Definicija PET skeniranja

Pozitronska emisijska tomografija oz pregled hišnih ljubljenčkov, kot je akronim v angleščini, je neinvazivna diagnostična tehnika, ki spada v nuklearno medicino. Slike, pridobljene s PET skeniranjem, zagotavljajo informacije o aktivnosti in metabolizmu določenih tkiv človeškega telesa.

Antimaterija ima veliko možnih aplikacij zaradi velike količine energije, ki jo sprosti pri reakciji z navadno snovjo. Ena od aplikacij, ki jih trenutno ima antimaterija, je pridobivanje diagnostičnih slik človeškega telesa. PET Scan za dosego tega cilja uporablja pozitrone, ki so antidelci elektronov.

Reakcija snovi in ​​antimaterije

Preprost način za razumevanje razlike med materijo in antimaterijo je naslednji: prva je sestavljena iz delcev, druga pa iz antidelcev. No, ampak kaj je antidelec? Je vrsta delca, ki ima enako maso kot njegov analog, vendar so nekatere njegove lastnosti, kot je električni naboj, obrnjene.

Pomislimo na primer na pozitron, ki je antidelec elektrona. Pozitron ima enako maso kot elektron, vendar je njegov električni naboj pozitiven, čeprav je njegova velikost enaka velikosti elektrona. Električni naboj elektrona je -e≈-1,6×10

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

Ko se delec in antidelec srečata, se med seboj izničita. Pri tem procesu nastaneta energija in par fotonov, ki, ko nastaneta, potujeta v nasprotnih smereh.

in^–+e⁺→γ+γ (511 keV)

Energija, ki se sprošča pri teh anihilacijah, je ogromna, zato je antimaterija idealen kandidat za uporabo kot vir energije v prihodnosti. Proizvodnja antimaterije pa je zelo težka in zelo draga, zato je še zdaleč ne moremo uporabljati kot vir energije. Trenutno lahko uporabimo anihilacije delcev in antidelcev, da dobimo slike človeškega telesa.

Kako deluje PET skeniranje?

PET skeniranje v bistvu izkorišča fotone, ki se sproščajo pri anihilacijah elektronov in pozitronov, za ustvarjanje slik določenih tkiv. Fluor-18 je radioizotop, ki radioaktivno razpada z β-razpadom⁺ da nastane stabilen izotop kisika-18. Pri tej vrsti razpada proton radioaktivno razpade, da nastanejo nevtron, pozitron in elektronski nevtrino.

str⁺→n+e⁺+ν_in

V primeru fluora-18 je radioaktivni razpad videti takole:

¹⁸F→¹⁸o+e⁺+ν_in

Fluor-18 se lahko veže na molekulo glukoze tako, da na njej zamenja hidroksilno skupino. Ta vključitev fluora-18 v glukozo ima za posledico spojino, imenovano fluorodeoksiglukoza (FDG).

Študija PET skeniranja se začne z vnosom vzorca FDG pacientu intravensko. FDG se s krvnim obtokom porazdeli po telesu. Glukoza je glavni vir energije za naše celice, zato te začnejo presnavljati FDG, kot da bi šlo za normalno glukozo.

Ko so v celicah, radioizotopi Fluor-18, vključeni v molekule FDG, radioaktivno razpadejo in oddajajo pozitrone. Pozitroni hitro anihilirajo z elektroni okoli sebe, pri čemer nastanejo pari fotonov, ki potujejo v nasprotnih smereh. S pomočjo nekaj detektorjev, ki so nameščeni okoli pacienta, se zberejo vsi pari fotonov, ki so posledica omenjenih anihilacij, in preslikajo mesta, kjer so se zgodile.

Kakšne informacije nam posredujejo slike PET Scan?

Slike, pridobljene pri PET skeniranju, prikazujejo tista mesta, kjer je prišlo do večje razgradnje FDG, torej kjer je prišlo do večje porabe energije celic. Te apriorne slike se uporabljajo za presnovne ocene določenih tkiv in za določitev njihovega delovanja. Na primer, če je neko tkivo, za katero vemo, da porabi veliko energije, na sliki PET skeniranja videti slabo svetleče, bi to lahko pomenilo napako v tem tkivu.

Ena od stvari, ki v telesu porabijo največ energije, so rakavi tumorji. Rakave celice so celice, ki se nenadzorovano delijo z visoko hitrostjo. Proces delitve celic zahteva večjo porabo energije, zato je pričakovati, da rakavi tumorji porabijo veliko energije.

Slike s PET skeniranjem lahko pokažejo mesta, kjer bi lahko obstajal tumor maligni, ker so videti svetlejši, kar kaže na večjo porabo energije v omenjenem cone.

Čeprav se v študiji PET skeniranja uporabljata radioizotop in antimaterija, je odmerek sevanje, ki ga prejme bolnik, je zelo nizko in radioaktivni sledilnik se sčasoma odstrani iz telo.