В мире ядерной медицины достижения последних лет удачно сочетают прорывные технологии с необходимостью повышать качество диагностики, снижая при этом стоимость и риски для пациентов. Новейшая разработка, представленная учеными из Northwestern University в сотрудничестве с университетом Сучжоу в Китае, представляет собой первый в истории перовскитовый фотоаппарат, способный фиксировать гамма-лучи с беспрецедентной точностью и использоваться в методах SPECT (однофотонная эмиссионная компьютерная томография). Благодаря этой технологии, появилось реальное перспективное решение, способное изменить подход к визуализации внутренних органов и процедур ядерной медицины в целом. Традиционные системы в основном используют детекторы из кадмия, цинка и теллура (CZT) или из йодида натрия (NaI). Цинк-железо-теллуровые кристаллы при всей своей эффективности обладают серьезными недостатками - они чрезвычайно дороги и хрупки, что затрудняет серийное производство оборудования.
Йодид натрия, напротив, более доступен, но уступает по разрешающей способности и надежности, создавая менее четкие изображения из-за низкого качества детектирования гамма-лучей. Именно эти ограничения подтолкнули исследователей к поиску новых материалов и технологий. Перовскиты - уникальная группа кристаллов, впервые широко примененных в солнечной энергетике и доказавших свою эффективность в преобразовании света. За последние десять лет они привлекли колоссальное внимание и в области радиационной детекции благодаря своим физическим свойствам, которые делают их превосходным кандидатом для регистрации высокоэнергетических фотонов, таких как гамма-лучи. В 2013 году профессор Меркоури Канатцидис из Northwestern University открыл, что отдельные кристаллы перовскита показывают отличные способности к регистрации рентгеновских и гамма-лучей.
Это открытие стало импульсом для создания новых высококачественных детекторов, которые смогли превзойти традиционные аналоги по ряду ключевых параметров. Совместно с профессором Ихуэй Хе из университета Сучжоу был разработан уникальный прототип детектора с пиксельной структурой, напоминающей по принципу работы матрицу в камерах смартфонов. Такой подход позволил добиться рекордного разрешения и чувствительности при регистрации отдельных фотонов гамма-лучей, что крайне важно для создания четких изображений внутренних органов. При испытаниях устройство продемонстрировало высочайшую энергоразрешающую способность, способное фиксировать слабые сигналы от короткоживущих и безопасных радионуклидов, широко используемых в клинической практике. Например, радиотрейсер технеций-99m, одно из основных средств в ядерной диагностике, был зарегистрирован с поразительной чёткостью, позволяющей выявлять мельчайшие очаги с точностью до нескольких миллиметров.
Помимо выдающейся чувствительности, камера продемонстрировала стабильность и надежность, что свидетельствует о высоком потенциале для практического применения в медицинских учреждениях. Такое качество изображения привносит важнейшее преимущество: сокращение времени сканирования и дозы радиации, что напрямую отражается на безопасности и комфорте пациентов. Кроме того, материал перовскита и способ его обработки значительно дешевле в производстве по сравнению с CZT, что обещает удешевление самого оборудования и расширение доступа к передовым методикам диагностики даже в менее оснащенных клиниках. Наконец, важным аспектом является возможность масштабирования технологии - перовскитовые кристаллы легко выращиваются в больших прозрачных формах без трещин и включений, что значит потенциальное подключение к массовому производству устройств нового поколения. В рамках дальнейших планов ученые предусматривают совершенствование конструкции, оптимизацию электроники для многоканального считывания и интеграцию с современными системами визуализации.
Партнерство с медицинскими компаниями уже ведется через спин-офф Northwestern - компанию Actinia Inc., занимающуюся коммерциализацией технологии с акцентом на внедрение в клинические условия. Помимо медицинских приложений, перовскитовые детекторы открывают интересные возможности в промышленных и научных сферах, где нужно фиксировать и анализировать жесткое излучение на микроуровне. Для пациентов и медицины в целом подобные инженерные достижения - это ключ к более точной, быстрой и доступной диагностике сложных заболеваний, включая проблемы с сердцем, легкими, почками и другими жизненно важными органами. Идея сделать ядерную медицину более доступной, безопасной и эффективной за счет применения новых материалов уже перестала быть далекой перспективой и стала реальной практической задачей, успешно решаемой специалистами в этой области.
Прорыв с перовскитовыми камерами - это не просто новое изделие, а технологический скачок, способный изменить подход к диагностике во всем мире. Таким образом, внедрение перовскитовой камеры, способной видеть внутри человеческого тела с рекордной точностью и безопасностью, знаменует начало новой эры в ядерной медицине, где качество и доступность диагностики становятся универсальными, а высокая стоимость и неудобство уходят в прошлое. Пациенты могут рассчитывать на более быстрые и точные обследования, а врачи - на надежные данные для постановки диагнозов и контроля лечения. В ближайшем будущем технология обещает покорить сотни больниц и клиник по всему миру, что откроет новые возможности в лечении и профилактике заболеваний, повышая качество жизни миллионов людей. .
