Ketika datang untuk mendapatkan gambaran yang jelas tentang apa yang terjadi di dalam tubuh seseorang, beberapa alat perubatan berguna seperti pengimbas PET. PET bermaksud Tomography Emission Positron, tetapi hanya meletakkan, ia menggunakan positron radioaktif, atau zarah bercas positif, untuk mengesan bagaimana bahagian badan berfungsi. Kawasan peningkatan aktiviti metabolik atau kimia-seperti pembahagian sel kanser-akan muncul pada imej berwarna.
Selalunya imbasan PET ditetapkan untuk melihat sama ada kanser telah merebak atau jika tumor berkurangan, tetapi mereka juga digunakan untuk mendiagnosis penyakit jantung dan neurologi. Malah, pencitraan jenis ini biasanya dapat mengesan perubahan dalam badan lebih awal daripada ujian seperti imbasan CT atau MRI. Itulah sebabnya mengapa pemantauan PET mungkin dapat melihat keadaan otak, seperti penyakit Alzheimer, pada peringkat awal.
Tetapi inilah komplikasi. Sesiapa yang mempunyai imbasan PET tahu bahawa walaupun ia bukan satu prosedur invasif, ia juga bukan pengalaman yang sangat menyenangkan. Sebaik sahaja badan anda diletakkan di dalam lubang besar di mesin, sementara imbasan sedang dilakukan, anda perlu berbohong dengan tenang, selalunya selama setengah jam, kadang-kadang walaupun satu jam, bergantung pada bahagian tubuh anda diimbas.
Yang dipaksa untuk kekal tidak bergerak untuk masa yang lama itu boleh menjadi sukar bagi orang yang lebih tua. Ia juga mengukur aktiviti otak dalam keadaan buatan, apabila seseorang tidak melakukan apa-apa, termasuk berinteraksi dengan orang lain.
Tetapi bagaimana jika anda boleh membuat alat pengimbas PET mudah alih? Bagaimana jika seseorang boleh memakainya?
Bantuan dari topi keledar
Itulah yang Stan wonderkan. Pada masa itu, beliau seorang ahli fizik yang bekerja untuk Jabatan Tenaga (DOE) di Newport News, Virginia. Dia mengkhususkan diri dalam membangun sistem pencitraan dan pengesan, jadi dia tertarik apabila dia mendengar tentang peranti yang dicipta oleh sesetengah rakan sekerja di pejabat DOE di Upton, New York. Mereka memanggilnya RatCap, dan ia adalah pengimbas PET yang dipakai pada kepala tikus.
Majewski fikir dia boleh mencipta sesuatu yang serupa untuk manusia. Ia boleh, dia percaya, mempunyai potensi besar dalam memajukan penyelidikan dalam gangguan otak, seperti penyakit Alzheimer dan Parkinson. Jadi, beliau telah membuat helm yang dikelilingi oleh cincin pengesan PET kecil dan persegi, kemudian memohon paten. Dia menerima satu pada tahun 2011.
Dia mula bekerja dengan prototaip, dan projeknya meningkat momentum selepas dia menjadi profesor radiologi di West Virginia University. Seorang lagi profesor di universiti itu, Julie Brefczynski-Lewis, seorang ahli ilmu saraf, telah melawat pejabat Majewski apabila dia melihat lukisan seorang wanita di atas treadmill memakai topi keledar yang ganjil.
"Apa ini?" Dia bertanya kepadanya. Apabila Majewski menjelaskan bagaimana ia berfungsi dan apa yang boleh dilakukan, dia komited untuk membantu menjadikannya berlaku.
Dengan wang yang dianugerahkan oleh universiti, mereka bergerak maju dengan prototaip. Kemudian, pada tahun 2013, Majewski dan Brefczynski-Lewis mendapat rangsangan besar dari inisiatif BRAIN yang diumumkan oleh Presiden Obama untuk membangunkan teknologi inovatif yang membantu menjelaskan bagaimana fungsi otak. Bersama kolaborator di University of California, Davis dan University of Washington, dan sebuah pasukan di General Electric, mereka menerima geran $ 1.5 juta untuk menentukan apa yang diperlukan untuk menjadikan model Majewski menjadi alat rawatan yang berkesan.
Imbas PET dalam gerakan
Brefczynski-Lewis, yang telah mempelajari pengaruh belas kasihan pada otak manusia, teruja dengan apa yang dapat dipelajari melalui imbasan otak orang yang bergerak. Malah membenarkan seseorang untuk duduk semasa prosedur boleh membantu meregangkan pelbagai penyelidikan.
"Sekiranya seseorang duduk, anda boleh bayangkan mereka mampu mentolerir imbasan lama yang diperlukan untuk penyelidikan mengenai keadaan seperti Alzheimer atau gangguan neurologi lain, " katanya. "Seminggu lalu kami bekerja dengan seorang wanita berusia 80-an, dan tidak mungkin dia dapat tinggal selama 90 minit, tetapi dia dapat duduk di kerusi dan memindahkan kepalanya dan bercakap dengan kami dan menjadi selesa. "
Keupayaan untuk melibatkan pesakit semasa imbasan dapat membuat perbezaan besar dalam mendiagnosis keadaan otak, menurut Brefczynski-Lewis. "Kadang-kadang, awal Alzheimer anda tidak melihat apa-apa perbezaan, anda tidak melihat apa-apa gejala, " jelasnya. "Tetapi ada fasa di mana jika anda membayar mereka dengan beban memori yang tinggi, anda dapat melihat sistem bertindak balas secara berbeza dalam orang Alzheimer berbanding seseorang yang tidak pergi untuk membangunkan Alzheimer."
Majewski dan Brefczynski-Lewis mengatakan pengimbas PET mudah alih juga boleh membolehkan para penyelidik memantau aktiviti otak ketika seseorang tertawa, bersenam, mengalami tekanan, atau bahkan ketika pesakit dibenamkan dalam suasana realiti maya. Ini boleh, misalnya, membantu mereka memahami dengan lebih baik apa yang berlaku di otak seseorang yang autistik dalam suasana sosial atau pesakit strok melakukan latihan pemulihan.
Terdapat juga peluang untuk mengkaji mengapa sesetengah orang mempunyai kebolehan yang luar biasa, sama ada atlet bertaraf dunia atau seorang musikal. Peranti, Brefczynski-Lewis berkata, dapat memberikan gambaran tentang bahagian otak yang mereka akses ketika mereka sedang melakukan.
Satu lagi manfaat topi keledar mudah alih adalah bahawa tahap pendedahan radiasi jauh lebih rendah, kira-kira sepersepuluh tahap pengimbas PET konvensional, kerana pengesan begitu dekat dengan kepala seseorang. Itulah sebabnya, Majewski dan Brefczynski-Lewis menamakan peranti mereka AM-PET-"A" untuk ambulatori, "M" untuk dos mikro.
Masa untuk ditapis
Tetapi masih terdapat rintangan untuk membersihkan. Topi keledar boleh mendapat berat-semasa ujian awal, tali bungee dari siling dipasang pada peranti untuk meringankan beban pada pesakit memakainya. Cabarannya adalah untuk menjadikannya lebih ringan tanpa mengurangkan kepekaan pengesan.
Para penyelidik juga melihat cara untuk mengekalkan pergerakan topi keledar daripada mempengaruhi resolusi imej yang disediakannya. Ini termasuk menggabungkan aspek-aspek robotika, seperti keupayaan untuk menyimpan kamera pada robot yang stabil tidak peduli berapa banyak yang bergerak.
"Ideanya adalah untuk menggunakannya di topi keledar PET jadi ia mengambil kira pergerakan badan seseorang, " kata Brefczynski-Lewis. "Anda mahu mengimbangi gerakan supaya topi keledar bergerak dengan kepala, tetapi anda mengurangkan daya tahan dan mengurangkan berat badan pada orang itu."
Fokus lain, dia nota, adalah untuk terus mengurangkan tahap radiasi. Itu akan membolehkan lebih banyak imbasan dilakukan kepada seseorang, dan mungkin membolehkan doktor menggunakannya pada kanak-kanak yang mempunyai gangguan neurologi.
Mengambil kira semua penalaan halus dan ujian klinikal yang diperlukan, Brefczynski-Lewis menganggarkan ia boleh menjadi empat atau lima tahun lagi sebelum AM-PET dapat digunakan untuk merawat pesakit. Buat masa ini, mereka memohon geran yang membolehkan mereka mengembangkan beberapa versi pengimbas mereka. Satu untuk mengkaji Alzheimer mungkin perlu berbeza daripada yang digunakan untuk menganalisis otak semasa tingkah laku yang lebih kompleks, katanya.
Terdapat juga perbincangan mengenai model yang boleh dipakai di luar makmal. "Kami benar-benar percaya bahawa versi topi keledar boleh dipasang ke ransel, " kata Majewski. "Ransel itu akan membawa berat badan.
"Kami memanggilnya versi 'walk in the park'."
