Ležanje na leđima u velikom bolničkom skeneru, što mirnije možete, s rukama iznad glave – 45 minuta. Ne zvuči baš zabavno.
To je ono što su pacijenti u bolnici Royal Brompton u Londonu morali raditi tijekom određenih snimanja pluća, sve dok bolnica prošle godine nije instalirala novi uređaj koji je te preglede skratio na samo 15 minuta.
To je dijelom zahvaljujući tehnologiji obrade slike u skeneru, ali i posebnom materijalu zvanom kadmij-cinkov telurid (CZT), koji omogućuje stroju da proizvodi vrlo detaljne, 3D slike pluća pacijenata.
"S ovog skenera dobivate prekrasne slike", kaže za BBC dr. Kshama Wechalekar, voditeljica nuklearne medicine i PET-a. "To je nevjerojatan pothvat inženjerstva i fizike."
CZT u stroju, koji je instaliran u bolnici prošlog kolovoza, proizvela je britanska tvrtka Kromek. Kromek je jedna od rijetkih tvrtki u svijetu koje mogu proizvoditi CZT. Možda nikada niste čuli za taj materijal, ali, riječima dr. Wechalekar, on znači "revoluciju" u medicinskom snimanju.
Ovaj čudesni materijal ima mnogo drugih primjena, poput rendgenskih teleskopa, detektora zračenja i skenera sigurnosti u zračnim lukama. I sve je traženiji.
Istraživanja pluća pacijenata koja provode dr. Wechalekar i njezini kolege uključuju traženje prisutnosti mnogih sitnih krvnih ugrušaka kod ljudi s dugim Covidom ili većeg ugruška poznatog kao plućna embolija, na primjer.
Vrijedan milijun funti
Skener vrijedan milijun funti radi detektiranjem gama zraka koje emitira radioaktivna tvar koja se ubrizgava u tijelo pacijenata.
No osjetljivost skenera znači da je potrebno manje te tvari nego prije: "Možemo smanjiti doze za oko 30 posto", kaže dr. Wechalekar. Iako skeneri temeljeni na CZT-u općenito nisu novi, veliki skeneri cijelog tijela poput ovog relativno su nedavna inovacija.
Sam CZT postoji već desetljećima, ali je poznat po svojoj teškoći proizvodnje. "Trebalo je dugo vremena da se razvije u proizvodni proces industrijskih razmjera", kaže Arnab Basu, osnivač i glavni izvršni direktor Kromeka.
U pogonu tvrtke u Sedgefieldu nalazi se 170 malih peći u prostoriji koju dr. Basu opisuje kao "farmu servera".
Poseban prah se zagrijava u tim pećima, rastali, a zatim skrućuje u monokristalnu strukturu. Cijeli proces traje tjednima. "Atom po atom, kristali se preuređuju […] tako da se svi poravnaju", kaže dr. Basu.
Novonastali CZT, poluvodič, može detektirati sitne čestice fotona u rendgenskim i gama zrakama s nevjerojatnom preciznošću – poput visoko specijalizirane verzije senzora slike na bazi silicija koji je osjetljiv na svjetlost u kameri vašeg pametnog telefona.
Kad god foton visoke energije udari u CZT, mobilizira elektron i taj električni signal može se koristiti za stvaranje slike. Ranija tehnologija skeniranja koristila je dvostupanjski proces, koji nije bio toliko precizan.
"Digitalno je", kaže dr. Basu. "To je jedan korak pretvorbe. Zadržava sve važne informacije poput vremena, energije rendgenske zrake koja udara u CZT detektor – možete stvoriti slike u boji ili spektroskopske slike."
Dodaje da se skeneri temeljeni na CZT-u trenutno koriste za otkrivanje eksploziva u britanskim zračnim lukama i za skeniranje predane prtljage u nekim američkim zračnim lukama. "Očekujemo da će CZT ući u segment ručne prtljage u sljedećih [nekoliko] godina."
materijal korišten na svemirskim teleskopima
Ali nije uvijek lako nabaviti CZT. Henric Krawczynski sa Sveučilišta Washington u St. Louisu u SAD-u već je koristio taj materijal na svemirskim teleskopima pričvršćenim na balone na velikim visinama. Ovi detektori mogu uhvatiti rendgenske zrake koje emitiraju i neutronske zvijezde i plazma oko crnih rupa.
Profesor Krawczynski želi vrlo tanke komade CZT-a debljine 0,8 mm za svoje teleskope jer to pomaže smanjiti količinu pozadinskog zračenja koje prikupljaju, omogućujući jasniji signal. "Željeli bismo kupiti 17 novih detektora", kaže. "Stvarno je teško nabaviti ove tanke."
Nije uspio nabaviti CZT od Kromeka. Dr. Basu kaže da njegova tvrtka trenutno ima veliku potražnju. "Podržavamo mnogo, mnogo istraživačkih organizacija", dodaje. "Vrlo nam je teško raditi stotinu različitih stvari. Svaki istraživački projekt treba vrlo specifičnu vrstu strukture detektora."
Za profesora Krawczynskog, to nije kriza - kaže da bi za svoju sljedeću misiju mogao koristiti ili CZT koji ima iz prethodnih istraživanja ili kadmijev telurid, alternativu.
Međutim, trenutno postoje veći problemi. Ta nadolazeća misija trebala je poletjeti s Antarktike u prosincu, ali "svi datumi su promjenjivi", kaže prof. Krawczynski, zbog zatvaranja američke vlade.
Mnogi drugi znanstvenici koriste CZT. U Velikoj Britaniji, velika nadogradnja istraživačkog centra Diamond Light Source u Oxfordshireu – vrijedna pola milijarde funti – poboljšat će njegove mogućnosti zahvaljujući instalaciji detektora temeljenih na CZT-u, piše BBC.
Za sudjelovanje u komentarima je potrebna prijava, odnosno registracija ako još nemaš korisnički profil....