Einstein se mýlil. A tento objev fyziků z MIPT zachrání tisíce pacientů s rakovinou: Recenze: Věda a technika.

Slovo „kvantový“ ve vás obvykle vyvolá touhu zavřít záložku, ale počkejte chvíli. Co když díky tomuto kvantovému propletení fotonů bude možné diagnostikovat rakovinu, když teprve začíná? Vysvětlujeme na prstech (a bez jediného vzorce!), jak ta nejdivočejší fyzikální teorie pomůže zrevolucionizovat medicínu.

Když se řekne diagnostika rakoviny, vybaví se vám děsivé zkratky a složité postupy. Jedním z nejpokročilejších je PET neboli pozitronová emisní tomografie.

A PET je jedním z hlavních bojovníků proti rakovině a Alzheimerově chorobě. Vidí nejen orgán, ale i to, jak funguje, kde se skrývají nenasytné rakovinné buňky. Zní to skvěle? Ano, ale tady je problém: obraz často vypadá jako skrz špinavé sklo za deště. Rozmazaný. Zašuměný.

Je snadné přehlédnout malý nádor nebo si ho splést se zdravou tkání. Smutek? Bolest? Drahá léčba? To všechno. A na vině nejsou lékaři, ale zákony fyziky. Nebo spíše naše nedorozumění tyto zákony. Až donedávna.

Co je PET?

Zjednodušeně řečeno, PET funguje takto: lékaři pacientovi injekčně vpraví speciální radioaktivní látku (obvykle na bázi glukózy) a ta se začne šířit tělem. Rakovinné buňky rády jedí, glukózu absorbují mnohem aktivněji než zdravé tkáně. V důsledku toho se vstříknutý „cukr“ s radioaktivní značkou hromadí v nádorech.

Tyto značky začnou emitovat pozitrony (antielektrony). Srážejí se s elektrony v tkáních a anihilují, tj. zmizí v záblesku energie. Tak vzniknou dva gama fotony, které letí v přesně opačných směrech. Tomografické detektory tyto fotony zachytí a na základě bodů jejich dopadu vytvoří 3D mapu. Tam, kde je světlo jasnější, je podezřelá aktivita, potenciální nádor.

Zdálo by se, že je všechno skvělé. Ale ne. Existuje problém, který už mnoho let dráždí lékaře a fyziky.

Jde o to, že lidské tělo není vakuum. Tyto gama fotony se před dosažením detektoru ponoří do tkání a srazí se s atomy. Tomu se říká Comptonův rozptyl. V důsledku toho detektor zachytí spoustu fotonů, které se ztratily, ztratily energii a letí špatným směrem. To jsou nežádoucí události. Šum. Přehluší užitečný signál, rozmaže obraz a v důsledku toho lékař nemusí vidět jasný nádor, ale nějakou nejasnou skvrnu.

Foton λ narazí na překážku (například částici v tkáni) a změní směr. Tento rozptyl vytváří šum v PET vyšetřeních.

Aby s tím vědci bojovali, jednoduše tyto nežádoucí signály filtrují a zahazují. Říká se: „Žádný signál, žádný problém.“ Ale co když tyto nežádoucí signály ve skutečnosti nejsou žádné?

Co kdyby.

Takže existuje jeden zdánlivě geniální nápad. Co když fotony vznikající během anihilace nejsou jednoduché, ale kvantově provázanýCo to znamená? Kvantové provázání je základní vlastností kvantového světa. Dvě částice (v našem případě tytéž fotony) se zrodí společně a jejich stavy se navždy propojí. To znamená, že cokoli se stane s jednou, okamžitě ovlivní druhou a nezáleží na tom, kde se nacházejí – v sousedních místnostech nebo na různých koncích vesmíru.

Pouto, které nelze zlomit

Není to tak, že by přenášeli informace rychleji než světlo – je to, jako by byly dvěma částmi celku. Sám Einstein byl touto myšlenkou velmi drážděn, považoval ji za porušení všech myslitelných zákonů a pohrdavě ji nazýval „strašidelná akce na dálku“ (strašidelná akce na dálku). Zdálo se mu, že informace se nemohou přenášet rychleji než světlo. Desítky let experimentů však dokázaly, že se Einstein mýlil a že kvantové provázání je skutečné. A právě ty fotony, které se zrodí v těle pacienta během PET vyšetření, jsou právě takovými strašidelně propojenými dvojčaty.

Albert Einstein a Niels Bohr (šestá Solvayova konference, 1930). Tam vypukl mezi vědci vážný spor o kvantových interakcích. O něco později, v roce 1937, Einstein napsal: „Proto tomu nemohu uvěřit, protože (tato) teorie je neslučitelná s principem, že fyzika musí odrážet realitu v čase a prostoru bez (nějakých) hrozných dlouhodobých dějů.“

Jednou z charakteristik těchto provázaných fotonů je jejich polarizace (zhruba řečeno orientace jejich oscilací). Dříve platilo, že jakákoli interakce s prostředím (a srážka s molekulou je přesně to) by měla zničit křehkou kvantovou vazbu.

Jeho kvantový stav se zhroutí, provázání je zničeno – tento proces se nazývá dekoherence. Bylo logické se domnívat: fotony rozptýlené odpadem ztratily provázací a polarizační vlastnosti, zatímco ty dobré, nerozptýlené, si je zachovaly. Je tedy možné vynalézt filtr, který bude na základě těchto vlastností filtrovat šum! Tato myšlenka tvořila základ pro vývoj nové generace „kvantového PET“. Ale.

Hledáš na špatném místě

Skupina vědců z MIPT a Institutu pro jaderný výzkum Ruské akademie věd se rozhodla tento axiom otestovat pomocí svého unikátního zařízení. Vzali dvojice provázaných gama fotonů generovaných během anihilace (jako při skutečném PET vyšetření) a začali je záměrně rozptylovat pod různými úhly – modelovali tentýž Comptonův rozptyl, který kazí obraz v tomografu.

Schéma experimentu k testování provázanosti. V tomto uspořádání (vlevo – schéma, vpravo – fotografie) produkuje zdroj pozitronů (uprostřed) páry provázaných γ-fotonů (modré šipky). Každý foton prochází předběžným rozptylem (imitace tělesné tkáně) a hlavním rozptylem a poté je registrován detektorem. Černočervené šipky představují normály roviny pro přesné měření úhlů rozptylu. Modrá čára na fotografii představuje dráhu rozptýleného fotonu.

Očekávalo se, že rozptyl bude okamžitou ztrátou provázanosti. Výsledky (mimochodem publikované ve Scientific Reports) však byly, jak se říká, ohromující.

Ukázalo se, že staré dogma bylo nesmysl. Zmatek přetrvával. Téměř naprostý. I po rozsáhlém rozptylu! Fotony, které prošly různými interakcemi, byly stále spojeny se svými společníky tímto neviditelným kvantovým vláknem.

Naše výsledky ukazují, že provázané stavy anihilačních fotonů se nekolabují do separovatelných stavů, jak se dříve myslelo. Tento objev nejen mění naše chápání kvantového provázání, ale také představuje výzvu pro další rozvoj kvantových technologií v oblasti lékařského zobrazování.

Specializujeme se na problematiku popsanou v tomto článku.

Odborní traumatologové a ortopedi na klinice
v centru Moskvy

Deformace prstů: hallux valgus, krejčovská noha a další typy deformací.

Toto onemocnění patří do specializací: Traumatologie a ortopedie

1. Co je to vbočená deformita?
2. Příčiny deformace
3. Typy deformací prstů
4. Léčba deformit prstů na nohou

1. Co je to vbočený palec?

Deformace prstů na nohou je speciální vývojová patologie, díky které prsty na nohou získávají anatomicky nepravidelný tvar.

Deformace prstů u nohou může postihnout jak několik prstů, tak jeden jediný – palec u nohy je nejvíce náchylný k deformaci. Příčina deformovaných prstů na nohou spočívá v tom, že svaly, které ovládají prsty, se vyvíjejí nerovnoměrně a prst se časem začne více ohýbat jedním nebo druhým směrem, což způsobuje deformaci kloubu.

Naše klinika má specializované specialisty v této oblasti.
(1 specialista)

2. Příčiny deformace

Hlavní příčina deformace prstů je tedy obvykle následující:

• Nepohodlná obuv, zejména těsná a špatně padnoucí obuv, je nejčastější příčinou deformace prstů;
• Poškození nervů a oblastí mozku, které řídí pohyb svalů nohou a prstů;
• Různá onemocnění kloubů;
• periferní neuropatie;
• Dlouhá nečinnost;
• Diabetes;
• Zranění.

Deformace prstů na nohou je doprovázena bolestí, mozoly a kožními vředy.

3. Typy deformit prstů na noze

Deformace hallux valgus

Hallux valgus je to, co se často nazývá kosti na nohou. Hallux valgus je zvláště častý u žen starších 30 let, protože. Hlavní příčinou tohoto typu deformace je pravidelné nošení podpatků. Hallux valgus je vychýlení palce ven a vytvoření výrůstku na vnitřní straně nohy na jeho bázi. Deformace je doprovázena oploštěním nožní klenby a tvorbou kuřích ok. Kromě toho může deformita hallux valgus vést ke vzniku dalších deformit.

„Krejčova noha“

„Krejčí noha“ je výsledkem odchylky páté metatarzální kosti ven a malíčku dovnitř. Může se objevit z dlouhodobého sezení se zkříženýma nohama, odkud dostal své jméno. V minulosti krejčí při práci často seděli v této poloze, proto se u nich vyvinula tato deformace.

Deformace kladívkového prstu

Deformita kladívkového kloubu je ohnutí palce u metatarzofalangeálního kloubu a jeho následná fixace v této poloze. Tento typ deformace chodidla postihuje nejčastěji druhý prst.

Deformace drápového prstu

Na rozdíl od předchozího typu postihuje tato deformita často všechny prsty kromě palce. V tomto případě jsou prsty ohnuté dolů a fixovány v této poloze, připomínající zvířecí drápy.

Deformace kladívkového prstu

Deformita kladívkového prstu je zakřivený a dolů otočený prst, často malíček.

4. Léčba deformit prstů na nohou

Po vizuální prohlídce a ve vzácných případech i rentgenovém vyšetření lékař předepíše ošetření deformity. Léčba je ve většině případů konzervativní, tzn. brání dalšímu rozvoji onemocnění. K léčbě se používají speciální boty, které podporují nohu ve speciální poloze, speciální gymnastické cvičení pro nohy a masáže.

V závažných případech, kdy bolest narušuje normální životní aktivity člověka, chirurgická léčba deformací prstů na nohou. Vzhledem k tomu, že hlavním cílem takových operací je odstranění bolesti, ale nikoli zachování estetického vzhledu nohy, doporučuje se pacientům, aby se na operaci psychicky připravili.

Po chirurgické léčbě je nutné nosit pohodlnou obuv, aby nedošlo k relapsu onemocnění.

články o patologiích pohybového aparátu

Shromáždili jsme pro vás zajímavé a užitečné informace týkající se traumatologie a ortopedie. Články popisují patologie pohybového aparátu, jejich příznaky, diagnostiku a léčbu, indikace k operačnímu výkonu i nejmodernější vyšetřovací metody.

• Svalová zátěž. Příčiny, příznaky a léčba
• Natržení svalů. Příčiny, příznaky a léčba
• Obvyklá dislokace ramene
• Poranění rotátorové manžety
• Kukuřice. Příčiny, příznaky a léčba
• dysplazie kyčelního kloubu

• Osteosyntéza kostí. Podstata metody, indikace, účinnost
• Osteomyelitida žeber. Zánět kostní tkáně žeber
• Artroskopické operace velkých kloubů
• Poranění ramenního kloubu
• Periartritida ramene. Příčiny, příznaky a léčba
• Scapulohumerální periartritida. Příčiny, příznaky a léčba