Definícia PET skenovania

Pozitrónová emisná tomografia resp pet scan, pre svoj akronym v angličtine, je neinvazívna diagnostická technika patriaca do nukleárnej medicíny. Snímky získané v PET Scan poskytujú informácie o aktivite a metabolizme určitých tkanív ľudského tela.

Antihmota má mnoho možných aplikácií vďaka veľkému množstvu energie, ktorú uvoľňuje pri reakcii s bežnou hmotou. Jednou z aplikácií, ktoré antihmota v súčasnosti má, je získavanie diagnostických snímok ľudského tela. PET Scan používa na dosiahnutie tohto cieľa pozitróny, ktoré sú antičasticami elektrónov.

Reakcia hmoty a antihmoty

Jednoduchý spôsob, ako pochopiť rozdiel medzi hmotou a antihmotou, je nasledujúci: Prvá sa skladá z častíc a druhá z antičastíc. Nuž, ale čo je antičastica? Je to typ častice, ktorá má rovnakú hmotnosť ako jej analóg, ale niektoré jej vlastnosti, ako napríklad elektrický náboj, sú obrátené.

Predstavme si napríklad pozitrón, ktorý je antičasticou elektrónu. Pozitron má rovnakú hmotnosť ako elektrón, ale jeho elektrický náboj je kladný, aj keď jeho veľkosť je rovnaká ako veľkosť elektrónu. Elektrický náboj elektrónu je -e≈-1,6×10

^-19 C a elektrický náboj pozitrónu je +e=+1,6×10^-19.

Keď sa častica a antičastica stretnú, navzájom sa anihilujú. V tomto procese sa generuje energia a pár fotónov, ktoré sa pri generovaní pohybujú v opačných smeroch.

a^–+e⁺→γ+γ (511 keV)

Energia uvoľnená pri týchto anihiláciách je obrovská, vďaka čomu je antihmota ideálnym kandidátom na použitie ako zdroj energie v budúcnosti. Výroba antihmoty je však veľmi náročná a veľmi nákladná, takže ju ani zďaleka nedokážeme využiť ako zdroj energie. To, čo môžeme v súčasnosti urobiť, je použiť anihiláciu častíc a antičastíc na získanie obrázkov ľudského tela.

Ako funguje PET sken?

PET Scan v podstate využíva fotóny uvoľnené pri anihilácii elektrónov a pozitrónov na vytváranie obrazov určitých tkanív. Fluór-18 je rádioizotop, ktorý sa rádioaktívne rozpadá prostredníctvom β-rozpadu⁺ aby vznikol stabilný izotop kyslíka-18. Pri tomto type rozpadu sa protón rádioaktívne rozpadá za vzniku neutrónu, pozitrónu a elektrónového neutrína.

p⁺→n+e⁺+ν_a

V prípade fluóru-18 rádioaktívny rozpad vyzerá takto:

¹⁸F→¹⁸o+e⁺+ν_a

Fluór-18 je schopný viazať sa na molekulu glukózy tak, že na nej nahradí hydroxylovú skupinu. Toto začlenenie Fluor-18 do glukózy vedie k zlúčenine nazývanej Fluorodeoxyglukóza (FDG).

Štúdia PET Scan sa začína intravenóznym zavedením vzorky FDG do pacienta. FDG sa distribuuje do celého tela cez krvný obeh. Glukóza je hlavným zdrojom energie pre naše bunky, takže začnú metabolizovať FDG, ako keby to bola normálna glukóza.

Keď sa rádioizotopy Fluor-18 začlenené do molekúl FDG dostanú do buniek, rádioaktívne sa rozpadajú a emitujú pozitróny. Pozitróny rýchlo anihilujú s elektrónmi okolo nich a vytvárajú páry fotónov, ktoré sa pohybujú v opačných smeroch. Pomocou niektorých detektorov, ktoré sú umiestnené okolo pacienta, sa zozbierajú všetky páry fotónov, ktoré sú výsledkom spomínaných anihilácií, a zmapujú sa miesta, kde sa vyskytli.

Aké informácie nám poskytujú obrázky PET Scan?

Snímky získané pri PET skenovaní ukazujú tie miesta, kde došlo k väčšej degradácii FDG, to znamená, kde bola vyššia spotreba energie bunkami. Tieto a priori snímky sa používajú na metabolické hodnotenia určitých tkanív a na určenie ich fungovania. Napríklad, ak sa niektoré tkanivo, o ktorom vieme, že spotrebuje veľa energie, zdá na snímke PET Scan slabo žiariace, môže to znamenať poruchu tohto tkaniva.

Jednou z vecí, ktoré v tele spotrebujú najviac energie, sú rakovinové nádory. Rakovinové bunky sú bunky, ktoré sa delia nekontrolovateľne vysokou rýchlosťou. Proces delenia buniek si vyžaduje vyššiu spotrebu energie, preto sa dá očakávať, že rakovinové nádory spotrebujú veľa energie.

Snímky pomocou PET skenovania môžu naznačiť miesta, kde by mohol existovať nádor malígne, pretože sa javia jasnejšie, čo naznačuje, že v nich bola vyššia spotreba energie zóny.

Hoci sa v štúdii PET Scan používa rádioizotop a antihmota, dávka o žiarenie, ktoré pacient dostane, je veľmi nízke a rádioaktívny indikátor sa nakoniec z tela odstráni telo.