naopak postupně zapíná a vypíná několik nanotrubicových zářičů, aby pořizoval snímky z různých úhlů bez pohybu. Protože vysílače se zapínají a vypínají okamžitě, říká Daniel Kopans , ředitel pro zobrazování prsou v Massachusetts General Hospital, by systém měl být schopen pořídit více snímků každou sekundu. Tato rychlejší expozice, říká Kopans, by měla snížit rozmazání, podobně jako vysokorychlostní kamera zachycuje ultrarychlý pohyb. Zhou a jeho kolegové byli schopni pořídit snímky prsou v téměř dvojnásobném rozlišení než komerční skenery pomocí 25 současných paprsků během několika sekund.

Rychlé zobrazování v reálném čase zase zlepší léčbu rakoviny. Nejmodernější radiační terapie je vysoce založená na obrazu, říká Sha Chang , profesor radiační onkologie na lékařské fakultě UNC, který spolupracuje se Zhouem. Snímky oblasti nádoru jsou pořizovány tak, aby záření mohlo být zaměřeno na nádor, čímž se šetří normální tkáň, která jej obklopuje. Ale protože dnešní skenery jsou pomalé, Chang říká, že není možné pořizovat 3D snímky a léčit pacienta současně. Používání rentgenového zobrazovacího zařízení [nanotrubice] nám umožňuje shromažďovat 3D zobrazení, když ošetřujeme pacienta, abychom zajistili, že vysoké dávky záření a tepla [jsou] dodány na správné místo, říká.

Výsledky klinických testů určí, zda Xintek může vstoupit na trh lékařského zobrazování. Mezitím společnost také prodává své nanotrubkové zářiče výrobcům displejů. Společnosti jako Samsung a Motorola vyrábějí displeje založené na nanotrubicových zářičích, které slibují nižší spotřebu energie než displeje s tekutými krystaly nebo plazmové obrazovky a zároveň poskytují jas a ostrost objemných televizorů s katodovými trubicemi, protože fungují na stejném principu: natáčení. elektrony na obrazovce potažené červeným, zeleným a modrým fosforem.

Zobrazovací technologie Xintek se také ukazuje jako užitečná pro výzkum na laboratorních zvířatech. Dokáže pořizovat ostré snímky srdce myší, což je obtížné kvůli jejich rychlému srdečnímu tepu. Zhou říká, že biomedicínští výzkumníci z UNC již systém používají a instalují druhou jednotku ve výzkumném zařízení lékařské fakulty.

skrýt