Ketika datang untuk mendapatkan ide yang jelas tentang apa yang terjadi di dalam tubuh seseorang, beberapa perangkat medis berguna seperti pemindai PET. PET adalah singkatan dari Positron Emission Tomography, tetapi sederhananya, itu melibatkan penggunaan positron radioaktif, atau partikel bermuatan positif, untuk mendeteksi bagaimana bagian-bagian tubuh berfungsi. Area peningkatan aktivitas metabolik atau kimia — seperti pembelahan sel kanker — akan muncul pada gambar berwarna.
Paling sering scan PET diresepkan untuk melihat apakah kanker telah menyebar atau jika tumor berkurang, tetapi mereka juga digunakan untuk mendiagnosis penyakit jantung dan neurologis. Bahkan, jenis pencitraan ini biasanya dapat mendeteksi perubahan dalam tubuh lebih awal dari tes seperti CT scan atau MRI. Itu sebabnya ia berpikir bahwa pemindaian PET mungkin dapat menemukan kondisi otak, seperti penyakit Alzheimer, pada tahap awal.
Tapi ini komplikasinya. Siapa pun yang telah menjalani PET scan tahu bahwa meskipun ini bukan prosedur invasif, itu juga bukan pengalaman yang sangat menyenangkan. Setelah tubuh Anda diposisikan dalam lubang besar di mesin, saat pemindaian sedang dilakukan, Anda perlu berbaring diam, sering selama setengah jam, kadang-kadang bahkan satu jam, tergantung pada bagian tubuh Anda yang sedang berjalan. dipindai.
Terpaksa untuk tetap tak bergerak selama itu bisa sangat sulit bagi orang tua. Ini juga mengukur aktivitas otak dalam situasi buatan, ketika seseorang tidak melakukan apa-apa, termasuk berinteraksi dengan orang lain.
Tetapi bagaimana jika Anda bisa membuat pemindai PET portabel? Bagaimana jika seseorang bisa memakainya?
Bantuan dari helm
Itulah yang heran Stan Majewski. Pada saat itu, ia adalah seorang ahli fisika yang bekerja untuk Departemen Energi (DOE) di Newport News, Virginia. Dia berspesialisasi dalam mengembangkan sistem pencitraan dan detektor, jadi dia tertarik ketika mendengar tentang perangkat yang ditemukan oleh beberapa rekannya di kantor DOE di Upton, New York. Mereka menyebutnya RatCap, dan itu adalah pemindai PET yang dikenakan di kepala tikus.
Majewski pikir dia bisa menciptakan sesuatu yang serupa untuk manusia. Dia percaya, itu bisa memiliki potensi besar dalam memajukan penelitian dalam gangguan otak, seperti penyakit Alzheimer dan Parkinson. Jadi, ia mendesain helm yang dikelilingi oleh cincin kecil, detektor PET persegi, kemudian mengajukan permohonan paten. Dia menerima satu di 2011.
Dia mulai mengerjakan prototipe, dan proyeknya mengambil momentum setelah dia menjadi profesor radiologi di Universitas Virginia Barat. Profesor lain di universitas, Julie Brefczynski-Lewis, seorang ilmuwan saraf, sedang mengunjungi kantor Majewski ketika dia melihat gambar seorang wanita di atas treadmill mengenakan helm yang tampak aneh.
"Apa ini?" Tanyanya. Ketika Majewski menjelaskan cara kerjanya dan apa yang bisa dilakukan, dia berkomitmen untuk membantu mewujudkannya.
Dengan uang yang diberikan oleh universitas, mereka bergerak maju dengan prototipe. Kemudian, pada 2013, Majewski dan Brefczynski-Lewis mendapat dorongan besar dari inisiatif BRAIN yang diumumkan oleh Presiden Obama untuk mengembangkan teknologi inovatif yang membantu menjelaskan bagaimana fungsi otak. Bersama dengan kolaborator di University of California, Davis dan University of Washington, dan tim di General Electric, mereka menerima hibah $ 1, 5 juta untuk menentukan apa yang diperlukan untuk mengubah model Majewski menjadi alat perawatan yang efektif.
PET scan bergerak
Brefczynski-Lewis, yang telah mempelajari efek kasih sayang pada otak manusia, bersemangat tentang apa yang bisa dipelajari melalui pemindaian otak orang-orang yang bergerak. Bahkan membiarkan seseorang duduk selama prosedur dapat membantu memperluas rentang penelitian.
"Jika seseorang duduk, Anda dapat membayangkan mereka mampu mentolerir scan yang sangat lama yang diperlukan untuk penelitian pada kondisi seperti Alzheimer atau gangguan neurologis lainnya, " katanya. “Baru minggu lalu kami bekerja dengan seorang wanita berusia 80-an., dan tidak mungkin dia bisa diam selama 90 menit, tetapi dia bisa duduk di kursi dan menggerakkan kepalanya dan berbicara dengan kami dan merasa cukup nyaman. "
Kemampuan untuk melibatkan pasien selama pemindaian dapat membuat perbedaan besar dalam mendiagnosis kondisi otak, menurut Brefczynski-Lewis. "Kadang-kadang, di awal Alzheimer Anda tidak melihat perbedaan, Anda tidak melihat gejala apa pun, " jelasnya. "Tapi ada fase di mana jika Anda mengenakan pajak dengan memori tinggi, Anda dapat melihat sistem bereaksi secara berbeda pada orang Alzheimer versus seseorang yang tidak mengembangkan Alzheimer."
Majewski dan Brefczynski-Lewis mengatakan pemindai PET portabel juga dapat memungkinkan para peneliti untuk memantau aktivitas otak saat seseorang tertawa, berolahraga, mengalami stres, atau bahkan ketika pasien terbenam dalam pengaturan realitas virtual. Ini bisa, misalnya, membantu mereka lebih memahami apa yang terjadi di otak orang autis dalam lingkungan sosial atau pasien stroke yang melakukan latihan rehabilitasi.
Mungkin juga ada kesempatan untuk mempelajari mengapa beberapa orang memiliki kemampuan luar biasa, apakah itu atlet kelas dunia atau orang yang pandai musik. Perangkat itu, kata Brefczynski-Lewis, dapat memberikan wawasan tentang bagian otak mana yang mereka akses saat mereka melakukan.
Manfaat lain dari helm portabel adalah tingkat paparan radiasi jauh lebih rendah, sekitar sepersepuluh tingkat pemindai PET konvensional, karena detektornya sangat dekat dengan kepala seseorang. Itulah sebabnya Majewski dan Brefczynski-Lewis menamai perangkat mereka AM-PET — "A" untuk rawat jalan, "M" untuk dosis mikro.
Saatnya memperbaiki
Namun masih ada rintangan yang harus dibersihkan. Helm bisa menjadi berat — selama pengujian awal, tali bungee dari langit-langit dipasang ke perangkat untuk meringankan berat pada pasien yang memakainya. Tantangannya adalah membuatnya lebih ringan tanpa mengurangi sensitivitas detektor.
Para peneliti juga mencari cara untuk menjaga pergerakan helm agar tidak mempengaruhi resolusi gambar yang disediakannya. Itu termasuk memasukkan aspek robotika, seperti kemampuan untuk menjaga kamera pada robot stabil tidak peduli berapa banyak bergerak.
"Idenya adalah untuk dapat memanfaatkan itu di helm PET sehingga memperhitungkan pergerakan tubuh seseorang, " kata Brefczynski-Lewis. "Anda ingin mengimbangi gerakan sehingga helm bergerak dengan kepala, tetapi Anda mengurangi resistensi dan itu mengurangi beban pada orang tersebut."
Fokus lain, katanya, adalah untuk terus mengurangi tingkat radiasi. Itu akan memungkinkan lebih banyak pemindaian untuk dilakukan pada seseorang, dan mungkin memungkinkan dokter untuk menggunakannya pada anak-anak dengan gangguan neurologis.
Mempertimbangkan semua penyesuaian yang diperlukan dan pengujian klinis, Brefczynski-Lewis memperkirakan mungkin empat atau lima tahun lagi sebelum AM-PET dapat digunakan untuk merawat pasien. Untuk saat ini, mereka mengajukan hibah yang memungkinkan mereka mengembangkan beberapa versi berbeda dari pemindai mereka. Seseorang yang mempelajari Alzheimer kemungkinan harus berbeda dari yang digunakan untuk menganalisis otak selama perilaku yang lebih kompleks, katanya.
Bahkan ada diskusi tentang model yang bisa dipakai di luar lab. "Kami benar-benar percaya bahwa versi helm dapat dipasang ke ransel, " kata Majewski. “Ransel itu akan membawa beban.
"Kami menyebutnya versi 'berjalan di taman'."
