تعريف التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني

التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني أو فحص الحيوانات الأليفة، لاختصارها في اللغة الإنجليزية ، هي تقنية تشخيصية غير جراحية تنتمي إلى الطب النووي. توفر الصور التي تم الحصول عليها في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني معلومات عن نشاط واستقلاب أنسجة معينة في جسم الإنسان.

تحتوي المادة المضادة على العديد من التطبيقات الممكنة بسبب الكمية الكبيرة من الطاقة التي تطلقها عند التفاعل مع مادة عادية. أحد التطبيقات التي تمتلكها المادة المضادة حاليًا هو الحصول على صور تشخيصية لجسم الإنسان. يستخدم التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني البوزيترونات ، وهي الجسيمات المضادة للإلكترونات ، لتحقيق هذا الهدف.

تفاعل المادة والمادة المضادة

طريقة بسيطة لفهم الفرق بين المادة والمادة المضادة هي كما يلي: الأولى مصنوعة من الجسيمات والأخيرة مصنوعة من الجسيمات المضادة. حسنًا ، لكن ما هو الجسيم المضاد؟ إنه نوع من الجسيمات له نفس كتلة نظيره ، ولكن بعض خصائصه ، مثل شحنته الكهربائية ، معكوسة.

لنفكر ، على سبيل المثال ، في البوزيترون ، وهو الجسيم المضاد للإلكترون. البوزيترون له نفس كتلة الإلكترون ، لكن شحنته الكهربائية موجبة ، على الرغم من أن حجمه يساوي حجم الإلكترون. الشحنة الكهربائية للإلكترون هي -e≈-1.6 × 10

^-19 C والشحنة الكهربائية للبوزيترون هي + e = + 1.6 × 10^-19.

عندما يلتقي جسيم مع جسيم مضاد ، فإنهما يقضيان على بعضهما البعض. في هذه العملية ، يتم توليد الطاقة وزوج من الفوتونات التي ، عند توليدها ، تنتقل في اتجاهين متعاكسين.

و^–+ ه⁺→ γ + γ (511 كيلو فولت)

الطاقة المنبعثة من عمليات الإبادة هذه هائلة ، وهذا جعل المادة المضادة مرشحًا مثاليًا لاستخدامها كمصدر للطاقة في المستقبل. ومع ذلك ، فإن إنتاج المادة المضادة أمر صعب للغاية ومكلف للغاية ، لذلك نحن بعيدون عن القدرة على استخدامها كمصدر للطاقة. ما يمكننا فعله حاليًا هو استخدام إبادة الجسيمات المضادة للجسيمات للحصول على صور لجسم الإنسان.

كيف يعمل التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني؟

يستفيد مسح PET بشكل أساسي من الفوتونات التي تم إطلاقها في فناء الإلكترونات والبوزيترونات لتوليد صور لأنسجة معينة. Fluor-18 هو نظير مشع يتحلل إشعاعيًا عبر β-decay⁺ لإحداث نظير مستقر لـ Oxygen-18. في هذا النوع من الاضمحلال ، يتحلل البروتون إشعاعيًا لينتج نيوترونًا وبوزيترونًا ونيوترينوًا إلكترونيًا.

ص⁺→ ن + هـ⁺+ν_و

في حالة فلور -18 يبدو الاضمحلال الإشعاعي كما يلي:

¹⁸F →¹⁸س + ه⁺+ν_و

فلور -18 قادر على الارتباط بجزيء الجلوكوز عن طريق استبدال مجموعة الهيدروكسيل عليه. ينتج عن دمج فلور -18 في الجلوكوز مركب يسمى فلوروديوكسي جلوكوز (FDG).

تبدأ دراسة PET Scan بإدخال عينة FDG في المريض عن طريق الوريد. يتم توزيع FDG في جميع أنحاء الجسم من خلال مجرى الدم. الجلوكوز هو المصدر الرئيسي للطاقة لخلايانا ، لذلك يبدأون في استقلاب FDG كما لو كان الجلوكوز الطبيعي.

بمجرد دخول الخلايا ، تتحلل النظائر المشعة Fluor-18 المدمجة في جزيئات FDG بشكل إشعاعي وتصدر البوزيترونات. تتلاشى البوزيترونات بسرعة مع الإلكترونات من حولها ، وتولد أزواجًا من الفوتونات التي تنتقل في اتجاهين متعاكسين. بمساعدة بعض الكواشف الموضوعة حول المريض ، يتم جمع كل أزواج الفوتونات الناتجة عن عمليات الإبادة المذكورة وتحديد الأماكن التي حدثت فيها.

ما هي المعلومات التي توفرها لنا الصور بواسطة PET Scan؟

تُظهر الصور التي تم الحصول عليها في مسح PET تلك المواقع التي كان هناك تدهور أكبر في FDG ، أي حيث كان هناك استهلاك أكبر للطاقة من قبل الخلايا. تُستخدم هذه الصور المسبقة لإجراء تقييمات استقلابية لأنسجة معينة ولتكون قادرة على تحديد أدائها. على سبيل المثال ، إذا بدت بعض الأنسجة التي نعرف أنها تستهلك الكثير من الطاقة متوهجة بشكل خافت على صورة مسح ضوئي PET ، فقد يشير ذلك إلى وجود خطأ في هذا النسيج.

من الأشياء التي تستهلك أكبر قدر من الطاقة عندما تكون في الجسم الأورام السرطانية. الخلايا السرطانية هي الخلايا التي تنقسم بمعدل مرتفع دون حسيب ولا رقيب. تتطلب عملية انقسام الخلايا استهلاكًا أعلى للطاقة ، لذلك من المتوقع أن تستهلك الأورام السرطانية قدرًا كبيرًا من الطاقة.

يمكن أن تعطي الصور بواسطة التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني إشارات إلى تلك الأماكن التي يمكن أن يوجد فيها الورم خبيثة لأنها تبدو أكثر إشراقًا مما يشير إلى وجود استهلاك أكبر للطاقة فيها مناطق.

على الرغم من استخدام النظائر المشعة والمادة المضادة في دراسة PET Scan ، إلا أن جرعة الإشعاع الذي يستقبله المريض منخفض جدًا ويتم إزالة التتبع الإشعاعي في النهاية من جسم.