طور فريق دولي من جامعة نورثويسترن الأمريكية وجامعة سوجو في الصين، أول كاشف (كاميرا) قائم على مادة البيروفسكايت قادر على التقاط أشعة غاما الفردية للتصوير المقطعي بانبعاث الفوتون الواحد SPECT بدقة غير مسبوقة، وهذه الأداة الجديدة قد تجعل أنواع التصوير النووي الشائعة أكثر وضوحاً وسرعة وأقل تكلفة وأماناً.
ووفقاً للعلماء، كاشفات «البيروفسكايت» يمكن أن تحقق دقة طاقة قياسية وأداء تصوير فوتوني فردي غير مسبوق، ممهدة الطريق للتكامل العملي في أنظمة تصوير الطب النووي من الجيل التالي.
وفي الدراسة، تمكن الكاشف من التمييز بين أشعة غاما ذات طاقات مختلفة بدقة هي الأفضل المسجلة حتى الآن، كما استشعر إشارات خافتة للغاية من مادة مشعة طبية (تكنيشيوم-99m) شائعة الاستخدام في الممارسة السريرية، وميز تفاصيل دقيقة للغاية، ما أنتج صوراً واضحة يمكنها فصل مصادر مشعة صغيرة متباعدة بضعة مليمترات فقط.
كما ظل الكاشف مستقراً للغاية، إذ جمع تقريباً كل إشارات المادة المشعة دون فقدان أو تشويه، وبما أن هذه الكاشفات الجديدة أكثر حساسية، فقد يحتاج المرضى إلى مدة فحص أقصر أو جرعات إشعاع أقل.
وقال ميركوري كاناتزيديس (المؤلف الرئيسي للدراسة من جامعة نورثويسترن): «البيروفسكايت هي عائلة من البلورات معروفة بتغييرها لمجال الطاقة الشمسية، والآن هي على وشك تحقيق الشيء نفسه في الطب النووي، وهذا هو الدليل الأول الواضح على أن كاشفات «البيروفسكايت» التي يمكن أن تنتج صوراً حادة وموثوقة يحتاجها الأطباء لتقديم أفضل رعاية لمرضاهم».
وأضاف البروفيسور ييهوي هي، المؤلف المشارك من جامعة سوجو، «نهجنا لا يحسن أداء الكاشفات فحسب، بل قد يقلل التكاليف ما يعني أن المزيد من المستشفيات والعيادات يمكن أن تحصل على أفضل تقنيات التصوير».
ويعمل الطب النووي مثل التصوير المقطعي بانبعاث الفوتون الواحد، ككاميرا غير مرئية، ويزرع الأطباء كمية صغيرة وآمنة وقصيرة العمر من المادة المشعة في جزء معين من جسم المريض تنبعث من هذه المادة أشعة «غاما» التي تمر عبر الأنسجة وتصطدم بكاشف خارج الجسم، وتشبه جميع أشعة «غاما» بكسل ضوئي، وبعد جمع ملايين هذه البكسلات، يمكن للحواسيب إنشاء صورة ثلاثية الأبعاد للأعضاء العاملة.
An international team from Northwestern University in the United States and Soochow University in China has developed the first perovskite-based detector (camera) capable of capturing individual gamma rays for single-photon emission computed tomography (SPECT) with unprecedented accuracy. This new tool could make common types of nuclear imaging clearer, faster, less expensive, and safer.
According to the scientists, perovskite detectors can achieve standard energy resolution and unprecedented single-photon imaging performance, paving the way for practical integration into next-generation nuclear medicine imaging systems.
In the study, the detector was able to distinguish between gamma rays of different energies with the best accuracy recorded to date. It also sensed extremely faint signals from a commonly used medical radioactive material (technetium-99m) in clinical practice, distinguishing very fine details, producing clear images that can separate small radioactive sources just a few millimeters apart.
The detector remained highly stable, capturing almost all signals from the radioactive material without loss or distortion. Since these new detectors are more sensitive, patients may require shorter examination times or lower radiation doses.
Mercury Kanatzidis (the lead author of the study from Northwestern University) stated, "Perovskite is a family of crystals known for transforming the solar energy field, and now it is on the verge of achieving the same in nuclear medicine. This is the first clear evidence that perovskite detectors can produce the sharp and reliable images that doctors need to provide the best care for their patients."
Professor Yihui He, a co-author from Soochow University, added, "Our approach not only improves the performance of the detectors but may also reduce costs, meaning that more hospitals and clinics can access the best imaging technologies."
Nuclear medicine, such as single-photon emission computed tomography, works like an invisible camera. Doctors implant a small, safe, short-lived amount of radioactive material in a specific part of the patient's body. This material emits gamma rays that pass through tissues and hit a detector outside the body. All gamma rays resemble light pixels, and after collecting millions of these pixels, computers can create a three-dimensional image of the functioning organs.
