Ученые выяснили, что частицы из глубокого космоса можно использовать для борьбы с COVID-19

космос, звезды, галактики, снимок
Фото: Universe Today

Этими частицами являются мюоны, которые могут применяться в рентгенографии, в частности для отслеживания основных аспектов человеческой анатомии.

Почти в каждой современной больнице существует отделение медицинской визуализации. Медицинская визуализация — метод и процесс создания визуальных представлений внутренних структур тела для клинического анализа и медицинского вмешательства, а также визуального представления функций некоторых органов или тканей, пишет Inverse.

Для отображения внутренних органов тела, необходимых для анализа и диагностики, медицинская визуализация использует рентгеновские лучи, магнитно-резонансную томографию (МРТ), позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) и другие методы.

Для обычного человека такие способы могут показаться какими-то мистическими, но так или иначе, эти технологии полагаются на природные явления, включая радиацию. 

Новое исследование предполагает, что естественное излучение Вселенной можно использовать в медицинской визуализации, особенно для выявления Covid-19. Тип излучения, о котором идет речь, — космические лучи. Однако этот термин — одно из исторических заблуждений науки. Космические лучи на самом деле не лучи, а частицы высокой энергии, обычно протоны. 

Они могут исходить от Солнца, от других космических объектов в Млечном Пути или из какого-то отдаленного места во Вселенной. Когда эти высокоэнергетические частицы достигают нас, они сталкиваются и взаимодействуют с атмосферой Земли, производя мюоны. 

Мюоны похожи на электроны, но имеют гораздо большую массу и живут совсем недолго; распадаются за пару микросекунд. Но перед тем как распасться, движутся с релятивистскими скоростями и преодолевают большое расстояние. 

Они настолько активные, что многие из них достигают поверхности Земли. По мнению авторов исследования, мюоны, достигающие Земли, могут использоваться в медицинской технике визуализации, называемой рентгенографией. В частности для отслеживания основных аспектов человеческой анатомии. 

Поскольку поток мюонов непрерывен, этот метод можно применять для отслеживания изменений с течением времени, при необходимости вплоть до часа. В наше время это может быть невероятно полезно.

мини-мюонный трекер, лаборатория, стол, фото
На этом изображении показан мини-мюонный трекер (MMT), использованный в исследовании.
Фото: Morris, Perry, and Merrill

"Это может обеспечить ежечасное считывание таких параметров, как плотность легких. Причем с достаточной чувствительностью к обнаружению временных изменений воспаления легких, например, у пациентов с COVID-19", — указывают ученые. 

Один из эффектов COVID-19 касается плотности легочной ткани. Когда иммунная система пытается бороться с инфекцией, плотность инфицированной легочной ткани растет. 

Это увеличение связано с тяжестью, и чем больше увеличение плотности легочной ткани, тем больше вероятность того, что пациенту потребуется интенсивная терапия или даже респираторы. Возможность отслеживать изменение плотности может стать огромным плюсом для лечения COVID-19.

В медицинской визуализации исследователи использовали фантом — модель человека в натуральную величину, служащая наглядным пособием для разных предназначений. С его помощью специалисты определяют, правильно ли работают их методы.

В своей работе они установили мюонные трекеры как над, так и под фантомом. Система измеряет траектории входящих и исходящих мюонов после того, как они проходят через фантом, а затем и угловое распределение исходящих мюонов, что позволяет вымерять плотность ткани, через которую они прошли. 

Детекторы над и под фантомом позволили команде работать с тремя различными типами рентгенографии для измерения направления мюонов. Время экспозиции для каждого вида составляло 24 часа, причем детекторы, которые они применяли, были не самые чувствительные. 

"Это была лишь подготовительная работа. На самом деле, можно использовать гораздо более чувствительные детекторы, что сократит требуемое время воздействия и повысит качество изображения. Детекторы с более низкой массой и более высокой эффективностью, такие как многопроволочные пропорциональные камеры, могут обеспечить более высокое качество изображения при значительно меньшем времени экспозиции и гораздо лучшем соотношении сигнал / шум", — заключила команда.