PET-skanningsdefinisjon

Positron emisjonstomografi eller kjæledyrskanning, for sitt akronym på engelsk, er en ikke-invasiv diagnostisk teknikk som tilhører nukleærmedisin. Bildene oppnådd i PET-skanningen gir informasjon om aktiviteten og metabolismen til visse vev i menneskekroppen.

Antimaterie har mange mulige bruksområder på grunn av den store mengden energi den frigjør når den reagerer med vanlig materie. En av applikasjonene som antimaterie har for tiden, er å skaffe diagnostiske bilder av menneskekroppen. PET Scan bruker positroner, som er antipartikler av elektroner, for å nå dette målet.

Materie og antimateriereaksjon

En enkel måte å forstå forskjellen mellom materie og antimaterie på er som følger: Førstnevnte er laget av partikler og sistnevnte er laget av antipartikler. Vel, men hva er en antipartikkel? Det er en type partikkel som har samme masse som sin analoge, men noen av egenskapene, for eksempel dens elektriske ladning, er reversert.

La oss for eksempel tenke på positronet, som er antipartikkelen til elektronet. Et positron har samme masse som et elektron, men dens elektriske ladning er positiv, selv om størrelsen er lik elektronets. Den elektriske ladningen til elektronet er -e≈-1,6×10

^-19 C og den elektriske ladningen til positronet er +e=+1,6×10^-19.

Når en partikkel og en antipartikkel møtes, utsletter de hverandre. I denne prosessen genereres energi og et par fotoner som, når de genereres, beveger seg i motsatte retninger.

og^–+e⁺→γ+γ (511 keV)

Energien som frigjøres i disse utslettelsene er enorm, dette har gjort antimaterie til en ideell kandidat for bruk som strømkilde i fremtiden. Å produsere antimaterie er imidlertid svært vanskelig og veldig dyrt, så vi er langt fra å kunne bruke det som energikilde. Det vi for øyeblikket kan gjøre er å bruke partikkel-antipartikkelutslettelse for å få bilder av menneskekroppen.

Hvordan fungerer PET-skanningen?

PET-skanningen utnytter i utgangspunktet fotonene som frigjøres i utslettelse av elektroner og positroner for å generere bilder av visse vev. Fluor-18 er en radioisotop som forfaller radioaktivt via β-forfall⁺ for å gi opphav til en stabil isotop av oksygen-18. Ved denne typen henfall forfaller et proton radioaktivt for å produsere et nøytron, et positron og et elektronnøytrino.

s⁺→n+e⁺+ν_og

Når det gjelder Fluor-18, ser det radioaktive forfallet slik ut:

¹⁸F→¹⁸o+e⁺+ν_og

Fluor-18 er i stand til å binde seg til et glukosemolekyl ved å erstatte en hydroksylgruppe på det. Denne inkorporeringen av Fluor-18 i glukose resulterer i en forbindelse som kalles Fluorodeoxyglucose (FDG).

En PET Scan-studie begynner med å introdusere en FDG-prøve i pasienten intravenøst. FDG distribueres i hele kroppen gjennom blodet. Glukose er hovedkilden til energi for cellene våre, så de begynner å metabolisere FDG som om det var normal glukose.

Når de er inne i cellene, forfaller Fluor-18-radioisotopene som er inkorporert i FDG-molekylene radioaktivt og sender ut positroner. Positroner utslettes raskt med elektronene rundt dem, og genererer fotonerpar som beveger seg i motsatte retninger. Ved hjelp av noen detektorer som er plassert rundt pasienten, samles alle fotonparene som er et resultat av nevnte utslettelse og kartlegges stedene der de skjedde.

Hvilken informasjon gir bildene fra PET Scan oss?

Bildene som ble oppnådd i PET-skanningen viser de stedene hvor det var større nedbrytning av FDG, det vil si hvor det var større energiforbruk av cellene. Disse a priori-bildene brukes til å gjøre metabolske evalueringer av visse vev og for å kunne bestemme hvordan de fungerer. For eksempel, hvis noe vev som vi vet bruker mye energi, ser svakt glødende ut på et PET Scan-bilde, kan det tyde på en feil i det vevet.

En av tingene som bruker mest energi når man er i kroppen er kreftsvulster. Kreftceller er celler som deler seg ukontrollert med høy hastighet. Prosessen med celledeling krever et høyere energiforbruk, derfor er det å forvente at kreftsvulster bruker mye energi.

Bildene til PET Scan kan gi indikasjoner på de stedene hvor en svulst kan eksistere ondartede fordi de virker lysere, noe som indikerer at det var et større energiforbruk i nevnte soner.

Selv om radioisotop og antimaterie brukes i PET Scan-studien, er dosen av stråling mottatt av pasienten er svært lav, og det radioaktive sporstoffet fjernes til slutt fra kropp.