Το Σύμπαν σας λούζει συνεχώς με ακτινοβολία. Απίστευτα, αυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για ιατρική διάγνωση
Πηγαίνετε σε οποιοδήποτε σύγχρονο νοσοκομείο και θα βρείτε ένα τμήμα ιατρικής απεικόνισης. Η ιατρική απεικόνιση χρησιμοποιεί ακτίνες Χ, μαγνητική τομογραφία (MRI) και άλλες μεθόδους μυστηριώδους ήχου όπως η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET) για την απεικόνιση του εσωτερικού του σώματος για ανάλυση και διάγνωση. Για έναν μη ειδικό, αυτές οι τεχνικές μπορεί να ακούγονται σχεδόν διαφορετικά. Αλλά με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, αυτές οι τεχνολογίες βασίζονται σε φυσικά φαινόμενα, συμπεριλαμβανομένης της ακτινοβολίας, για να κάνουν το δικό τους.
Τώρα μια νέα μελέτη υποδηλώνει ότι η φυσική ακτινοβολία του Σύμπαντος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στην ιατρική απεικόνιση και θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα χρήσιμη όταν πρόκειται για τον COVID-19. Ο εν λόγω τύπος ακτινοβολίας είναι οι κοσμικές ακτίνες.
Ο όρος ' κοσμικές ακτίνες » είναι μια από τις ιστορικές λανθασμένες ονομασίες της επιστήμης. Οι κοσμικές ακτίνες δεν είναι στην πραγματικότητα ακτίνες, αλλά μάλλον σωματίδια υψηλής ενέργειας, συνήθως πρωτόνια. Μπορούν να προέρχονται από τον Ήλιο, από κάπου αλλού στον Γαλαξία ή ακόμα πιο πέρα, από κάποια μακρινή τοποθεσία στο Σύμπαν.
Όταν αυτά τα σωματίδια υψηλής ενέργειας φτάνουν σε εμάς, συγκρούονται και αλληλεπιδρούν με την ατμόσφαιρα της Γης, παράγοντας μιόνια . Ένα μιόνιο είναι παρόμοιο με ένα ηλεκτρόνιο αλλά με πολύ μεγαλύτερη μάζα. Τα μιόνια δεν διαρκούν πολύ και φθορά μετά από μερικά μικροδευτερόλεπτα. Αλλά ταξιδεύουν α t σχετικιστικές ταχύτητες και καλύπτουν μεγάλη απόσταση πριν αποσυντεθούν. Είναι τόσο ενεργητικοί που πολλά από αυτά φτάνουν στην επιφάνεια της Γης. Σύμφωνα με τους συγγραφείς της εργασίας, τα μιόνια που φτάνουν στη Γη θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε μια τεχνική ιατρικής απεικόνισης που ονομάζεται ακτινογραφία .
Οι ερευνητές λένε ότι τα μιόνια θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν «...για την παρακολούθηση ογκωδών πτυχών της ανθρώπινης ανατομίας». Δεδομένου ότι η βροχή μιονίων είναι συνεχής, η τεχνική θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση των αλλαγών με την πάροδο του χρόνου, έως και τη διάρκεια μιας ώρας εάν είναι απαραίτητο. Οι συγγραφείς επισημαίνουν πόσο χρήσιμο θα μπορούσε να είναι αυτό στην τρέχουσα εποχή μας. «Αυτό θα μπορούσε να παρέχει ωριαίες ενδείξεις παραμέτρων όπως η πυκνότητα των πνευμόνων με επαρκή ευαισθησία για την ανίχνευση χρονικών αλλαγών στη φλεγμονή των πνευμόνων π.χ. ασθενείς με Covid», γράφουν.
Μία από τις επιπτώσεις του COVID-19 αφορά την πυκνότητα του πνευμονικού ιστού. Καθώς το ανοσοποιητικό σύστημα προσπαθεί να καταπολεμήσει τη μόλυνση, η πυκνότητα του μολυσμένου πνευμονικού ιστού αυξάνεται. Αυτή η αύξηση σχετίζεται με τη σοβαρότητα και όσο μεγαλύτερη είναι η αύξηση της πυκνότητας του πνευμονικού ιστού, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα του ασθενούς που απαιτούν εντατική φροντίδα ή ακόμη και αναπνευστήρες . Η δυνατότητα παρακολούθησης της αλλαγής στην πυκνότητα θα μπορούσε να είναι μια τεράστια ώθηση στη θεραπεία του COVID-19.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αυτό που ονομάζεται ' ανθρώπινο φάντασμα » στην ιατρική απεικόνιση. Ένα ανθρώπινο φάντασμα είναι κάτι που αντιπροσωπεύει ένα ανθρώπινο σώμα στην έρευνα. Βοηθά τους ερευνητές να προσδιορίσουν εάν οι μέθοδοί τους λειτουργούν σωστά. Σε αυτό το έργο, εγκατέστησαν ιχνηλάτες μιονίων τόσο πάνω όσο και κάτω από το φάντασμα. Το σύστημα μετρά τις τροχιές των εισερχόμενων και των εξερχόμενων μιονίων αφού περάσουν από το φάντασμα. Στη συνέχεια μετρούν τη γωνιακή κατανομή των εξερχόμενων μιονίων, κάτι που τους επιτρέπει να μετρήσουν την πυκνότητα του ιστού από τον οποίο πέρασαν.
Αυτή η εικόνα δείχνει το Mini Muon Tracker (MMT) που χρησιμοποιήθηκε σε αυτήν την έρευνα. Τα φαντάσματα τοποθετήθηκαν στο χώρο μεταξύ του άνω και του κάτω ανιχνευτή μιονίων και το MMT μέτρησε τις τροχιές των μιονίων. Πίστωση εικόνας: Morris, Perry και Merrill, 2021.
Οι ανιχνευτές πάνω και κάτω από το φάντασμα επέτρεψαν στην ομάδα να εργαστεί με τρεις διαφορετικούς τύπους ακτινογραφίας για τη μέτρηση των ιχνών μιονίων. Είναι μετάδοση, διακοπή και πολλαπλή διασπορά.
Η ακτινογραφία μετάδοσης μετρά τα μιόνια καθώς μεταδίδονται μέσω ενός αντικειμένου.
Αυτή η εικόνα από τη μελέτη δείχνει τα αποτελέσματα της ακτινογραφίας μετάδοσης της εργασίας τους με μιόνια. Πίστωση εικόνας: Morris et al 2021.
Η διακοπή της ακτινογραφίας μετρά και προβάλλει τα ίχνη των μιονίων καθώς εισέρχονται στο φάντασμα αλλά όχι καθώς φεύγουν.
Αυτή η εικόνα από τη μελέτη δείχνει τα αποτελέσματα της ακτινογραφίας διακοπής της εργασίας τους με μιόνια. Πίστωση εικόνας: Morris et al 2021.
Η πολλαπλή σκέδαση μετρά τη διαφορά γωνίας μεταξύ εισερχόμενων και εξερχόμενων μιονίων.
Αυτή η εικόνα από τη μελέτη δείχνει τα αποτελέσματα πολλαπλής ακτινογραφίας σκέδασης της εργασίας τους με μιόνια. Πίστωση εικόνας: Morris et al 2021.
Κάθε μία από τις παραπάνω εικόνες χρησιμοποίησε χρόνο έκθεσης 24 ωρών και οι ανιχνευτές που χρησιμοποίησαν δεν είναι οι πιο ευαίσθητοι. Αλλά αυτή είναι μια προκαταρκτική εργασία και η ομάδα λέει ότι θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν πολύ πιο ευαίσθητοι ανιχνευτές, οι οποίοι θα συντόμυαν τον απαιτούμενο χρόνο έκθεσης και θα ανέβαζαν την ποιότητα της εικόνας. Αυτό είναι που δημιουργεί τη δυνατότητα για σχεδόν συνεχή παρακολούθηση ενός ασθενούς χρησιμοποιώντας μόνο ακτινοβολία μιονίων υποβάθρου.
«Οι ανιχνευτές χαμηλότερης μάζας υψηλότερης απόδοσης, όπως οι συρμάτινοι θάλαμοι, θα μπορούσαν να παρέχουν εικόνες υψηλότερης ποιότητας σε σημαντικά μικρότερους χρόνους έκθεσης με πολύ καλύτερο σήμα σε θόρυβο. Αλλαγές σε μη περιπατητικούς ασθενείς μπορεί να είναι σε θέση να είναι
παρακολουθείται συνεχώς χρησιμοποιώντας μόνο ακτινοβολία υποβάθρου», γράφουν στο συμπέρασμά τους.
Ο τίτλος της εργασίας που περιγράφει αυτή τη δυνατότητα είναι ' Κοσμική Ακτινογραφία Ανθρώπινου Φαντάσματος .» Οι συγγραφείς προέρχονται από το Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος και χρησιμοποίησαν το Mini Muon Tracker αυτής της εγκατάστασης για να εξετάσουν το ανθρώπινο φάντασμα. Το έγγραφο είναι διαθέσιμο στον ιστότοπο προεκτύπωσης arxiv.org και δεν έχει ακόμη αξιολογηθεί από ομοτίμους.