211service.com
Nanorør-drevne røntgenstråler
Carbon nanorør er kernen i en ny røntgenmaskine, der er planlagt til kliniske tests senere i år på University of North Carolina (UNC) Hospitaler. Maskinen kunne yde meget bedre end dem, der bruges i dag til røntgenbilleder og kræftbehandling, siger UNC-forskerne, der udviklede teknologien. De har vist, at det fremskynder organbilleddannelse, tager skarpere billeder og kan øge nøjagtigheden af strålebehandling, så det ikke skader normalt væv.
At fange hjertet: I en ny scanner affyrer kulstofnanorør elektroner øjeblikkeligt for at generere røntgenstråler. Dette giver skarpe billeder i høj opløsning, som dette af et hurtigt bankende musehjerte.
Konventionelle røntgenmaskiner består af et langt rør med en elektronemitter, typisk en wolframfilament, i den ene ende og en metalelektrode i den anden. Wolframfilamentet udsender elektroner, når det opvarmes til 1.000 grader Celsius. Elektronerne accelereres langs røret og rammer metallet, hvilket skaber røntgenstråler.
I stedet for en enkelt wolfram-emitter bruger UNC-teamet en række lodrette kulstofnanorør, der tjener som hundredvis af små elektronkanoner. Mens wolfram kræver tid til at varme op, udsender nanorørene elektroner fra deres spidser øjeblikkeligt, når en spænding påføres dem.
Forskerne præsenterede arbejdet med deres nanorør-scanner på mødet i sidste uge i American Association of Physicists in Medicine.
Professor i fysik og materialevidenskab Otto Zhou medstifter et firma kaldet Xintek i Research Triangle Park, NC, for at kommercialisere teknologien. Xintek har slået sig sammen med Siemens Medical Solutions at danne et joint venture selskab, XinRay systemer , som har udviklet det prototypesystem, der skal testes klinisk i år.
At tage klare røntgenbilleder i høj opløsning af kropsorganer er meget nemmere med den nye multistråle røntgenkilde, siger Zhou. Konventionelle computertomografi (CT) scanningsmaskiner tager et par minutter at skabe klare 3-D billeder ved hjælp af røntgen. Fordi strålingen kommer fra et punkt i rummet, er maskinen nødt til at flytte [elektron]kilden og detektoren rundt om objektet, siger Zhou. Røntgenstråleemitteren affyres, mens røret bevæger sig. Bevægelsen af hjertet og lungerne kan sløre billeder, så en CT-scanner tager hundredvis af billeder, der er syntetiseret for at rekonstruere et 3-D-billede.
Den nye maskine tænder og slukker derimod flere nanorørsender i rækkefølge for at tage billeder fra forskellige vinkler uden at bevæge sig. Fordi emitterne tænder og slukker øjeblikkeligt, siger Daniel Kopans , direktør for brystbilleddannelse ved Massachusetts General Hospital, burde systemet være i stand til at tage flere billeder hvert sekund. Denne hurtigere eksponering, siger Kopans, burde reducere sløring, ligesom et højhastighedskamera fanger ultrahurtige bevægelser. Zhou og hans kolleger har været i stand til at tage brystbilleder med næsten dobbelt så høj opløsning som kommercielle scannere ved at bruge 25 samtidige stråler på få sekunder.
Hurtig billeddannelse i realtid vil igen forbedre kræftbehandlingen. State-of-the-art stråleterapi er stærkt billedbaseret, siger Sha Chang , en professor i strålingsonkologi ved UNC School of Medicine, der arbejder med Zhou. Der tages billeder af tumorområdet, så strålingen kan fokuseres på tumoren og skåner det normale væv, der omgiver den. Men da nutidens scannere er langsomme, siger Chang, at det ikke er muligt at tage 3D-billeder og behandle patienten på samme tid. Ved at bruge [nanorør] røntgenbilledapparatet giver [os] mulighed for at indsamle 3D-billeder, mens vi behandler patienten, for at sikre, at højdosis stråling og varme [leveres] til det rigtige sted, siger hun.
De kliniske testresultater vil afgøre, om Xintek kan komme ind på markedet for medicinsk billedbehandling. I mellemtiden sælger virksomheden også sine nanorør-emittere til displayproducenter. Virksomheder som Samsung og Motorola laver skærme baseret på nanorør-emittere, der lover at forbruge mindre strøm end flydende-krystal-skærme eller plasmaskærme, mens de giver lysstyrken og skarpheden af voluminøse katodestrålerør-tv'er, fordi de arbejder efter samme princip: optagelse elektroner på en skærm belagt med rød, grøn og blå fosfor.
Xinteks billedteknologi har også vist sig nyttig til forskning i forsøgsdyr. Den kan tage skarpe hjertebilleder af mus, hvilket er svært på grund af deres hurtige hjerteslag. Zhou siger, at biomedicinske forskere ved UNC allerede bruger systemet og installerer en anden enhed på den medicinske skoles forskningsfacilitet.