Sinirbilim ve Parçacık Fiziğindeki Temel Soruları Yanıtlamaya Yardımcı Olabilecek Yeni Bir Cihaz Geliştiriliyor.

Sinirbilim ve Parçacık Fiziğindeki Temel Soruları Yanıtlamaya Yardımcı Olabilecek Yeni Bir Cihaz Geliştiriliyor.

Sinirbilim ve Parçacık Fiziğindeki Temel Soruları Yanıtlamaya Yardımcı Olabilecek Yeni Bir Cihaz Geliştiriliyor.

MIT Doktora öğrencisi Magdelena Allen, hem sinirbilim hem de parçacık fiziğindeki temel soruları yanıtlamaya yardımcı olabilecek oldukça hassas bir beyin PET (Pozitron Emisyon Tomografisi) tarayıcısı geliştiriyor.

Beynin Sırlarını Ortaya Çıkarmak

Bugün, Allen ve ortakçalışanları, 7-Tesla manyetik rezonans görüntüleme (MRI) ile aynı anda kullanılabilen yeni nesil bir beyin pozitron emisyon tomografisi (PET) tarayıcısı geliştiriyorlar. PET tarayıcı, doğrudan bir MRI makinesinin içine uyan silindirik bir ek olacaktır.

Her görüntüleme teknolojisi, beyne farklı bir bakış açısı sağlar. MRI anatomik görüntüleri yakalarken PET, metabolizma gibi biyokimyasal süreçleri yakalar. Bilim insanları, iki senkronize perspektifi görerek, beyin tümörlerini ve Alzheimer gibi nörolojik hastalıkları incelemek için değerli verilere sahip oluyorlar.

Ancak, PET taramaları şu anda uzun sürüyor – genellikle 30 ila 90 dakika – ve net görüntüler elde etmek için hastaların tüm süre boyunca hareketsiz kalması gerekiyor.

Genellikle 30 ila 90 dakika – ve net görüntüler elde etmek için hastaların tüm süre boyunca hareketsiz kalması gerekiyor. Yeni nesil PET tarayıcıda Allen, taramaları birkaç dakikaya kadar çok daha hızlı hale getirmeyi hedefliyor. Bunu yapmak, sinirbilim araştırmaları için de kapılar açacaktır. Daha kısa görüntüleme süreleri ile tarayıcı, dinamik biyolojik süreçlerin hızlı anlık görüntülerini almak için fonksiyonel MRI (fMRI) ile aynı anda çalışabilir. Örneğin, fMRI aynı anda kan akışını yakaladığı için PET, beyindeki glikoz metabolizmasını yakalayabilir. Allen, “Gerçekten heyecan verici.” diyor. “Daha önce hiç yapılmamıştı.”

Bu taramaların şu anda bu kadar uzun sürmesinin nedeni, PET’in nasıl çalıştığında yatmaktadır. Taramadan önce hastalara, vücudun normal olarak kullandığı glikoz gibi radyoaktif olacak şekilde hafifçe değiştirilmiş biyolojik bileşiklerden yapılmış bir radyo izleyici enjekte edilir. Vücut bu izleyici bileşikleri işlerken radyoaktif gama ışınları yayılır. PET tarayıcı daha sonra bu gama ışınlarını yakalamak ve bir görüntü oluşturmak için bir kamera görevi görür.

Ancak sorun, olumsuz radyasyon etkilerini sınırlamak için hastalara yalnızca küçük dozlarda radyo izleyici enjekte edilmesidir. Bu nedenle, yayılan gama ışınları çok zayıftır ve bu da görüntülerin oluşmasını zorlaştırır. Allen, “Işığın toplanmasını beklediğiniz normal bir kamerayla uzun pozlamalı bir fotoğraf gibi.” diyor.

Gerekli maruz kalma süresini azaltmak için Allen’ın grubu, MR uyumlu PET tarayıcıyı, gama ışınlarına mevcut son teknolojiden 10 kat daha duyarlı olacak şekilde, yeniden tasarlıyor. Bunu başarmak için tarayıcının içinde yeni bir gama ışını dedektörü kullanılacak. Tipik bir tarayıcı, kafayı çevreleyen silindirik bir tüp içinde düzenlenmiş dedektör dizileri kullanırken; yeni tarayıcının dedektör dizileri, daha çok bir motosiklet kaskı gibi yapılandırılmıştır. “Daha fazla kaplama alarak tarayıcının hassasiyetini çok fazla artırabilirsiniz.” diyor.

Yüksek hassasiyetli bir PET tarayıcı yapmak için bir diğer önemli parça, dedektörün içindeki ayrı gama ışını dedektör modülleridir. Dedektör, boyundan yukarı yığılmış halkalardan oluşur ve her halka bir dedektör modülü çemberi içerir. “Şimdiye kadarki en ilginç araştırma, dedektörden temiz bilgi almak için dedektörün farklı geometrilerini anlamak.” diyor. Zorluklardan biri, dedektör için etkileşim derinliği metodolojisini ve optimum kalınlığı bulmaktır. Daha kalın bir dedektör, daha fazla görüntüleme bilgisi için daha fazla gama ışını yakalayabilir. Ancak çok kalın bir dedektör bulanık görüntüler verir. Yine de bazı deneme yanılmalardan sonra, Allen “nihai bir tasarımı yakalamaya çok yakın”.

 Olayın İçindeki Astrofizik

Allen biyomedikal evrene adım atmış olsa da, parçacık fiziğini tamamen geride bırakmadı. PET tarayıcının, temel fizik sorularını araştırmak için de kullanılabileceği ortaya çıktı.

Allen’ın ilgilendiği bir soru, simetri ihlalidir. Evren; madde ve anti-maddeden oluşurken 50-50’lik bir bölünme değil, bize asimetrik bir evren veriyor. Ancak bu asimetrinin nereden geldiği belli değil. Allen, “Her zaman evrendeki asimetri kaynaklarını arıyoruz.” diyor.

Bir elektron ve onun anti-parçacığı olan bir pozitrondan oluşan kararsız bir atom olan pozitronyumun yaşam döngüsünde, potansiyel bir ipucu bulunabilir. Pozitronyum, elektron ve pozitron birbirini yok etmeden önce, gama ışınları yayarak,  çok kısa bir süre – saniyenin milyonda birinden daha az – dayanır. Pozitronyumun ilk durumuna bağlı olarak, gama ışınlarının farklı dağılımları yayılır.

“PET tarayıcı temelde sadece bir gama ışını detektörüdür.” diyor ve pozitronyum bozunmalarından gelen gama ışınlarına bakmayı “mükemmel bir şekilde ayarlanmış” hale getiriyor. Simetri ihlalini araştırmak için Allen, pozitronyumun ilk durumlarının gama ışınlarının yönünü nasıl etkilediğini gözlemlemeyi planlıyor. Herhangi bir asimetri görürse, bu simetri ihlalini anlama konusunda fikir verebilir.

Ama önce, Allen’ın PET tarayıcısını oluşturmayı bitirmesi gerekiyor. Dedektör modüllerinin tasarımını tamamladıktan sonra, bu yaz onları kask için halkalar halinde birleştirmeye başlayacak. Bu arada, geçen yıl MIT EMS şefi olarak görev süresini yeni tamamlamış olan Allen, MIT EMS’de hizmet vermeye devam edecek.

Kaynak: news.mit.edu

Bilim İnsanları Platinin Erime Noktasında Şaşırtıcı Bir Rekor Kırdı

Bilim İnsanları Platinin Erime Noktasında Şaşırtıcı Bir Rekor Kırdı

Sinirbilim ve Parçacık Fiziğindeki Temel Soruları Yanıtlamaya Yardımcı Olabilecek Yeni Bir Cihaz Geliştiriliyor.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Solve : *
16 + 29 =


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Çok Okunan Yazılar