Definicija PET skeniranja

Pozitronska emisijska tomografija ili skeniranje kućnih ljubimaca, po skraćenici na engleskom jeziku, je neinvazivna dijagnostička tehnika koja pripada nuklearnoj medicini. Slike dobivene PET skeniranjem daju informacije o aktivnosti i metabolizmu pojedinih tkiva ljudskog tijela.

Antimaterija ima mnogo mogućih primjena zbog velike količine energije koju oslobađa kada reagira s običnom materijom. Jedna od primjena koju antimaterija trenutno ima je dobivanje dijagnostičkih slika ljudskog tijela. PET skeniranje koristi pozitrone, koji su antičestice elektrona, za postizanje ovog cilja.

Reakcija materije i antimaterije

Jednostavan način za razumijevanje razlike između materije i antimaterije je sljedeći: prva je napravljena od čestica, a druga je napravljena od antičestica. Dobro, ali što je antičestica? To je vrsta čestice koja ima istu masu kao i svoj analog, ali neka su joj svojstva, poput električnog naboja, obrnuta.

Razmislimo, na primjer, o pozitronu, koji je antičestica elektrona. Pozitron ima istu masu kao i elektron, ali je njegov električni naboj pozitivan, iako mu je veličina jednaka onom elektrona. Električni naboj elektrona je -e≈-1,6×10

^-19 C, a električni naboj pozitrona je +e=+1,6×10^-19.

Kada se čestica i antičestica sretnu, one se međusobno poništavaju. U tom procesu nastaje energija i par fotona koji, kada se generiraju, putuju u suprotnim smjerovima.

i^–+e⁺→γ+γ (511 keV)

Energija oslobođena u tim anihilacijama je golema, što je učinilo antimateriju idealnim kandidatom za korištenje kao izvor energije u budućnosti. Međutim, proizvodnja antimaterije je vrlo teška i vrlo skupa, pa smo daleko od toga da je možemo koristiti kao izvor energije. Ono što trenutno možemo učiniti je koristiti anihilacije čestica-antičestica za dobivanje slika ljudskog tijela.

Kako radi PET skeniranje?

PET skeniranje u osnovi iskorištava fotone koji se oslobađaju u anihilaciji elektrona i pozitrona za generiranje slika određenih tkiva. Fluor-18 je radioizotop koji se radioaktivno raspada putem β-raspada⁺ da bi se dobio stabilni izotop kisika-18. U ovoj vrsti raspada, proton se radioaktivno raspada i proizvodi neutron, pozitron i elektronski neutrino.

str⁺→n+e⁺+ν_i

U slučaju Fluor-18 radioaktivni raspad izgleda ovako:

¹⁸F→¹⁸o+e⁺+ν_i

Fluor-18 se može vezati na molekulu glukoze zamjenom hidroksilne skupine na njoj. Ova ugradnja fluora-18 u glukozu rezultira spojem koji se zove fluorodeoksiglukoza (FDG).

Studija PET skeniranja započinje intravenskim uvođenjem FDG uzorka u pacijenta. FDG se krvotokom distribuira po cijelom tijelu. Glukoza je glavni izvor energije za naše stanice, pa one počinju metabolizirati FDG kao da je normalna glukoza.

Jednom kada uđu u stanice, radioizotopi Fluor-18 ugrađeni u molekule FDG radioaktivno se raspadaju i emitiraju pozitrone. Pozitroni brzo anihiliraju s elektronima oko sebe, generirajući parove fotona koji putuju u suprotnim smjerovima. Uz pomoć nekih detektora koji se postavljaju oko pacijenta prikupljaju se svi parovi fotona koji nastaju navedenim anihilacijama i mapiraju se mjesta gdje su se dogodile.

Koje informacije nam pružaju slike napravljene PET skeniranjem?

Slike dobivene PET skeniranjem pokazuju ona mjesta gdje je došlo do veće razgradnje FDG-a, odnosno gdje je došlo do veće potrošnje energije stanica. Ove a priori slike koriste se za izradu metaboličkih procjena određenih tkiva i za određivanje njihovog funkcioniranja. Na primjer, ako neko tkivo za koje znamo da troši puno energije izgleda slabo svijetleće na slici PET skeniranja, to može ukazivati ​​na grešku u tom tkivu.

Jedna od stvari koje troše najviše energije kada su u tijelu su kancerogeni tumori. Stanice raka su stanice koje se nekontrolirano dijele velikom brzinom. Proces diobe stanica zahtijeva veći utrošak energije, stoga je za očekivati ​​da kancerogeni tumori troše puno energije.

Slike PET skeniranjem mogu dati naznake mjesta gdje bi tumor mogao postojati zloćudni jer izgledaju svjetlije što ukazuje da je došlo do veće potrošnje energije u navedenom zonama.

Iako se radioizotop i antimaterija koriste u studiji PET skeniranja, doza od zračenje koje prima pacijent je vrlo nisko i radioaktivni tragač se na kraju uklanja iz tijelo.