Визначення ПЕТ сканування

Позитронно-емісійна томографія або сканування тварин, за абревіатурою англійською мовою, є неінвазивною діагностичною технікою, що належить до ядерної медицини. Зображення, отримані під час ПЕТ-сканування, дають інформацію про діяльність і метаболізм певних тканин людського тіла.

Антиматерія має багато можливих застосувань завдяки великій кількості енергії, яку вона виділяє під час реакції зі звичайною матерією. Одним із застосувань антиматерії є отримання діагностичних зображень людського тіла. Для досягнення цієї мети PET Scan використовує позитрони, які є античастинками електронів.

Реакція матерії та антиматерії

Простий спосіб зрозуміти різницю між матерією та антиматерією полягає в наступному: перша складається з частинок, а друга — з античастинок. Ну, а що таке античастинка? Це тип частинки, яка має таку саму масу, як і її аналог, але деякі її властивості, наприклад електричний заряд, змінені на протилежні.

Згадаймо, наприклад, позитрон, який є античастинкою електрона. Позитрон має таку саму масу, як і електрон, але його електричний заряд позитивний, навіть якщо його величина дорівнює заряду електрона. Електричний заряд електрона -e≈-1,6×10

^-19 C, а електричний заряд позитрона +e=+1,6×10^-19.

Коли частинка і античастинка зустрічаються, вони анігілюють одна одну. У цьому процесі генерується енергія та пара фотонів, які, генеруючись, рухаються в протилежних напрямках.

і^–+e⁺→γ+γ (511 кеВ)

Енергія, що виділяється під час цих анігіляцій, є величезною, це зробило антиматерію ідеальним кандидатом для використання як джерело енергії в майбутньому. Однак виробляти антиматерію дуже важко і дуже дорого, тому ми далекі від можливості використовувати її як джерело енергії. Зараз ми можемо використовувати анігіляції частинок-античастинок для отримання зображень людського тіла.

Як працює ПЕТ сканування?

ПЕТ-сканування в основному використовує переваги фотонів, що вивільняються в результаті анігіляції електронів і позитронів, для створення зображень певних тканин. Фтор-18 є радіоізотопом, який радіоактивно розпадається через β-розпад⁺ для утворення стабільного ізотопу кисню-18. У цьому типі розпаду протон розпадається радіоактивно з утворенням нейтрона, позитрона та електронного нейтрино.

стор⁺→n+e⁺+ν_і

У випадку фтору-18 радіоактивний розпад виглядає так:

¹⁸F→¹⁸о+е⁺+ν_і

Фтор-18 здатний зв'язуватися з молекулою глюкози шляхом заміщення в ній гідроксильної групи. Таке включення фтору-18 у глюкозу призводить до утворення сполуки під назвою фтордезоксиглюкоза (ФДГ).

Дослідження ПЕТ сканування починається з внутрішньовенного введення зразка ФДГ пацієнту. ФДГ поширюється по всьому організму через кровотік. Глюкоза є основним джерелом енергії для наших клітин, тому вони починають метаболізувати ФДГ так, ніби це звичайна глюкоза.

Потрапляючи в клітини, радіоізотопи Fluor-18, включені в молекули FDG, радіоактивно розпадаються та випромінюють позитрони. Позитрони швидко анігілюють разом з електронами навколо них, створюючи пари фотонів, які рухаються в протилежних напрямках. За допомогою деяких детекторів, які розміщуються навколо пацієнта, збираються всі пари фотонів, що виникають у результаті зазначених анігіляцій, і наносяться на карту місця, де вони відбулися.

Яку інформацію надають нам зображення ПЕТ-сканування?

Зображення, отримані під час ПЕТ-сканування, показують ті ділянки, де була більша деградація ФДГ, тобто де було більше споживання енергії клітинами. Ці апріорні зображення використовуються для метаболічної оцінки певних тканин і для визначення їх функціонування. Наприклад, якщо якась тканина, яка, як ми знаємо, споживає багато енергії, виглядає тьмяно світиться на зображенні ПЕТ-сканування, це може вказувати на несправність цієї тканини.

Однією з речей, яка споживає найбільше енергії в організмі, є ракові пухлини. Ракові клітини - це клітини, які неконтрольовано діляться з високою швидкістю. Процес поділу клітин вимагає більших витрат енергії, тому слід очікувати, що ракові пухлини споживають багато енергії.

Зображення ПЕТ-сканування можуть дати вказівки на ті місця, де може бути пухлина злоякісні, оскільки вони виглядають яскравішими, що вказує на те, що споживання енергії було більшим зони.

Хоча радіоізотоп і антиматерія використовуються в дослідженні ПЕТ-сканування, доза радіація, яку отримує пацієнт, дуже низька, і радіоактивний індикатор зрештою видаляється з тіло.