Biofizyka (11)

Pozytonowa tomografia emisyjna - PET

■    Dzięki tej metodzie możliwa jest precyzyjna lokalizacja biochemicznego stanu patologicznego w organizmie.

•    W tym celu do organizmu człowieka wprowadza się substancje, której aktywność w organizmie jest doskonale znana.

•    Związek ten dodatkowo znakowany jest izotopem promieniotwórczym, który rozpada się emitując pozyton.

•    Następnie dochodzi do zjawiska anihilacji czyli zamiany układu elektron -pozyton na energie dwóch fotonów gamma.

■    Tory powstałych fotonów znajdują się na jednej prostej. Poruszają się one jednak w przeciwnych kierunkach.

•    Emitowane w ten sposób promieniowanie gamma przenika przez tkanki i wydostaje się na zewnątrz organizmu. Tam jest rejestrowane przez układ detektorów.

•    Następnie dane z detektora są przesyłane do komputera, który za pomocą specjalnych operacji matematycznych tworzy przestrzenny obraz rozmieszczenia radioizotopu w badanym obiekcie.

■    Na ekranie monitora pojawia się obraz warstwy. Zaznaczone jest rozmieszczenie źródeł pozytonów.

•    Układ pomiarowy stanowią dwa liczniki scyntylacyjne.

•    Są one zlokalizowane naprzeciwko siebie w takiej odległości żeby pomiędzy nimi zmieścił się badany przedmiot.

•    Dzięki równoczesnej rejestracji fotonów gamma przez liczniki możliwe jest wyznaczenie prostej na której doszło do anihilacji.

•    Natomiast na podstawie różnicy czasu w jakim oba fotony docierały do liczników można wyznaczyć dokładnie w którym miejscu doszło do anihilacji.

•    Ponieważ układ detektorów może się poruszać i obracać wokół osi dlatego też możliwe jest uzyskanie dużej liczby zliczeń . Dzięki temu powstaje obraz przestrzennego rozmieszczenia izotopu w poprzecznej warstwie badanego obiektu.

•    Wydajność detekcji poprawiła się dopiero po zastosowaniu większej liczby detektorów, które zaczęto łączyć w specjalne układy.

•    Ponadto zaczęto stosować nowe typy scyntylatorów.

A) Schemat ilustrujący zjawisko anihilacji

Zgodnie z zasadą zachowania pędu powstające w wyniku anihilacji elektronu i protonu dwa fotony gamma rozchodzą się wzdłuż kierunku prostopadłego do kierunku zderzenia cząstek, po trajektoriach o przeciwnych zwrotach. B) Detektory rejestrują dwa fotony gamma pojawiające się z zachowaniem koincydencji czasowej

Znaczniki izotopowe

•    Znaczniki izotopowe, które stosowane są w badaniach diagnostycznych muszą spełniać określone warunki. Przede wszystkim muszą mieć krótkie czasy połowicznego rozpadu tak aby niepotrzebnie nie narażać pacjenta na promieniowanie.

•    Ponadto muszą charakteryzować się łatwością łączenia się z innymi substancjami.

•    No i oczywiście muszą być emiterami promieniowania gamma.

•    W tomografii PET najczęściej stosuje się następujące znaczniki:

Struktura chemiczna fluorodeoksyglukozy - FDG		Zastosowanie PET
Jest to cząsteczka stosowana najczęściej w badaniach płuc,		• neurologia, psychiatria, neurochirurgia, onkologia,
serca i mózgu. Podlega ona metabolizmowi zamiast cząsteczek		kardiologia
glukozy, gromadząc się w miejscach o dużej aktywności		• Jednym z pierwszych zastosowań było określanie objętości
metabolicznej.		krwi w naczyniach mózgowych.
Przepływ krwi w tkance mózgowej obrazuje się za pomocą		• Dzisiaj jest możliwość badania całego układu tętniczo -
cząsteczek dwutlenku węgla, lub wody znakowanych izotopami		żylnego. Dzięki temu można diagnozować wiele chorób naczyniowych a także schorzeń w obrębie wątroby i serca. • Obrazowanie molekularne
h2c-oh		• Głównym celem badań jest analiza określonych procesów biochemicznych zachodzących w wybranych tkankach. Znakuje
V/h °T ?\°^H ¥/?		się izotopowo cząsteczki, które łączą się selektywnie z
		określonymi receptorami lub też zaangażowane są w wybrane
		procesy metaboliczne.
HO c-C ^OH		• Obrazowanie molekularne jest wykorzystywane w testowanie
H F		leków.