Определение ПЭТ-сканирования

Позитронно-эмиссионная томография или сканирование питомца, по аббревиатуре на английском языке, является неинвазивным диагностическим методом, принадлежащим ядерной медицине. Изображения, полученные при ПЭТ-сканировании, предоставляют информацию об активности и метаболизме определенных тканей человеческого организма.

Антивещество имеет множество возможных применений из-за большого количества энергии, которое оно высвобождает при взаимодействии с обычным веществом. Одно из применений антиматерии в настоящее время — получение диагностических изображений человеческого тела. Для достижения этой цели в ПЭТ-сканировании используются позитроны, которые являются античастицами электронов.

Реакция вещества и антивещества

Простой способ понять разницу между материей и антиматерией состоит в следующем: первая состоит из частиц, а вторая — из античастиц. Хорошо, но что такое античастица? Это тип частицы, которая имеет ту же массу, что и ее аналог, но некоторые ее свойства, такие как электрический заряд, изменены на противоположные.

Давайте подумаем, например, о позитроне, античастице электрона. Позитрон имеет ту же массу, что и электрон, но его электрический заряд положительный, хотя его величина равна заряду электрона. Электрический заряд электрона равен -e≈-1,6×10^-19 C, а электрический заряд позитрона +e=+1,6×10^-19.

Когда частица и античастица встречаются, они аннигилируют друг друга. В этом процессе генерируется энергия и пара фотонов, которые при генерации движутся в противоположных направлениях.

и^–+е⁺→γ+γ (511 кэВ)

Энергия, высвобождаемая при этих аннигиляциях, огромна, что сделало антивещество идеальным кандидатом для использования в качестве источника энергии в будущем. Однако производить антивещество очень сложно и очень дорого, поэтому мы далеки от того, чтобы использовать его в качестве источника энергии. В настоящее время мы можем использовать аннигиляцию частиц и античастиц для получения изображений человеческого тела.

Как работает ПЭТ-сканирование?

ПЭТ-сканирование в основном использует фотоны, высвобождаемые при аннигиляции электронов и позитронов, для создания изображений определенных тканей. Fluor-18 - это радиоизотоп, который радиоактивно распадается в результате β-распада.⁺ с образованием стабильного изотопа кислорода-18. При этом типе распада протон радиоактивно распадается с образованием нейтрона, позитрона и электронного нейтрино.

п⁺→п+е⁺+ν_и

В случае Fluor-18 радиоактивный распад выглядит так:

¹⁸Ф→¹⁸о+е⁺+ν_и

Fluor-18 способен связываться с молекулой глюкозы, замещая в ней гидроксильную группу. Это включение Fluor-18 в глюкозу приводит к соединению под названием Fluorodeoxyglucose (FDG).

ПЭТ-сканирование начинается с внутривенного введения пациенту образца ФДГ. ФДГ распространяется по всему телу через кровоток. Глюкоза является основным источником энергии для наших клеток, поэтому они начинают метаболизировать ФДГ, как если бы это была обычная глюкоза.

Попав внутрь клеток, радиоизотопы Fluor-18, включенные в молекулы ФДГ, радиоактивно распадаются и испускают позитроны. Позитроны быстро аннигилируют с окружающими их электронами, создавая пары фотонов, движущихся в противоположных направлениях. С помощью нескольких детекторов, размещенных вокруг пациента, собираются все пары фотонов, образующихся в результате упомянутых аннигиляций, и наносятся на карту места, где они произошли.

Какую информацию дают нам изображения, полученные с помощью PET Scan?

На изображениях, полученных при ПЭТ-сканировании, видны те участки, где была большая деградация ФДГ, то есть где был больший расход энергии клетками. Эти априорные изображения используются для оценки метаболизма определенных тканей и определения их функционирования. Например, если какая-то ткань, которая, как мы знаем, потребляет много энергии, кажется тускло светящейся на изображении ПЭТ-сканирования, это может указывать на дефект в этой ткани.

Одной из вещей, которые потребляют больше всего энергии в организме, являются раковые опухоли. Раковые клетки — это клетки, которые бесконтрольно делятся с высокой скоростью. Процесс клеточного деления требует более высокого расхода энергии, поэтому следует ожидать, что раковые опухоли потребляют много энергии.

Изображения, полученные с помощью ПЭТ-сканирования, могут указать на те места, где может существовать опухоль. злокачественными, потому что они кажутся ярче, что указывает на большее потребление энергии в указанном зоны.

Хотя в исследовании ПЭТ-сканирования используются радиоизотопы и антиматерия, доза облучение, получаемое пациентом, очень низкое, и радиоактивный индикатор в конечном итоге удаляется из тело.