日本的专家发明了一种简单的方法，可以从标准的医学成像扫描中收集到更详细的信息。一个由东京大学和国家放射科学研究所(NIRS)的原子物理学家和核医学专家组成的研究小组设计了一种计时器，可以使正电子发射断层扫描(PET)扫描仪探测到患者全身组织的氧浓度。PET扫描仪的升级可能会带来未来更好的癌症治疗，因为它能快速识别出肿瘤细胞生长更具攻击性的部分。
“在未来的PET扫描中，患者的体验将和现在一样。医学团队进行扫描的经验也将是相同的，只是最终会得到更多有用的信息，”近红外光谱仪的核医学医生Miwako Takahashi博士说，他是《通信物理学》研究期刊的合著者。
“对我们来说，这是一个快速的项目，我认为在未来十年内，它也将成为一个对真正的病人来说非常快速的医学进步。”我希望医疗设备公司可以非常经济地应用这种方法，”东京大学文理研究生院助理教授、该出版物的第一作者涉谷肯吾说。
PET扫描
正电子是正电子的反物质形式，PET扫描就是以正电子命名的。由于正电子体积极小，质量极低，在医学应用中不会造成危险。正电子产生伽马射线，这是一种类似于x射线的电磁波，但波长更短。
在接受PET扫描时，病人会接受少量放射性很弱的液体，通常由修饰过的糖分子组成，通常注射到他们的血液中。液体循环的时间很短。血流和新陈代谢的差异会影响放射性的分布。然后病人躺在一个巨大的管状PET扫描仪中。当放射性液体释放正电子，然后衰变为伽玛射线时，伽玛射线探测器的环会绘制出病人体内放射出的伽玛射线的位置。
当医生不仅需要结构信息，还需要体内组织的代谢功能信息时，他们已经要求进行PET扫描。用同样的正电子发射断层扫描检测氧浓度将会增加关于身体功能的另一层有用信息。
氧浓度以纳秒计
正电子的生命有两条很短的路径，
杏耀娱乐总代团队教程，都是从正电子从放射性PET扫描液体中“诞生”时开始的。在较短的路径上，正电子会立即与电子碰撞并产生伽马射线。在稍长的路径上，正电子首先转变成另一种被称为正电子的粒子，然后衰变成伽马射线。不管怎样，正电子在人体内的寿命都不超过20纳秒，也就是五千万分之一秒(五千万分之一秒)。
结局是一样的，只是一辈子都不一样。我们的建议是使用带定时器的PET扫描来区分正电子的寿命，这样我们就可以绘制出病人体内的氧气浓度图。”Shibuya说。
Shibuya和他的同事们利用小型PET扫描仪对正电子在已知氧气浓度的液体中的形成和衰减计时，为正电子开发了一个预期寿命图表。
研究小组的新结果显示，杏耀代理当氧气浓度高时，较短的路径更有可能。研究人员预测，基于正电子在PET扫描中的寿命，他们的技术将能够检测到病人身体任何组织中的绝对氧浓度。
用PET扫描已经使用的伽马射线探测器探测正电子的寿命是可能的。研究小组预测，将这项研究从实验室转移到床边的主要工作将是升级伽马射线探测器和软件，以便伽马射线探测器不仅能记录位置，还能记录准确的时间数据。
该研究论文的合著者、近红外光谱仪成像物理小组负责人Taiga Yamaya教授说:“研发仪器的成本应该不会增加太多。”
增强PET扫描，以获得更有效的癌症治疗
医学专家早就知道，肿瘤中的低氧浓度会阻碍癌症治疗，原因有两个:首先，肿瘤中的低氧水平通常是由血流不足引起的，这种情况在快速增长、侵袭性肿瘤中更为常见，这些肿瘤更难治疗。其次，低氧水平会降低辐射的效果，因为所期望的辐射治疗杀死癌细胞的效果，部分是通过辐射能量将细胞中的氧气转化为破坏dna的自由基来实现的。
因此，检测人体组织中的氧浓度将告诉医学专家如何更有效地攻击病人体内的肿瘤。
“我们想象积极瞄准更强烈的辐射治疗,低氧浓度肿瘤领域,针对需水较少的其他领域相同的肿瘤治疗给患者更好的结果和更少的副作用,”Takahashi说。
Shibuya说，研究小组受到启发，杏耀将正电子揭示氧气浓度的能力的理论模型付诸实践，该理论模型是去年由波兰的研究人员发表的。尽管有与COVID-19疫情相关的限制，该项目还是在短短几个月内从概念发展到发表。
Shibuya和他的同事们现在的目标是扩大他们的工作范围，以发现正电子寿命可能揭示的任何其他医学细节。
