Позитронно-эмиссионная томография основана на использовании определенных редких радиоактивных изотопов (изотопных индикаторов или трассеров). Они могут присоединяться к таким веществам, как глюкоза, а благодаря тому, что при ядерном распаде трассеров испускаются частицы, которые называются позитронами, их движение в организме можно проследить.
При исследовании используется мизерное количество радиопрепарата, а время жизни этих изотопов крайне невелико, что делает ПЭТ относительно безопасным методом.
Проведение пэт-сканирования
Так как в природе необходимые изотопы существуют в следовых количествах, для использования в клинических целях их необходимо синтезировать в лаборатории.
Для этого используется циклотрон - одна из разновидностей ускорителя частиц. Заряженные частицы ускоряются в мощном магнитном поле и сталкиваются с другими, создавая новые атомы. ПЭТ-сканирование обычно занимает от одного до двух часов и требует полной неподвижности пациента. Если делается сканирование мозга, голова помещается в специальный фиксатор.
В руку пациента устанавливается канюля, позволяющая ввести трассер, а также взять образцы крови.
Как получается изображение при ПЭТ?
Структура атома
Атом состоит из ядра, содержащего протоны (на рисунке показаны красным) и нейтроны (показаны синим) и окруженного электронами (показаны желтым).
В стабильном атоме количество отрицательно заряженных электронов равно количеству положительно заряженных протонов. Так как нейтроны не имеют заряда, атом электрически нейтрален.
Позитронная эмиссия
В ядрах некоторых изотопов имеются «лишние» протоны, таким образом, атомы несут положительный заряд. Вернуться в нормальное состояние -стать электрически нейтральным - атом может в результате превращения протона в нейтрон. При этом испускается позитрон (показан зеленым), который проходит некоторое расстояние до встречи с ближайшим атомом.
Аннигиляция
Позитрон - античастица с отрицательным зарядом, равным единице, то есть фактически антиэлектрон. При встрече с электроном они взаимно уничтожаются - аннигилируют - и превращаются в энергию, в нашем случае - в гамма-излучение.
Оно фиксируется сканером и преобразуется в изображение.
Применение ПЭТ
Так как возможности ПЭТ все еще не до конца изучены, сфера ее применения продолжает расширяться. Однако использование этого метода для визуализации сердца и мозга становится все более обычной практикой.
Важно учитывать, что радиоактивность имеет много форм. Скорость радиоактивного распада характеризуется с помощью понятия «период полураспада» - то есть времени, за которое радиоактивный образец теряет половину своей активности. Изотоп углерода ИС, часто используемый при проведении ПЭТ, имеет период полураспада около 20 минут, в то время как период полураспада урана-238, используемого в атомных реакторах на быстрых нейтронах, составляет 4,5 миллиарда лет. Продукты позитронного распада не радиоактивны, а чувствительность аппаратуры позволяет использовать ничтожно малые количества препарата.
Применение
Новые аспекты применения ПЭТ открываются постоянно. Во многих областях медицины этот метод уже помог добиться значительного прогресса. Большим преимуществом ПЭТ является то, что радиоизотопы можно легко внедрить в структуру природных молекул.
Они движутся теми же путями, что и их нерадиоактивные аналоги, и их количество, положение и перемещение по организму можно отследить и измерить с большой точностью. Например, изотопно-меченные вода и углекислый газ могут применяться для изучения местного кровообращения в мозге. Радиоактивный кислород используется для измерения активности опухолей, а изотопно-меченный аммиак - для изучения циркуляции крови.
Тело человека. Снаружи и внутри. №50 2009