Az ELKH Atommagkutató Intézet (ATOMKI) és a Debreceni Egyetem közötti, nemrégiben kötött együttműködési megállapodásnak köszönhetően a két intézmény által korábban közösen kifejlesztett MiniPET-3 kisállat pozitronemissziós tomográf mostantól készen áll új feladatok megoldására, többek között a koronavírussal kapcsolatos kutatásokra is.

A MiniPET-3 egy olyan pozitronemissziós tomográf (PET), amely kifejezetten kisállatok – leginkább egerek, patkányok, kisebb nyulak – vizsgálatára alkalmas. A klinikai gyakorlatban használatos többi képalkotó berendezéshez hasonlóan lehetővé teszi, hogy a vizsgált élőlény belső szerveiről annak felnyitása, sebészi feltárása nélkül szerezzenek információt a szakemberek.

Az ATOMKI a tulajdonában lévő MiniPET-3 berendezést eddig főként ipari és mezőgazdasági jellegű kutatásokban alkalmazta. A készülék még szélesebb körű kihasználása érdekében, illetve a koronavírusjárvány miatt is megnövekedett igényre válaszolva az intézet együttműködési megállapodást kötött a Debreceni Egyetemmel, melynek keretében a MiniPET-3 készülék idén augusztustól a Debreceni Egyetem Általános Orvostudományi Karának Orvosi Képalkotó Intézetében, az ATOMKI-val közös üzemeltetésben a gépidő nagy részében orvosi célú kisállatvizsgálatokat végez.

A fejlesztés előzménye és a PET-diagnosztika működési elve

Az ATOMKI és a Debreceni Egyetem Orvosi Képalkotó Intézete az elmúlt évtizedekben több közös fejlesztést végzett a pozitronemissziós tomográfia kisállatokon történő alkalmazása területén. A legutóbbi fejlesztés, a MiniPET-3 készülék egy 2013-ban zárult nemzetközi projekt eredményeként jött létre. Ez megegyezik a korábban fejlesztett MiniPET-2-vel, azonban a fejlesztők a detektorok mágneses térre érzékeny alkatrészét szilíciumalapú fotoelektron-sokszorozóval (silicon photomultiplier, SiPM) váltották fel. A fejlesztés célja annak felderítése volt, hogy a SiPM-alkatrésszel készült kisállat-PET képalkotó képessége eléri-e a hagyományos alkatrésszel készült készülékét. A fejlesztők megállapították, hogy a MiniPET-3 igen jó képalkotó paraméterekkel rendelkező berendezés. A hardver (detektorok, elektronika, mechanika) az ATOMKI Elektronikai Osztályának, a működtető szoftverrendszer pedig a Debreceni Egyetem Nukleáris Medicina Intézetének fejlesztéseként jött létre.

A PET-diagnosztika alkalmazása során a páciensbe radioaktív izotóppal megjelölt oldatot – többnyire cukoroldatot – fecskendeznek, amely a vérárammal eljut a test különböző részeibe. Azok a sejtek és szövetek, amelyek nagy intenzitással dolgoznak a testen belül – mint például az agy gondolkodás közben, a gyógyuló sebek vagy a gyorsan osztódó sejtekből álló daganatos elváltozások –, több energiát használnak, így több cukrot vesznek fel, mint a környező szövetek. A cukormolekulához kapcsolt radioaktív izotóp életében egyszer jelt ad magáról: egy pozitron kibocsátásával elbomlik. A pozitron – az elektron antirészecskéje – rövid időn belül találkozik egy elektronnal a környezetében. Anyag és antianyag találkozásakor úgynevezett annihiláció, azaz megsemmisülés történik, az anyag azonban nem vész el, csak átalakul: a folyamat során két darab gamma-foton keletkezik, amelyek egymással ellentétes irányban szétrepülnek. Ezeket a gamma-fotonokat érzékelik a PET gyűrűjében körben elhelyezkedő detektorok, és az így kapott jelekből a számítógép egy összetett képalkotási eljárással kiszámolja és megjeleníti a test belsejét. A PET funkcionális képet alkot, azaz megmutatja, mely helyeken mennyire aktívan dolgoznak a sejtek.