הגדרת סריקת PET

טומוגרפיה פליטת פוזיטרון או סריקת PET, ראשי התיבות באנגלית, היא טכניקת אבחון לא פולשנית השייכת לרפואה גרעינית. התמונות שהתקבלו ב-PET Scan מספקות מידע על הפעילות והמטבוליזם של רקמות מסוימות בגוף האדם.

לאנטי-חומר יש יישומים אפשריים רבים בשל כמות האנרגיה הגדולה שהוא משחרר כשהוא מגיב עם חומר רגיל. אחד היישומים שיש לאנטי-חומר כיום הוא השגת תמונות אבחון של גוף האדם. ה-PET Scan משתמש בפוזיטרונים, שהם אנטי-חלקיקים של אלקטרונים, כדי להשיג מטרה זו.

חומר ותגובת אנטי חומר

דרך פשוטה להבין את ההבדל בין חומר לאנטי-חומר היא כדלקמן: הראשון עשוי מחלקיקים והשני עשוי מאנטי-חלקיקים. ובכן, אבל מה זה אנטי-חלקיק? זהו סוג של חלקיק בעל מסה זהה לאנלוג שלו, אך חלק מתכונותיו, כגון המטען החשמלי שלו, הפוכות.

הבה נחשוב, למשל, על הפוזיטרון, שהוא האנטי-חלקיק של האלקטרון. לפוזיטרון יש מסה זהה לאלקטרון, אבל המטען החשמלי שלו חיובי, למרות שגודלו שווה לזה של האלקטרון. המטען החשמלי של האלקטרון הוא -e≈-1.6×10^-19 C והמטען החשמלי של הפוזיטרון הוא +e=+1.6×10^-19.

כאשר חלקיק ואנטי-חלקיק נפגשים, הם מחסלים זה את זה. בתהליך זה נוצרת אנרגיה וזוג פוטונים אשר, כאשר הם נוצרים, נעים בכיוונים מנוגדים.

ו^–+ה⁺→γ+γ (511 keV)

האנרגיה המשתחררת בהשמדה אלו היא עצומה, זה הפך את האנטי-חומר למועמד אידיאלי לשימוש כמקור כוח בעתיד. עם זאת, ייצור אנטי-חומר קשה מאוד ויקר מאוד, ולכן אנו רחוקים מלהיות מסוגלים להשתמש בו כמקור אנרגיה. מה שאנחנו יכולים לעשות כרגע הוא להשתמש בהשמדת חלקיקים-אנטי-חלקיקים כדי להשיג תמונות של גוף האדם.

כיצד פועלת סריקת ה-PET?

סריקת ה-PET בעצם מנצלת את הפוטונים המשתחררים בהשמדה של אלקטרונים ופוזיטרונים כדי ליצור תמונות של רקמות מסוימות. פלואור-18 הוא רדיואיזוטופ שמתפרק באופן רדיואקטיבי באמצעות ריקבון β⁺ להוליד איזוטופ יציב של חמצן-18. בסוג זה של ריקבון, פרוטון מתפרק באופן רדיואקטיבי כדי לייצר נויטרון, פוזיטרון וניטרינו אלקטרונים.

ע⁺→n+e⁺+ν_ו

במקרה של פלואור-18 ההתפרקות הרדיואקטיבית נראית כך:

¹⁸F→¹⁸o+e⁺+ν_ו

פלואור-18 מסוגל להיקשר למולקולת גלוקוז על ידי החלפת קבוצת הידרוקסיל עליה. שילוב זה של פלואור-18 בגלוקוז מביא לתרכובת הנקראת פלואורודאוקסיגלוקוז (FDG).

מחקר PET Scan מתחיל בהחדרת דגימת FDG למטופל דרך הווריד. FDG מופץ בכל הגוף דרך זרם הדם. גלוקוז הוא מקור האנרגיה העיקרי עבור התאים שלנו, ולכן הם מתחילים לבצע חילוף חומרים של FDG כאילו היה גלוקוז רגיל.

ברגע שנכנסו לתאים, הרדיואיזוטופים של Fluor-18 המשולבים במולקולות ה-FDG מתפוררים באופן רדיואקטיבי ופולטים פוזיטרונים. פוזיטרונים מתכלים במהירות עם האלקטרונים סביבם, ומייצרים זוגות של פוטונים שנעים בכיוונים מנוגדים. בעזרת כמה גלאים שממוקמים סביב החולה, נאספים כל זוגות הפוטונים הנובעים מההשמדה האמורה וממפים את המקומות שבהם הם התרחשו.

איזה מידע מספקות לנו התמונות של PET Scan?

התמונות שהתקבלו ב-PET Scan מציגות את אותם אתרים שבהם הייתה השפלה גדולה יותר של FDG, כלומר, שבהם הייתה צריכת אנרגיה גדולה יותר על ידי התאים. תמונות אפריוריות אלו משמשות לביצוע הערכות מטבוליות של רקמות מסוימות וכדי להיות מסוגלים לקבוע את תפקודן. לדוגמה, אם רקמה כלשהי שאנו יודעים שצורכת הרבה אנרגיה נראית זוהרת עמומה על תמונת PET Scan, זה יכול להצביע על תקלה ברקמה זו.

אחד הדברים שצורכים הכי הרבה אנרגיה בגוף הם גידולים סרטניים. תאים סרטניים הם תאים שמתחלקים ללא שליטה בקצב גבוה. תהליך חלוקת התאים דורש צריכת אנרגיה גבוהה יותר, לכן יש לצפות שגידולים סרטניים צורכים הרבה אנרגיה.

התמונות של PET Scan יכולות לתת אינדיקציות לאותם מקומות שבהם יכול להתקיים גידול ממאירים מכיוון שהם נראים בהירים יותר, מה שמעיד על צריכת אנרגיה גדולה יותר אזורים.

למרות רדיואיזוטופ ואנטי-חומר משמשים במחקר PET Scan, המינון של הקרינה המתקבלת על ידי המטופל נמוכה מאוד והנותב הרדיואקטיבי מוסר בסופו של דבר גוּף.