Първият търговски скенер за позитронно-емисионна томография

Накратко: Статията представя историята и технологичния принцип на работа на позитронно-емисионната томография (ПЕТ) за изследване на мозъчната функция. Тя обяснява как чрез радиоиндикатори и засичане на фотони се визуализират промените в мозъчния кръвоток, като проследява развитието на метода от края на 19-ти век до съвременните технологии.

 

Позитронно-емисионна томография (ПЕТ) улеснява разбирането както на нормалната, така и на анормалната мозъчна функция. ПET изображенията се основават на открития, датиращи от края на 1800 г., когато физиологията на мозъчното кръвообращение за първи път е оценена. Има обаче критични предизвикателства пред развитието на мозъчните ПET изображения, включително преодоляване на съществуващите и неправилни представи за физиологичните аспекти на мозъчната циркулация. Еволюцията от теорията към медицинската практика не се случва чак до 50-те години на миналия век, когато са въведени съвременни радиоиндикатори и технологично усъвършенствани сканиращи устройства. Няколко ключови учени разработват нови методи и усъвършенствани технологии, които подобряват откриването на мозъчната функция. 

При ПЕТ радиотракторите излъчват позитрони, положителни античастици от електрони, които след това претърпяват радиоактивен разпад. Те се сблъскват с електрони, за да произведат 2 фотона или гама лъчи, които се излъчват под ъгли от 180 градуса. ПET скенери откриват тези фотони и реконструират изображение с пространствена плътност, което подчертава функционалните данни и разкрива промени в кръвния поток, свързани с активността. ПET скенерите се оказват особено полезни за изучаване на нормална и анормална мозъчна активност. 

Откриването на концепцията, че кръвният поток е свързан с мозъчната функция, може да се проследи до италианския физиолог Анджело Мосо. През 1878 г. Мосо измерва увеличаване на мозъчните пулсации от дясната префронтална кора по време на аритметична задача, изпълнявана от субект с дефект на костния череп. Този метод е цитиран през 1890 г. като достоверно средство за разбиране на мозъчното кръвообращение от 2-ма учени, Чарлз Рой и Чарлз Шерингтън. И двамата мъже стигат до заключението, че има 2 ключови механизма, контролиращи мозъчното кръвообращение. Възниква вътрешен механизъм, при който химичните продукти на мозъчния метаболизъм могат да причинят вариации в калибъра на мозъчните съдове и неговото съдово снабдяване може да варира локално в съответствие с локалните вариации на функционалната активност. Външен механизъм функционира по време на периоди на повишена мозъчна активност или намеса в мозъчното кръвообращение, което зависи от кръвното налягане и пренасочва кръвния поток далеч от други органи към мозъка. Тяхната работа се счита за първото точно описание на физиологичната връзка между мозъчната функция и кръвния поток.

 

  1. Изтъкнатият британски физиолог сър Леонард Хил се противопоставя на връзката между притока на кръв и функцията. В своята книга от 1896 г. „Физиологията и патологията на мозъчното кръвообращение: Експериментално изследване“ Хил отхвърля твърденията на Рой и Шерингтън като неверни. Той провежда свои собствени експерименти, за които твърди, че са по-точни. Въпреки че техниката и заключенията му са критикувани, работата на Хил стои много години.
  2. През 1928 г. неврохирургът Джон Фултън съобщава за случай, който пренасочва дискусиите за мозъчната циркулация. Пациентът на Фултън има съдова малформация в тилния лоб и когато пациентът използва очите си, интензитетът на звука се увеличава.Фултън става добре известен с локализирането на мозъчната функция при примати. По-късно той е автор на няколко важни статии през 30-те години.
  3. Физиологът от Университета на Пенсилвания Сеймур Кети измерва мозъчния кръвен поток чрез обмен на индикатори за инертен газ, започвайки през 1948 г. След това Кети и колегите му измерват увеличаването на локалната кръвна перфузия при котки след визуална стимулация. Групата използва авторадиография (рентгенови изображения на радиомаркирана тъкан), за да визуализира разпределението и скоростта на локалния кръвен поток. Изследването предоставя пряка линия от доказателства, свързани с мозъчната циркулация и функцията.
  4. През 1961 г. Нилс Ласен и Дейвид Ингвар използват радиоиндикатор 133Xe, за да локализират сензорни, двигателни и умствени функции в човешкия мозък. Цветно кодираните модели проследяват мозъчния кръвен поток, свързан с функцията, превръщайки се в стандартно визуално представяне на мозъчни ПET изображения.
  5. Разработването на радиоизотопи на човешкия мозък е успешно завършено от ученика на Кети, Луис Соколоф, който изследва съединението 2-дезоксиглюкоза, обратим конкурентен инхибитор на глюкозо-6-фосфат, важна част от гликолитичния път. През 1969 г. той започва изследвания с по-безопасен и по-дълготраен радиоактивен индикатор, който може да се използва за измерване на оползотворяването на церебралната глюкоза (защото се натрупва в мозъка).

 

С подкрепата на Science+

Живейте по-добре с наука!

  • Развийте критично мислене и изградете защита срещу дезинформация.

  • Придобийте ключови умения за по-добър живот с нашите курсове във формат текст, видео и аудио.

  • Открийте новостите и иновациите в медицината.

  • Само 3 минути дневно са достатъчни, за да трансформирате живота си!

  • Всеки месец ви очаква нов брой с увлекателни статии по биология, космос, технологии, история, медицина и много други.

Изживейте науката навсякъде и по всяко време, като я четете на най-удобното за вас устройство.

 
Годишен абонамент
ВИЖ ПОВЕЧЕ
  • Безкрайно знание - списание, видеа, аудио, книги и т.н.
  • Достъп от всякъде
  • Социална мрежа за знание с хора като вас.

Създадохме платформа, която предлага курсове и ръководства, насочени към решаването на житейски предизвикателства чрез научно обосновани методи. Тя не само подпомага личностното развитие, но и предоставя ценни знания за водене на по-здравословен, успешен и пълноценен живот. Благодарение на научния подход, потребителите ще имат възможност да подобрят своето благосъстояние и да постигнат по-високо качество на живот.

БГ Наука
Powered by  GDPR Cookie Compliance
Правила на поверителност

Използваме „бисквитки“, за да персонализираме съдържанието и рекламите, да предоставяме функции на социални медии и да анализираме трафика си. Също така споделяме информация за начина, по който използвате сайта ни, с партньорските си социални медии, рекламните си партньори и партньори за анализ.

Можете да коригирате всички настройки на „бисквитките“, като отворите разделите вляво.