คำจำกัดความของการสแกน PET

เอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอนหรือ สแกนสัตว์เลี้ยงสำหรับตัวย่อในภาษาอังกฤษคือเทคนิคการวินิจฉัยแบบไม่รุกรานที่เป็นของเวชศาสตร์นิวเคลียร์ ภาพที่ได้จากเครื่อง PET Scan ให้ข้อมูลเกี่ยวกับกิจกรรมและเมแทบอลิซึมของเนื้อเยื่อบางชนิดในร่างกายมนุษย์

ปฏิสสารมีความเป็นไปได้ในการใช้งานหลายอย่างเนื่องจากพลังงานจำนวนมากที่ปล่อยออกมาเมื่อทำปฏิกิริยากับสสารธรรมดา หนึ่งในแอปพลิเคชันที่ปฏิสสารมีอยู่ในปัจจุบันคือการได้รับภาพการวินิจฉัยของร่างกายมนุษย์ PET Scan ใช้โพซิตรอนซึ่งเป็นปฏิอนุภาคของอิเล็กตรอนเพื่อบรรลุเป้าหมายนี้

ปฏิกิริยาของสสารและปฏิสสาร

วิธีง่ายๆ ในการทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างสสารและปฏิสสารมีดังนี้: อันแรกทำจากอนุภาคและอันหลังทำจากปฏิอนุภาค ดี แต่ปฏิปักษ์คืออะไร? เป็นอนุภาคชนิดหนึ่งที่มีมวลเท่ากันกับอะนาล็อก แต่คุณสมบัติบางอย่างของมัน เช่น ประจุไฟฟ้า จะตรงกันข้าม

ตัวอย่างเช่น ลองนึกถึงโพซิตรอนซึ่งเป็นปฏิปักษ์ของอิเล็กตรอน โพซิตรอนมีมวลเท่ากับอิเล็กตรอน แต่ประจุไฟฟ้าเป็นบวก แม้ว่าขนาดของมันจะเท่ากับอิเล็กตรอนก็ตาม ประจุไฟฟ้าของอิเล็กตรอนคือ -e≈-1.6×10^-19 C และประจุไฟฟ้าของโพสิตรอนคือ +e=+1.6×10^-19.

เมื่ออนุภาคและปฏิปักษ์มาพบกัน พวกมันก็จะทำลายล้างซึ่งกันและกัน ในกระบวนการนี้ พลังงานและโฟตอนคู่หนึ่งถูกสร้างขึ้น ซึ่งเมื่อสร้างแล้วจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม

และ^–+ อี⁺→γ+γ (511 keV)

พลังงานที่ปล่อยออกมาจากการทำลายล้างเหล่านี้มีปริมาณมหาศาล ทำให้ปฏิสสารเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับใช้เป็นแหล่งพลังงานในอนาคต อย่างไรก็ตาม การผลิตปฏิสสารเป็นเรื่องยากมากและมีราคาแพงมาก ดังนั้นเราจึงยังห่างไกลจากการใช้มันเป็นแหล่งพลังงาน สิ่งที่เราสามารถทำได้ในขณะนี้คือใช้การทำลายล้างของอนุภาคต่อต้านอนุภาคเพื่อให้ได้ภาพของร่างกายมนุษย์

เพทสแกนทำงานอย่างไร?

โดยทั่วไปแล้ว PET Scan จะใช้ประโยชน์จากโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากการทำลายล้างของอิเล็กตรอนและโพซิตรอนเพื่อสร้างภาพของเนื้อเยื่อบางชนิด Fluor-18 เป็นไอโซโทปรังสีที่สลายกัมมันตภาพรังสีผ่านการสลายตัวแบบ β⁺ เพื่อให้เกิดไอโซโทปที่เสถียรของ Oxygen-18 ในการสลายแบบนี้ โปรตอนจะสลายกัมมันตภาพรังสีเพื่อผลิตนิวตรอน โพซิตรอน และอิเล็กตรอนนิวตริโน

หน้า⁺→n+e⁺+ν_และ

ในกรณีของ Fluor-18 การสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสีมีลักษณะดังนี้:

¹⁸ฉ→¹⁸o+e⁺+ν_และ

Fluor-18 สามารถจับกับโมเลกุลกลูโคสได้โดยการแทนที่หมู่ไฮดรอกซิล การรวมตัวของ Fluor-18 เข้ากับกลูโคสทำให้เกิดสารประกอบที่เรียกว่า Fluorodeoxyglucose (FDG)

การศึกษา PET Scan เริ่มต้นโดยการนำตัวอย่าง FDG เข้าสู่ผู้ป่วยทางหลอดเลือดดำ FDG กระจายไปทั่วร่างกายผ่านทางกระแสเลือด กลูโคสเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับเซลล์ของเรา ดังนั้นพวกมันจึงเริ่มเผาผลาญ FDG ราวกับว่ามันเป็นกลูโคสปกติ

เมื่อเข้าไปในเซลล์แล้ว ไอโซโทปรังสี Fluor-18 ที่รวมเข้าไว้ในโมเลกุล FDG จะสลายกัมมันตภาพรังสีและปล่อยโพซิตรอนออกมา โพซิตรอนจะทำลายล้างอย่างรวดเร็วพร้อมกับอิเล็กตรอนที่อยู่รอบๆ พวกมัน สร้างโฟตอนที่เป็นคู่ที่เคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้าม ด้วยความช่วยเหลือของตัวตรวจจับที่วางอยู่รอบๆ ผู้ป่วย โฟตอนทั้งหมดที่เกิดจากการทำลายล้างดังกล่าวจะถูกรวบรวมและสถานที่ที่พวกมันเกิดขึ้นจะถูกทำแผนที่

ภาพโดย PET Scan ให้ข้อมูลอะไรแก่เราบ้าง?

ภาพที่ได้จาก PET Scan แสดงตำแหน่งที่มีการสลายตัวของ FDG มากขึ้น นั่นคือเซลล์มีการใช้พลังงานมากขึ้น ภาพเบื้องต้นเหล่านี้ใช้เพื่อประเมินเมตาบอลิซึมของเนื้อเยื่อบางชนิดและเพื่อกำหนดการทำงานของพวกมัน ตัวอย่างเช่น หากเนื้อเยื่อบางส่วนที่เรารู้ว่าต้องใช้พลังงานจำนวนมากปรากฏแสงสลัวๆ ในภาพ PET Scan ก็อาจบ่งชี้ถึงความผิดปกติในเนื้อเยื่อนั้นได้

หนึ่งในสิ่งที่ใช้พลังงานมากที่สุดเมื่ออยู่ในร่างกายคือเนื้องอกที่เป็นมะเร็ง เซลล์มะเร็งเป็นเซลล์ที่มีการแบ่งตัวในอัตราที่สูงอย่างควบคุมไม่ได้ กระบวนการแบ่งเซลล์ต้องใช้พลังงานสูง ดังนั้นคาดว่าเนื้องอกมะเร็งจะใช้พลังงานมาก

ภาพจาก PET Scan สามารถบ่งชี้ถึงตำแหน่งที่อาจมีเนื้องอกได้ ร้ายกาจเพราะปรากฏสว่างขึ้นแสดงว่ามีการใช้พลังงานมากขึ้นในที่กล่าว โซน

แม้ว่าจะใช้ไอโซโทปรังสีและปฏิสสารในการศึกษา PET Scan แต่ปริมาณของ รังสีที่ผู้ป่วยได้รับจะต่ำมากและในที่สุดตัวติดตามกัมมันตภาพรังสีจะถูกนำออกจากเครื่อง ร่างกาย.