Определение за PET сканиране

Позитронно-емисионна томография или сканиране на домашни любимци, за неговия акроним на английски, е неинвазивна диагностична техника, принадлежаща към нуклеарната медицина. Изображенията, получени при PET Scan, предоставят информация за активността и метаболизма на определени тъкани на човешкото тяло.

Антиматерията има много възможни приложения поради голямото количество енергия, която отделя при реакция с обикновена материя. Едно от приложенията, които антиматерията има в момента, е получаването на диагностични изображения на човешкото тяло. PET сканирането използва позитрони, които са античастиците на електроните, за да постигне тази цел.

Материя и реакция на антиматерия

Един прост начин да разберете разликата между материя и антиматерия е следният: първата е направена от частици, а втората е направена от античастици. Добре, но какво е античастица? Това е вид частица, която има същата маса като своя аналог, но някои от нейните свойства, като електрическия й заряд, са обърнати.

Нека помислим например за позитрона, който е античастицата на електрона. Позитронът има същата маса като електрона, но неговият електрически заряд е положителен, въпреки че големината му е равна на тази на електрона. Електрическият заряд на електрона е -e≈-1,6×10^-19 C и електрическият заряд на позитрона е +e=+1,6×10^-19.

Когато частица и античастица се срещнат, те се унищожават взаимно. В този процес се генерира енергия и двойка фотони, които, когато се генерират, пътуват в противоположни посоки.

и^–+e⁺→γ+γ (511 keV)

Енергията, освободена при тези анихилации, е огромна, това прави антиматерията идеален кандидат за използване като източник на енергия в бъдеще. Производството на антиматерия обаче е много трудно и много скъпо, така че сме далеч от възможността да я използваме като източник на енергия. Това, което можем да направим в момента, е да използваме анихилации на частици-античастици, за да получим изображения на човешкото тяло.

Как работи PET сканирането?

PET сканирането основно се възползва от фотоните, освободени при анихилациите на електрони и позитрони, за да генерира изображения на определени тъкани. Флуор-18 е радиоизотоп, който се разпада радиоактивно чрез β-разпадане⁺ за да се получи стабилен изотоп на кислород-18. При този тип разпад протонът се разпада радиоактивно, за да произведе неутрон, позитрон и електронно неутрино.

стр⁺→n+e⁺+ν_и

В случая на флуор-18 радиоактивният разпад изглежда така:

¹⁸F→¹⁸о+е⁺+ν_и

Fluor-18 е способен да се свързва с глюкозна молекула чрез заместване на хидроксилна група върху нея. Това включване на Fluor-18 в глюкозата води до съединение, наречено Fluorodeoxyglucose (FDG).

Изследването с PET сканиране започва с въвеждане на FDG проба в пациента интравенозно. FDG се разпределя в тялото чрез кръвния поток. Глюкозата е основният източник на енергия за нашите клетки, така че те започват да метаболизират FDG, сякаш е нормална глюкоза.

Веднъж попаднали в клетките, радиоизотопите Fluor-18, включени в молекулите на FDG, се разпадат радиоактивно и излъчват позитрони. Позитроните бързо се анихилират с електроните около тях, генерирайки двойки фотони, които пътуват в противоположни посоки. С помощта на някои детектори, които се поставят около пациента, всички двойки фотони, произтичащи от споменатите анихилации, се събират и местата, където са се случили, се картографират.

Каква информация ни предоставят изображенията от PET Scan?

Изображенията, получени при PET сканирането, показват тези места, където е имало по-голямо разграждане на FDG, тоест, където е имало по-голяма консумация на енергия от клетките. Тези априорни изображения се използват за извършване на метаболитни оценки на определени тъкани и за определяне на тяхното функциониране. Например, ако някаква тъкан, за която знаем, че консумира много енергия, изглежда слабо светеща на изображение от PET сканиране, това може да означава повреда в тази тъкан.

Едно от нещата, които консумират най-много енергия, когато са в тялото, са раковите тумори. Раковите клетки са клетки, които се делят неконтролируемо с висока скорост. Процесът на клетъчно делене изисква по-висока консумация на енергия, поради което може да се очаква, че раковите тумори използват много енергия.

Изображенията от PET Scan могат да дадат индикации за местата, където може да има тумор злокачествени, защото изглеждат по-ярки, което показва, че има по-голяма консумация на енергия в казаното зони.

Въпреки че радиоизотоп и антиматерия се използват в изследването на PET Scan, дозата на радиацията, получена от пациента, е много ниска и радиоактивният маркер в крайна сметка се отстранява от тяло.