อุปกรณ์และวิธีการถ่ายภาพทางการแพทย์มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการทางคลินิกที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น CT และการถ่ายภาพรังสีทรวงอกสามารถให้วิธีการตรวจหาความผิดปกติของปอดที่เกี่ยวข้องกับ COVID-19 แต่พารามิเตอร์การถ่ายภาพที่จำเป็นในการแยกความแตกต่างของ COVID-19 ยังคงต้องการการเพิ่มประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม
การทดลองถ่ายภาพทางคลินิกมักจะมีราคาแพง
ใช้เวลานาน และอาจขาดความจริงใจ การทดลองสร้าง ภาพเสมือนจริงหรือในรูปแบบซิลิโคเสนอทางเลือกที่มีประสิทธิภาพโดยการจำลองผู้ป่วยและระบบภาพ กลุ่มนักวิจัยจากDuke Universityได้เริ่มใช้แนวทางนี้กับการระบาดใหญ่ในปัจจุบัน โดยการพัฒนาแบบจำลองการคำนวณครั้งแรกของผู้ป่วยที่ติดเชื้อ COVID-19 นอกจากนี้ ยังแสดงให้เห็นว่าโมเดลเสมือนจริงเหล่านี้สามารถดัดแปลงและใช้ร่วมกับเครื่องจำลองภาพสำหรับการศึกษาเกี่ยวกับภาพโควิด-19 ได้อย่างไร ผลการพิสูจน์หลักการของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ในAmerican Journal of Roentgenologyเป็นการปูทางไปสู่การประเมินและปรับโปรโตคอลการถ่ายภาพให้เหมาะสมสำหรับการวินิจฉัย COVID-19 อย่างรวดเร็ว
เสมือนผู้ป่วย COVID-19…การทดลองสร้างภาพเสมือนจริงต้องการแบบจำลองที่แม่นยำของวัตถุเป้าหมาย หรือที่เรียกว่าภาพหลอน สำหรับการศึกษานี้ กลุ่มตัวอย่างได้จำลองลักษณะเด่นสามประการของกายวิภาคของผู้ป่วยโควิด-19: ร่างกาย; ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของความผิดปกติ และเนื้อสัมผัสและวัสดุของสิ่งผิดปกติ ในส่วนแรก นักวิจัยได้ใช้แบบจำลอง 4 มิติแบบขยายหัวใจ-ลำตัว (XCAT) ที่พัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัยดุ๊ก ภาพหลอนเหล่านี้สร้างขึ้นจากข้อมูลของผู้ป่วยและรวมถึงโครงสร้างร่างกายนับพัน ตลอดจนแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของพื้นผิวและคุณสมบัติของวัสดุเนื้อเยื่อ
เพื่อสร้างแบบจำลองความผิดปกติเฉพาะที่พบ
ในผู้ป่วยโรคซาร์ส-COV-2 กลุ่มนี้ได้กำหนดลักษณะทางสัณฐานวิทยาเฉพาะของโควิด-19 ด้วยตนเองในข้อมูลการถ่ายภาพ CT จากผู้ป่วย 20 รายที่ได้รับการยืนยันว่าติดเชื้อ จากนั้นจึงรวมคุณสมบัติเหล่านี้ซึ่งเรียกว่าความทึบของกระจกกราวด์เข้ากับรุ่น XCAT เพื่อให้ภาพหลอนของพวกเขาสมจริงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ นักวิจัยยังได้ปรับเปลี่ยนพื้นผิวของความผิดปกติแต่ละส่วนเป็นวัสดุที่เต็มไปด้วยของเหลวเพื่อให้ตรงกับพยาธิสภาพที่สังเกตได้
… ภาพเสมือนจริง กลุ่มได้ผลิตแบบจำลองการคำนวณ COVID-19 จำนวน 3 ตัวที่มีความผิดปกติของรูปร่างและตำแหน่งต่าง ๆ ภายในปอด จากนั้นนักวิจัยได้ใช้แบบจำลองเหล่านี้ร่วมกับเครื่องจำลองภาพรังสีที่ได้รับการตรวจสอบแล้ว (DukeSim) เพื่อให้ได้ภาพ CT เสมือนจริงและภาพรังสีทรวงอกเสมือนจริงทางคลินิก ผู้เขียนอธิบาย “โดยนัย” “ความผิดปกติที่จำลองขึ้นมีความสมจริงในแง่ของรูปร่างและพื้นผิว”
นักวิจัย Dukeผู้เขียนคนแรก Ehsan Abadi (แถวที่สาม ตรงกลาง) ร่วมกับกลุ่มวิจัย “เราได้พัฒนากลยุทธ์ในการปรับตัวและใช้การทดลองภาพเสมือนจริงสำหรับการศึกษาเกี่ยวกับภาพ COVID-19” ผู้เขียนคนแรกEhsan Abadiกล่าวสรุป “สิ่งนี้จะเป็นรากฐานสำหรับการประเมินอย่างมีประสิทธิภาพและการเพิ่มประสิทธิภาพของการซื้อ CT และการถ่ายภาพรังสีและเครื่องมือวิเคราะห์เพื่อจัดการการระบาดใหญ่ของ COVID-19” งานในอนาคตจะมุ่งเน้นไปที่การสร้างแบบจำลองระยะและอาการของโรคต่างๆ โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจคัดกรองและติดตามผู้ป่วย
เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น โพซิตรอนจะถูกสร้างขึ้นในหนึ่ง
ในสองรูปแบบที่แตกต่างกัน เสถียรน้อยที่สุดคือพาราโพซิตรอน (p-Ps) ซึ่งการหมุนของอิเล็กตรอนและโพซิตรอนจะชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม อะตอม p-Ps มีอายุการใช้งานเฉลี่ยเพียง 125 ps หลังจากนั้นจะสลายตัวเป็นโฟตอน 511 keV หนึ่งคู่ กระบวนการนี้จึงเพิ่มสัญญาณแกมมาในระยะใกล้ที่เกิดจากการทำลายล้างของโพซิตรอนที่ไม่เคยสร้างอะตอมของโพซิตรอน
อีกรูปแบบหนึ่งคือออร์โธ-โพซิตรอน (o-Ps) ซึ่งการหมุนของอิเล็กตรอนและโพซิตรอนจะขนานกัน ปล่อยไว้ตามลำพัง o-Ps จะสลายตัวเป็นสามโฟตอน (ด้วยพลังงานตั้งแต่ 0 ถึง 511 keV) หลังจากอายุการใช้งานเฉลี่ย 142 ns ระยะเวลาที่ยาวนานกว่ามากนี้หมายความว่าอะตอมของ o-Ps มีเวลามากขึ้นในการโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมก่อนที่จะสลายตัว
หนึ่งในเส้นทางที่เปิดสู่อะตอมของ o-Ps คือการโต้ตอบที่เรียกว่าการแลกเปลี่ยนการหมุน ในกระบวนการนี้ อิเล็กตรอนของโพซิตรอนจะสลับกับอิเล็กตรอนที่มีการหมุนตรงข้ามในโมเลกุลที่อยู่ใกล้เคียง สิ่งนี้จะเปลี่ยนอะตอมของโพซิตรอนให้อยู่ในรูปแบบ p-Ps ที่เสถียรน้อยกว่าและเร่งการสลายตัวของมัน
โอกาสที่จะเกิดการแลกเปลี่ยนสปินขึ้นอยู่กับความพร้อมของอิเล็กตรอนที่ไม่ได้จับคู่ในบริเวณใกล้เคียงกับอะตอม o-Ps ในเนื้อเยื่ออิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ดังกล่าวมีอยู่ในโมเลกุลออกซิเจนเป็นหลัก ซึ่งหมายความว่าในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนต่ำ เช่น เนื้องอกที่ขาดออกซิเจน อะตอมของ o-Ps จำนวนมากจะอยู่รอดได้นานพอที่จะสลายตัวผ่านเส้นทางสามโฟตอน การวัดระยะเวลาและสเปกตรัมของรังสีแกมมาที่ปล่อยออกมาในระหว่างขั้นตอน PET จึงควรให้ข้อมูลเกี่ยวกับความอิ่มตัวของออกซิเจน
ตามที่รายงานในCommunications Physics Kengo Shibuyaและเพื่อนร่วมงานได้ทดสอบหลักการนี้โดยการเตรียมตัวอย่างน้ำที่อิ่มตัวด้วยอากาศ ไนโตรเจน หรือออกซิเจน ตัวอย่างแต่ละตัวอย่างยังมีโซเดียมไอโซโทป22นาที่ไม่เสถียรอีกด้วย
เมื่อ22 Na ผ่านการสลายตัวของเบต้า มันจะปล่อยรังสีแกมมาพลังงานสูงออกมาพร้อมกันที่ 1.27 MeV นักวิจัยใช้สัญญาณนี้เป็นปืนพกเริ่มต้นสำหรับการวัดแต่ละครั้ง ในกรณีที่การแผ่รังสีโพซิตรอนส่งผลให้เกิดอะตอมของโพซิตรอน การสิ้นสุดของการวัดจะถูกทำเครื่องหมายโดยการตรวจจับโฟตอนที่มีระดับต่ำกว่า 511-keV ซึ่งประกาศการสลายตัวสุดท้ายของโพซิตรอน
โดยการเปรียบเทียบเวลาและพลังงานของโฟตอนที่ปล่อยออกมาระหว่างช่วงการวัดหลายล้านครั้งสำหรับตัวอย่างทั้งสาม ทีมงานได้รับความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงระหว่างความอิ่มตัวของออกซิเจนและอัตราการสลายตัวของโพซิตรอน พวกเขาคำนวณว่าในเครื่องสแกน PET ทางคลินิก เวลาได้มาซึ่งประมาณ 30 นาทีจะให้ผลการวัดที่เพียงพอเพื่อแยกความแตกต่างของเนื้องอกที่ขาดออกซิเจนออกจากเนื้อเยื่อปกติที่มีสุขภาพดีที่ได้รับออกซิเจน
Credit : elegantidiosyncrasy.com elysium9d.net endshoesdate.info eniyiuzmandoktor.com equimedics.net
