Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi veya Fransızca adı olan Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire'in kısaltmasıyla CERN, İsviçre ve Fransa sınırında yer alan, dünyanın en büyük parçacık fiziği laboratuvarını içeren bir araştırma kuruluşudur. 1954 yılında 12 ülkenin katılımıyla kurulmuş olan CERN'in 23 tam üyesi vardır. İsrail, Avrupa dışında yer alan tek tam üyedir. Türkiye, ortak üye statüsündedir.
Şekil 1 CERN projeleri (https://panoramas-outreach.cern.ch/index.html)
CERN, parçacık fiziği araştırmalarının yanı sıra sağlık teknolojileri alanında da önemli katkılarda bulunmaktadır. Temel bilimlerin sınırlarını zorlamasının ötesinde, CERN'de geliştirilen yüksek teknoloji ürünleri, kanser tedavisinden tıbbi görüntülemeye kadar çeşitli medikal uygulamalara da imza atmaktadır.
Medipix çipi bu alanda öne çıkan inovasyonlardan biridir. X-ışınları kullanarak yüksek çözünürlüklü ve yüksek kontrastlı görüntüler sağlayan bu dedektör teknolojisi, kanser teşhisinde büyük bir potansiyele sahiptir [1].
CERN ayrıca Timepix çipi üzerinde çalışmalar yürütmektedir. Bu çip, parçacıkların geldiği zamanı veya bir piksel içinde bıraktığı enerjiyi kaydedebilmektedir. Bu sayede, radyasyon seviyesi ve tipini belirlemede kullanılmaktadır. Bu teknoloji Uluslararası Uzay İstasyonu'nda radyasyon izleme gibi alanlarda da etkilidir [2].
Şekil 2. 1977'de CERN'de çekilen ilk PET görüntüsü, bir farenin iskeletini gösteriyor. Günümüz görsellerinin aksine, bu gerçekten dijitaldir; sayılardan oluşur. Her sayı, her noktada izotopun ne kadarının yayıldığını gösterir (Resim: CERN).
CERN'ün sağlık alanındaki çalışmalarından bir diğeri de Positron Emisyon Tomografisi cihazlarında kullanılan foton dedektörleridir. Bu cihazlar, kanser hücrelerinin vücutta nasıl yayıldığını gösteren detaylı görüntüler sağlar. Bu görüntüler, tedavi süreçlerinin daha etkin yönetilmesine olanak tanımaktadır [1].
Şekil 3. CERN-MEDICIS tıbbi araştırmalara yönelik robot izotop üretimi (Resim: Maximilien Brice/CERN).
2017 yılında faaliyete geçen CERN-MEDICIS tesisi, nükleer tıp alanında kullanılmak üzere yeni ve konvansiyonel olmayan radyonüklitlerin üretimine yönelik geliştirilmektedir. Bu tesis, kanser teşhisi ve tedavisinde kullanılmak üzere yüksek özgül aktiviteli radyoizotoplar üretmektedir. Bu radyoizotoplar, nükleer tıpta görüntüleme ve tedavi yöntemlerinde kullanılmaktadır [3].
Yenilikçi çalışmalara ek olarak CERN'ün kanser tedavisinde başka bir devrim niteliğindeki yeniliği de FLASH terapi yöntemidir. FLASH terapi, çok kısa sürelerde yüksek dozda radyasyon sağlayarak sağlıklı dokulara zarar vermeden tümörleri hedeflemekte büyük bir potansiyele sahiptir [4].
Şekil 4. CERN'in karmaşık hızlandırıcı zincirindeki anomali teşhisinde kullanılan AI algoritmaları, inme gibi beyin patolojilerini tespit etme potansiyeline sahiptir (Resim: Getty Images aracılığıyla Gorodenkoff).
Sağlık sektöründe yapay zeka teknolojilerinin kullanımı artarken, CERN ve ortakları tarafından yürütülen TRUSTroke projesi, Federe Öğrenme teknolojisini kullanarak inme tahmini yapmayı amaçlamaktadır. Bu proje klinik ortamlarda mahremiyeti koruyan makine öğrenmesi modellerinin geliştirilmesini sağlamaktadır [5].
CERN, süperiletkenlik teknolojisi konusunda önemli ilerlemeler kaydetmiştir. Bu ilerlemeler özellikle Manyetik Rezonans Görüntüleme ve Nükleer Manyetik Rezonans teknolojilerinde süperiletken uygulamaların geliştirilmesinde büyük rol oynamıştır. CERN’deki süperiletken mıknatıslar, yüksek alan gücü ve istikrar sağlayarak medikal görüntüleme sistemlerinde yüksek derece doğrulukta ve detaylı görüntüler elde etmeyi sağlamaktadır [7]. Özellikle, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı kullanılarak geliştirilen süperiletken teknolojiler sayesinde kanser teşhisi ve tedavisinde kullanılan moleküler görüntüleme yöntemleri daha da ileri taşınmıştır. Manyetik Rezonans Spektroskopisi gibi teknikler, CERN’deki süperiletken mıknatıslar sayesinde, tümörlerin ve diğer patolojik yapıların çok daha hassas bir şekilde tespit edilmesini sağlamıştır. Bu teknolojik ilerlemeler, özellikle metabolik değişiklikleri erken aşamada saptayarak, hastalığın teşhis ve izlenmesinde devrim yaratan yöntemlerin geliştirilmesinde öncü olmaktadır [6].
Bu çalışmalar, CERN'ün sadece temel parçacık fizik araştırmalarıyla değil, aynı zamanda sağlık bilimlerinde devrim yaratarak insanlığa hizmet ettiğini göstermektedir. Bu sayede CERN, modern tıbbın yüzünü değiştirecek yeni tedavi yöntemlerinin geliştirilmesine zemin hazırlamaktadır.
Referanslar:
[1] D. M. Antonio, "Accelerating Innovation with CERN," Transfer Technológií Bulletin, no. 1, pp. 12-18, 2020.
[2] R. Ballabriga, M. Campbell, and X. Llopart, "Asic developments for radiation imaging applications: The medipix and timepix family," Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, vol. 878, pp. 10-23, 2018.
[3] C. Duchemin et al., "CERN-MEDICIS: A review since commissioning in 2017," Frontiers in medicine, vol. 8, p. 693682, 2021.
[4] J. Bourhis et al., "Treatment of a first patient with FLASH-radiotherapy," Radiotherapy and oncology, vol. 139, pp. 18-22, 2019.
[5] A. Boiano et al., "A Secure and Trustworthy Network Architecture for Federated Learning Healthcare Applications," arXiv preprint arXiv:2404.11698, 2024.
[6] H. Alireza et al., "CERN Large Hadron Collider (LHC) Radiation Source for Magnetic Resonance Biospectroscopy in Metabolic and Molecular Imaging and Diagnosis of Cancer," Journal of New Developments in Chemistry, vol. 3, no. 4, pp. 29-50, 2022.
[7] R. Flükiger, "European Organization For Nuclear Research CERN-Accelerators and Technology Sector," Reviews of Accelerator Science and Technology, vol. 5, pp. 1-23, 2012.
Comments