PET-skannauksen määritelmä

Positroniemissiotomografia tai lemmikkieläinten skannaus, sen lyhenne englanniksi, on ei-invasiivinen diagnostinen tekniikka, joka kuuluu isotooppilääketieteeseen. PET-skannauksella saadut kuvat antavat tietoa ihmiskehon tiettyjen kudosten toiminnasta ja aineenvaihdunnasta.

Antimaterialla on monia käyttökohteita, koska se vapauttaa suuren energiamäärän reagoidessaan tavallisen aineen kanssa. Yksi antimateriaalin nykyisistä sovelluksista on diagnostisten kuvien saaminen ihmiskehosta. PET-skannaus käyttää positroneja, jotka ovat elektronien antihiukkasia, tämän tavoitteen saavuttamiseksi.

Aine ja antimateriaali reaktio

Yksinkertainen tapa ymmärtää ero aineen ja antiaineen välillä on seuraava: Ensimmäinen on valmistettu hiukkasista ja jälkimmäinen on valmistettu antihiukkasista. No, mutta mikä on antihiukkanen? Se on hiukkastyyppi, jolla on sama massa kuin sen analogilla, mutta jotkin sen ominaisuuksista, kuten sen sähkövaraus, ovat käänteisiä.

Ajatellaanpa esimerkiksi positronia, joka on elektronin antihiukkanen. Positronilla on sama massa kuin elektronilla, mutta sen sähkövaraus on positiivinen, vaikka sen suuruus on sama kuin elektronin. Elektronin sähkövaraus on -e≈-1,6×10

^-19 C ja positronin sähkövaraus on +e=+1,6×10^-19.

Kun hiukkanen ja antihiukkanen kohtaavat, ne tuhoavat toisensa. Tässä prosessissa syntyy energiaa ja fotonipari, jotka syntyessään kulkevat vastakkaisiin suuntiin.

ja^–+e⁺→γ+γ (511 keV)

Näissä tuhoutumisissa vapautuva energia on valtava, mikä on tehnyt antimateriaalista ihanteellisen ehdokkaan käytettäväksi voimanlähteenä tulevaisuudessa. Antimateriaalin tuottaminen on kuitenkin erittäin vaikeaa ja kallista, joten emme pysty käyttämään sitä energianlähteenä. Voimme tällä hetkellä käyttää hiukkasten vastaisia ​​tuhoamista kuvien saamiseksi ihmiskehosta.

Kuinka PET-skannaus toimii?

PET-skannaus hyödyntää periaatteessa elektronien ja positronien tuhoutumisessa vapautuvia fotoneja kuvien tuottamiseksi tietyistä kudoksista. Fluori-18 on radioisotooppi, joka hajoaa radioaktiivisesti β-hajoamisen kautta⁺ synnyttääkseen stabiilin happi-18-isotoopin. Tämäntyyppisessä hajoamisessa protoni hajoaa radioaktiivisesti muodostaen neutronin, positroni ja elektronineutrinon.

s⁺→n+e⁺+ν_ja

Fluor-18:n tapauksessa radioaktiivinen hajoaminen näyttää tältä:

¹⁸F→¹⁸o+e⁺+ν_ja

Fluori-18 pystyy sitoutumaan glukoosimolekyyliin korvaamalla siinä hydroksyyliryhmän. Tämä fluori-18:n sisällyttäminen glukoosiin johtaa yhdisteeseen nimeltä fluorodeoksiglukoosi (FDG).

PET-skannaustutkimus alkaa tuomalla FDG-näyte potilaaseen suonensisäisesti. FDG jakautuu koko kehoon verenkierron kautta. Glukoosi on solujemme tärkein energianlähde, joten ne alkavat metaboloida FDG: tä ikään kuin se olisi normaalia glukoosia.

Solujen sisällä FDG-molekyyleihin sisällytetyt Fluor-18-radioisotoopit hajoavat radioaktiivisesti ja lähettävät positroneja. Positronit tuhoutuvat nopeasti ympärillään olevien elektronien mukana, jolloin syntyy fotonipareja, jotka kulkevat vastakkaisiin suuntiin. Joidenkin potilaan ympärille sijoitettujen ilmaisimien avulla kerätään kaikki mainituista tuhoutumisesta syntyneet fotoniparit ja kartoitetaan paikat, joissa ne tapahtuivat.

Mitä tietoja PET Scanin kuvat tarjoavat meille?

PET-skannauksella saadut kuvat osoittavat ne paikat, joissa FDG: n hajoaminen oli suurempi, eli missä solujen energiankulutus oli suurempi. Näitä a priori kuvia käytetään tiettyjen kudosten aineenvaihdunnan arvioimiseen ja niiden toiminnan määrittämiseen. Jos esimerkiksi jokin kudos, jonka tiedämme kuluttavan paljon energiaa, näyttää himmeästi hehkuvan PET-skannauskuvassa, se voi olla merkki kyseisessä kudoksessa olevasta viasta.

Yksi niistä asioista, jotka kuluttavat eniten energiaa kehossa, ovat syöpäkasvaimet. Syöpäsolut ovat soluja, jotka jakautuvat hallitsemattomasti suurella nopeudella. Solunjakautumisprosessi vaatii suurempaa energiankulutusta, joten on odotettavissa, että syöpäkasvaimet kuluttavat paljon energiaa.

PET-skannauksen kuvat voivat antaa viitteitä paikoista, joissa kasvain voi olla pahanlaatuisia, koska ne näyttävät kirkkaammilta, mikä osoittaa, että energiankulutus oli suurempi vyöhykkeitä.

Vaikka PET-skannaustutkimuksessa käytetään radioisotooppia ja antimateriaalia, annos potilaan saama säteily on hyvin vähäistä ja radioaktiivinen merkkiaine poistetaan lopulta kehon.