"Aslında en iyi fikirlerim hep uykuya dalmadan hemen önce gelir," diye gülümserek açıklıyor Dr. Anja Fritzler: "Belki de o an zihnim tamamen berrak olduğu içindir." Fritzler, Siemens Healthineers'ta X-ray tüpleri alanında Lider Baş Uzman olarak görev yapıyor.
Tüp, X-ray teknolojisinin kalbinde yer alır. Fritzler, Güç ve Vakum Ürünleri departmanındaki beş kişilik ekibi ile bu konu üzerine temel araştırmalar yürütüyor.
Forchheim'da bulunan son teknoloji laboratuvarında çalışmalarını yürüten ekip, tamamen yeni X-ray tüpleri geliştiriyor ve Siemens Healthineers'ın tıbbi cihazlarında kullanılan mevcut tüpleri optimize ediyor.
Fritzler'in tüm kariyeri X-ray tüpleri etrafında şekillenmiş. Hatta fizik diploması için hazırladığı bitirme projesinin ana odak noktası da bu tüplermiş. Siemens Healthineers'ın İnovasyon departmanıyla ilk teması da bu proje üzerinde çalışırken olmuş ve şirket daha sonra doktorasının bir bölümünü finanse etmiş.
Fritzler'in Siemens Healthineers'taki kariyer yolu, Çin'in Wuxi kentinde geçirdiği dört yılı da içeriyor. Burada küçük bir ekibe liderlik etmiş, X-ray tüpü üretim departmanında ve X-ray tüpü araştırma ve geliştirme departmanında çalışmış. 2014 yılında Güç ve Vakum Ürünleri departmanındaki İnovasyon birimine simülasyon mühendisi olarak geçmiş ve 2019'da ekip lideri olmuş. Bugün multidisipliner ekibinde hem fizikçiler hem de güç elektroniği ve tasarım mühendisleri bulunuyor.
X-ray tüplerinin yalnızca geleneksel röntgen sistemlerinde yer aldığını varsaymak bir hata olur: Bu tüpler aynı zamanda çok sayıda diğer tıbbi cihazın da önemli bir parçasını oluşturan X-ray kaynağı olarak hizmet verir.
Konuyu daha derinlemesine inceledikçe, Fritzler'in X-ray tüpleri alanını neden fizikçiler için "dev bir oyun alanı" olarak tanımladığı daha net anlaşılıyor: Fritzler, tüpü, farklı fiziksel prensiplerin ve zorlukların büyüleyici bir kesişim noktası olarak görüyor ve bu alanın deney ve optimizasyon için uygun bir zemin sunduğuna inanıyor. Yalnızca anot tasarımı bile araştırma ve daha ileri geliştirmeler için sayısız fırsat sunuyor.
Bir fizikçi, bilimsel bir sanatçı ile bir mühendis arasında bir yerdedir.
Dr. Anja Fritzler, X-ray Tüpleri Baş Uzmanı, Siemens Healthineers
Fritzler, görevi kapsamında, Siemens Healthineers'ın X-ray tüplerinin sürekli inovasyonunu ve iyileştirilmesini sürdürmek amacıyla kurduğu Yeni Nesil Tüp Teknolojisi (NGTT) projesine liderlik ediyor: "Bu proje, teknolojiyi sürekli olarak ileriye taşımamızı sağlamaya yardımcı oluyor," diye açıklıyor Fritzler.
Fritzler'in X-ray Tüpü Geliştirme Alanındaki Buluşları ve Patentleri
Fritzler, X-ray ve tıp teknolojisi alanında bugüne kadar yaklaşık 75 buluşa imza attı. Siemens Healthineers, değerli fikirleri belirlemek ve bunları en önemli pazarlarda intihale karşı stratejik olarak korumak için mucitlerle yakın iş birliği içinde çalışan bir patent vekilleri ekibine sahiptir. Bu süreç, buluş için koruma talep edilen ülkelerde patent başvurusunda bulunmayı içerir. Fritzler ile yapılan iş birliği sonucunda bugüne kadar çeşitli ülkelerde 80 aktif patent başvurusu yapılmış ve bunların 40'tan fazlası tescil edilmiştir. Siemens Healthineers, toplamda yaklaşık 16.000'i tescilli patent olmak üzere yaklaşık 25.000 teknik mülkiyet hakkına sahiptir.
Bu alandaki tüm araştırmaların amacı, hastalar ve sağlık personeli için tıbbi görüntülemede görüntü kalitesini sürekli olarak iyileştirmektir. Radyasyon maruziyetini en aza indirmek de en önemli önceliklerden biridir.
Peki X-ray tüplerinin geliştirilmesinde karşılaşılan zorluklar nelerdir? Fritzler, "Örneğin, BT tarayıcıları gibi uygulamalarda kullanılan döner zarflı sistemler için döner anotlu tüplerin geliştirilmesiyle ilgili olarak odak dışı radyasyon bir sorundur," diyor.
Odak Dışı Radyasyon Sorunu
Odak dışı radyasyon, anot odak noktasının dışından kaynaklanan, bir tür saçılma olan istenmeyen bir X-ray radyasyonu biçimidir. Odak noktası, elektron demetinin anoda çarpması ve gerekli X-ışınlarını üretmesi hedeflenen noktadır. Ancak, katottan yayılan elektronların bir kısmı odak noktasında saçılarak anodun veya tüp muhafazasının diğer kısımlarına çarpar ve burada "frenleme radyasyonu" olarak bilinen Bremsstrahlung şeklinde odak dışı radyasyon üretir.
Fritzler, odak dışı radyasyonun tanımlanmış odak noktasından gelmemesi nedeniyle, tıbbi görüntüde "bulaşmaya" - yani bulanıklığa ve kontrast azalmasına - neden olabilen yanıltıcı görüntü bilgisine yol açtığını açıklıyor. Ayrıca, herhangi bir tanısal fayda sağlamadan hastanın maruz kaldığı toplam radyasyon dozunu da artırır.
Fritzler ve ekibi, odak dışı radyasyonu azaltmak için özel anot yapılarını araştırmaktadır. Anot üzerindeki bu mikrometre boyutundaki mikroskobik yapılar, elektronların odak noktasındaki yolunu değiştirebilmekte ve onları daha sistematik bir şekilde yeniden yönlendirmeye yardımcı olmaktadır.
Fritzler, bunun istenmeyen odak dışı radyasyonu azalttığını ve elektron başına foton verimini artırdığını açıklıyor. Sonuç olarak ortaya çıkan görüntü kalitesindeki iyileşme, daha doğru teşhisleri ve daha iyi tedaviyi kolaylaştırarak hem hastalara hem de sağlık personeline fayda sağlayabilir.
Fritzler ve ekibi, yapılandırılmış anot fikrini Ürün Geliştirme birimiyle yakın iş birliği içinde geliştirmektedir. Teknoloji şu anda dördüncü olgunluk seviyesine ulaşmıştır, bu da yakın zamanda gerçek ürünlerde kullanıma hazır olacağı anlamına gelmektedir.
Sürdürülebilirlik: X-ray Tüpü Geliştirmede de Esas
Sürdürülebilirlik, X-ray tüpü geliştirmede bir diğer önemli zorluğu teşkil etmektedir. Fritzler ve ekibi, cam ve metali daha sonra tekrar ayrılabilecek şekilde birleştirmeye yönelik teknikler araştırmaktadır. Esasen metali cama kaynaştırmaya dayanan geleneksel yöntem geri döndürülemez olduğundan, bu değerli malzemelerin yeniden kullanılmasını engellemektedir.
Araştırmacılar ayrıca X-ray tüplerinde kobalt gibi nadir malzemelerin kullanımını en aza indirmenin yollarını da araştırıyorlar. Bu alandaki ilerleme sadece kıt kaynakların korunmasına yardımcı olmakla kalmıyor, aynı zamanda (boyut, tasarım ve malzeme kombinasyonuna bağlı olarak) tek bir X-ray tüpünün on binlerce avroya mal olabildiği düşünüldüğünde önemli bir maliyet tasarrufu da sağlıyor.
Fritzler, X-ray tüpleri alanının daha da geliştirilmek için hala çok önemli bir potansiyel barındırdığını söylüyor. Gelecekte heyecan verici araştırmalar beklediği alanlardan biri, kimyasal elementleri X-ray radyasyonu altındaki spesifik floresanslarını ölçerek etkili bir şekilde görünür kılan bir teknoloji olan X-ray floresan görüntülemedir.
X-ray Işınları Altında Floresan Yayan Nanoparçacıklar
X-ray floresan görüntüleme teknolojisinin uygulamaları arasında, işaretleyici olarak özel nanoparçacıklar kullanılarak tümörlerin görünür hale getirilmesi yer almaktadır. Nanoparçacıklar vücuttaki hedef yapılara bağlanır ve X-ray radyasyonu altında floresan yaymaya başlar. Fritzler, X-ray floresan görüntülemenin avantajlarının, süreçleri anlık olarak gözlemlemek için sunduğu ilginç olanakları içerdiğini açıklıyor. Örneğin, tümör hücreleri veya farmasötikler doğrudan canlı organizmada izlenerek, yayılımları ve birikimleri hakkında derinlemesine bilgiler elde edilebilir.