Definice PET skenování

Pozitronová emisní tomografie popř skenování domácích zvířat, pro svůj akronym v angličtině, je neinvazivní diagnostická technika patřící do nukleární medicíny. Snímky získané v PET Scan poskytují informace o aktivitě a metabolismu určitých tkání lidského těla.

Antihmota má mnoho možných aplikací díky velkému množství energie, které uvolňuje při reakci s běžnou hmotou. Jednou z aplikací, kterou antihmota v současnosti má, je získávání diagnostických snímků lidského těla. PET Scan využívá k dosažení tohoto cíle pozitrony, což jsou antičástice elektronů.

Reakce hmoty a antihmoty

Jednoduchý způsob, jak pochopit rozdíl mezi hmotou a antihmotou, je následující: První je vyrobena z částic a druhá je vyrobena z antičástic. No, ale co je to antičástice? Je to typ částice, která má stejnou hmotnost jako její analog, ale některé její vlastnosti, jako je elektrický náboj, jsou obrácené.

Představme si například pozitron, což je antičástice elektronu. Pozitron má stejnou hmotnost jako elektron, ale jeho elektrický náboj je kladný, i když jeho velikost je stejná jako velikost elektronu. Elektrický náboj elektronu je -e≈-1,6×10

^-19 C a elektrický náboj pozitronu je +e=+1,6×10^-19.

Když se částice a antičástice setkají, navzájem se anihilují. V tomto procesu se generuje energie a pár fotonů, které se při generování pohybují v opačných směrech.

a^–+e⁺→γ+γ (511 keV)

Energie uvolněná při těchto anihilacích je obrovská, díky tomu je antihmota ideálním kandidátem pro použití jako zdroj energie v budoucnosti. Výroba antihmoty je však velmi obtížná a velmi nákladná, takže ji jako zdroj energie zdaleka neumíme využít. V současnosti můžeme použít anihilaci částic a antičástic k získání snímků lidského těla.

Jak funguje PET Scan?

PET Scan v zásadě využívá fotony uvolněné při anihilacích elektronů a pozitronů k vytváření obrazů určitých tkání. Fluor-18 je radioizotop, který se radioaktivně rozkládá prostřednictvím β-rozpadu⁺ aby vznikl stabilní izotop kyslíku-18. Při tomto typu rozpadu se proton rozpadá radioaktivně za vzniku neutronu, pozitronu a elektronového neutrina.

p⁺→n+e⁺+ν_a

V případě Fluor-18 vypadá radioaktivní rozpad takto:

¹⁸F→¹⁸o+e⁺+ν_a

Fluor-18 je schopen vázat se na molekulu glukózy tím, že na ní nahradí hydroxylovou skupinu. Toto začlenění Fluor-18 do glukózy vede ke sloučenině zvané Fluorodeoxyglukóza (FDG).

Studie PET Scan začíná intravenózním zavedením vzorku FDG do pacienta. FDG je distribuován do celého těla krevním řečištěm. Glukóza je hlavním zdrojem energie pro naše buňky, takže začnou metabolizovat FDG, jako by to byla normální glukóza.

Jakmile jsou radioizotopy Fluor-18 v buňkách začleněné do molekul FDG, radioaktivně se rozpadají a emitují pozitrony. Pozitrony rychle anihilují s elektrony kolem nich a vytvářejí páry fotonů, které se pohybují v opačných směrech. Pomocí některých detektorů, které jsou rozmístěny kolem pacienta, se shromažďují všechny páry fotonů pocházejících z uvedených anihilací a mapují se místa, kde k nim došlo.

Jaké informace nám poskytují snímky PET Scan?

Snímky získané v PET Scan ukazují ta místa, kde došlo k větší degradaci FDG, to znamená, kde byla vyšší spotřeba energie buňkami. Tyto apriorní snímky se používají k metabolickému hodnocení určitých tkání a ke stanovení jejich fungování. Pokud se například některá tkáň, o které víme, že spotřebovává hodně energie, jeví na snímku PET Scan matně zářící, mohlo by to znamenat chybu v této tkáni.

Jednou z věcí, které v těle spotřebovávají nejvíce energie, jsou rakovinné nádory. Rakovinné buňky jsou buňky, které se nekontrolovatelně dělí vysokou rychlostí. Proces buněčného dělení vyžaduje vyšší spotřebu energie, proto lze očekávat, že rakovinové nádory spotřebují hodně energie.

Snímky pomocí PET Scan mohou naznačit ta místa, kde by se mohl vyskytovat nádor zhoubné, protože se jeví jasnější, což naznačuje, že v řečeném byla větší spotřeba energie zóny.

Přestože se ve studii PET Scan používá radioizotop a antihmota, dávka o radiace přijatá pacientem je velmi nízká a radioaktivní indikátor je nakonec z ní odstraněn tělo.