ادخل أي مستشفى حديث وستجد قسم التصوير الطبي. يستخدم التصوير الطبي الأشعة السينية والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) وطرق أخرى غامضة مثل التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) لتصوير الجزء الداخلي من الجسم للتحليل والتشخيص. بالنسبة لغير المتخصصين ، يمكن أن تبدو هذه التقنيات بمعنى آخر تقريبًا. لكن بطريقة أو بأخرى ، تعتمد هذه التقنيات على الظواهر الطبيعية ، بما في ذلك الإشعاع ، للقيام بعملها.
تشير دراسة جديدة الآن إلى أنه يمكن استخدام إشعاع الكون الطبيعي في التصوير الطبي ويمكن أن يكون مفيدًا بشكل خاص عندما يتعلق الأمر بـ COVID-19. نوع الإشعاع المعني هو الأشعة الكونية.
المصطلح ' الأشعة الكونية 'أحد الأسماء الخاطئة التاريخية للعلم. الأشعة الكونية ليست أشعة في الواقع ، لكنها جسيمات عالية الطاقة ، وعادة ما تكون بروتونات. يمكن أن تنشأ من الشمس ، من مكان آخر في درب التبانة ، أو من أبعد من ذلك ، من مكان بعيد في الكون.
عندما تصل إلينا هذه الجسيمات عالية الطاقة ، فإنها تصطدم وتتفاعل مع الغلاف الجوي للأرض ، منتجة الميون . الميون مشابه للإلكترون ولكن كتلته أكبر بكثير. المونس لا تدوم طويلا و تسوس بعد بضع ميكروثانية. لكنهم يسافرون السرعات النسبية وتقطع مسافة كبيرة قبل أن تتحلل. إنهم نشيطون جدًا لدرجة أن العديد منهم يصلون إلى سطح الأرض. وفقًا لمؤلفي الورقة ، يمكن استخدام الميونات التي تصل إلى الأرض في تقنية تصوير طبية تسمى التصوير الشعاعي .
يقول الباحثون أنه يمكن استخدام الميونات '... لرصد الجوانب الكبيرة من تشريح الإنسان.' نظرًا لأن تدفق الميونات مستمر ، يمكن استخدام هذه التقنية لمراقبة التغييرات بمرور الوقت ، حتى مدة تصل إلى ساعة إذا لزم الأمر. يشير المؤلفون إلى مدى فائدة هذا في عصرنا الحالي. 'يمكن أن يوفر هذا قراءات كل ساعة للمعلمات مثل كثافة الرئة مع حساسية كافية لاكتشاف التغيرات الزمنية في التهاب الرئتين على سبيل المثال مرضى كوفيد '، يكتبون.
يتعلق أحد تأثيرات COVID-19 بكثافة أنسجة الرئة. بينما يحاول الجهاز المناعي مكافحة العدوى ، تزداد كثافة أنسجة الرئة المصابة. ترتبط هذه الزيادة بالحدة ، وكلما زادت كثافة أنسجة الرئة ، زاد احتمال إصابة المريض تتطلب عناية مركزة أو حتى أجهزة تنفس . يمكن أن تكون القدرة على مراقبة التغيير في الكثافة بمثابة دفعة كبيرة في علاج COVID-19.
استخدم الباحثون ما يسمى بـ ' شبح بشري 'في التصوير الطبي. الشبح البشري هو الشيء الذي يمثل جسم الإنسان في البحث. يساعد الباحثين على تحديد ما إذا كانت أساليبهم تعمل بشكل صحيح. في هذا العمل ، قاموا بتثبيت أجهزة تعقب الميون أعلى وأسفل الشبح. يقيس النظام مسارات الميونات الواردة والصادرة بعد مرورها عبر الشبح. ثم يقيسون التوزيع الزاوي للميونات الخارجة ، مما يسمح لهم بقياس كثافة الأنسجة التي يمرون خلالها.
تُظهر هذه الصورة Mini Muon Tracker (MMT) المستخدم في هذا البحث. تم وضع الأشباح في الفراغ بين كاشفات الميون العلوية والسفلية ، وقاست MMT مسارات الميونات. حقوق الصورة: موريس ، بيري ، وميريل ، 2021.
سمحت الكواشف الموجودة أعلى وأسفل الشبح للفريق بالعمل مع ثلاثة أنواع مختلفة من التصوير الشعاعي لقياس مسارات الميون. إنها الإرسال والتوقف والتشتت المتعدد.
يقيس التصوير الشعاعي للإرسال الميونات أثناء انتقالها عبر كائن ما.
تُظهر هذه الصورة من الدراسة نتائج التصوير الشعاعي لعمل الميون. حقوق الصورة: Morris et al 2021.
وقف التصوير الشعاعي يقيس ويبرز مسارات الميونات عند دخولها الشبح ولكن ليس أثناء مغادرتها.
تظهر هذه الصورة من الدراسة وقف نتائج التصوير الشعاعي لعمل الميون. حقوق الصورة: Morris et al 2021.
يقيس الانتثار المتعدد الفرق في الزاوية بين الميونات الواردة والصادرة.
تُظهر هذه الصورة من الدراسة نتائج التصوير الشعاعي المتناثر المتعدد لعمل الميون. حقوق الصورة: Morris et al 2021.
استخدمت كل من الصور أعلاه وقت تعريض لمدة 24 ساعة ، وأجهزة الكشف التي استخدموها ليست الأكثر حساسية. لكن هذا عمل تمهيدي ، ويقول الفريق إنه يمكن استخدام كواشف أكثر حساسية بكثير ، مما يقلل من وقت التعرض المطلوب ويرفع جودة الصورة. هذا ما يخلق إمكانية المراقبة شبه المستمرة للمريض باستخدام إشعاع الميون الخلفي فقط.
'الكاشفات ذات الكتلة المنخفضة ذات الكفاءة العالية ، مثل الغرف السلكية ، يمكن أن توفر صورًا عالية الجودة في أوقات التعرض الأقصر بكثير مع إشارة أفضل للضوضاء. قد تكون التغييرات في المرضى غير المتنقلين قادرة على ذلك
يتم مراقبتها باستمرار باستخدام إشعاع الخلفية فقط '، كتبوا في استنتاجهم.
عنوان الورقة التي تحدد هذه الإمكانات هو ' التصوير الشعاعي للأشعة الكونية لشبح بشري . ' المؤلفون من مختبر لوس ألاموس الوطني واستخدموا Mini Muon Tracker التابع لتلك المنشأة لفحص الشبح البشري. الورقة متاحة على موقع ما قبل الطباعة arxiv.org ولم تخضع بعد لمراجعة النظراء.
