لم يتم اختيار عنوان المقال عن طريق الصدفة. هناك مقال على مدونة NITU MISiS بعنوان
"الليزر سيساعد في تشخيص السرطان" مع وصف مفصل لمبدأ تشغيل مجهر ليزر مضان ، ولكن في الواقع ، لا توجد كلمة حول تشخيص السرطان. منذ فترة طويلة ، كانت لدي فكرة غامضة لكتابة مراجعة قصيرة حول طريقة لتشخيص الأورام السرطانية مثل التصوير المقطعي بانبعاث البوزيترون (من الآن فصاعدًا - PET). الأخبار حول
بناء مركز للطب النووي ومقال عن التصوير بالرنين المغناطيسي عزز هذه الفكرة فقط.
المبادئ الأساسية الكامنة وراء PET
تعتمد طريقة التشخيص على حقيقة أن بعض المواد التي تميز عملية التمثيل الغذائي للشخص ككل والخلايا السرطانية على وجه الخصوص يتم تمييزها بتسمية مشعة ثم يتم إدخالها إلى جسم الإنسان. ويطلق على هذا المركب المواد الصيدلانية الإشعاعية - الأدوية الإشعاعية. يتيح لك الكشف اللاحق لمنتجات التحلل بناء خريطة ثلاثية الأبعاد لتوزيع الملصقات في الجسم لتحديد مناطق الامتصاص التي لا تميز الشخص السليم. ميزة مهمة في طريقة PET هي أن آلية الاضمحلال السائدة هي بيتا بالإضافة إلى الاضمحلال ، أي تسوس مع تشكيل بوزيترون.
التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني / التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني مع الكمبيوتر) التصوير المقطعي GE Discovery 610. الصورة مأخوذة من الموقع الرسمي لشركة GE Healthcare.
ملاحظة الموقف الرأسي عند أقدام المريض هو نظام للتحكم في التنفس.
هنا يجدر التعثر في ميكانيكا الكم. لا يتم إبادة البوزيترون والإلكترون على الفور. البوزيترون المنبعث من الملصق المشع ، عندما يجتمع مع الإلكترون ، يشكل حالة مرتبطة - "بوزيترونيوم". كل من الإلكترون والبوزيترون هما فرميونات ، لذلك يمكن أن يكون إجمالي الدوران للحالة المقيدة صفرًا (شبه بوزيترونيوم) أو وحدة (ortho-positronium). يبلغ عمر الباراسيتونيوم حوالي 0.1 نانوثانية ، في حين أن أورثو بوزيترونيوم أطول بثلاث مرات. يمكن أن يتحلل بارا بوزيترونيوم فقط في عدد زوجي من أشعة جاما ، على العكس ، في عدد فردي من أشعة غاما فقط. ينبع هذا السلوك من قوانين الحفاظ على التكافؤ والتماثلات الميكانيكية الكمومية. في ضوء طاقات بوزيترون منخفضة في حالة PET ، يمكننا أن نفترض أنه يمكن فقط تحلل الفوتون 2 و 3 الفوتون. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يتفاعل البوزترون في تكوين ortho-positronium ، بسبب عمر أطول بكثير ، مع إلكترونات أخرى من الوسط مع الانتقال من حالة ortho إلى الفقرة. في الواقع ، آلية الاضمحلال السائدة هي الاضمحلال بتكوين 2 أشعة غاما ، على الرغم من أنه من وجهة النظر الميكانيكية الكمومية ، فإن تكوين ortho-positronium أكثر احتمالية 3 مرات. ما سبق صحيح فقط لوسائل الإعلام الكثيفة ، التي هي جسم الإنسان. من المهم أن يكون لأشعة جاما المنبعثة نفس الطاقة من 511 كيلو فولت وتنتشر في اتجاهات متعاكسة تمامًا. في إطار ميكانيكا الكم ، يمكن إثبات هذا البيان بشكل صارم ، في إطار ميكانيكا العالم الكلي يمكن تمثيله على النحو التالي: طالما أن طاقة البوزيترونيوم تتجاوز 1022 كيلو فولت (إجمالي طاقة الراحة للإلكترون والبوزيترون) ، ثم البوزيترونيوم "الحياة والتحركات" ، تفقد الطاقة عند التفاعل مع المادة. بمجرد أن تنخفض طاقة البوزيترونيوم إلى 1022 كيلو فولت ، أي إنه "يتوقف" ، ويحدث الإبادة مع إطلاق أشعة جاما عند 180 درجة بنفس الطاقة.
رسم تخطيطي بارا بوزيترونيوم و ortho-positroniumإن تسجيل أشعة جاما المنبعثة يجعل من الممكن تحديد نقطة التحلل بدقة عالية. يعتبر الحدث تسجيلًا متزامنًا لأشعة جاما على جانبي جهاز الكشف الحلقي.
النظائر
جميع النظائر المستخدمة في PET قصيرة العمر. نصف عمر النظائر الأكثر استخدامًا: 18F (الفلور -18) - 109 دقائق ، 11 درجة مئوية (الكربون -11) - 20 دقيقة ، 13N (النيتروجين -13) - 10 دقائق. واحدة من أقصر فترة استخدام PET هي 15O (الأكسجين -15) بعمر نصف يبلغ 122 ثانية. في ضوء هذه الحقيقة ، فإن الطريقة الوحيدة للحصول على نظائر PET ، باستثناء الفلور ، هي التوليف في الموقع في السيكلوترون. تشير كلمة "cyclotron" على الفور إلى المصادم LHC ، ولحسن الحظ ، فإن cyclotrons الطبية لـ PET أكثر إحكامًا. الحجم المميز هو 3 م ، وطاقة البروتون المميزة تصل إلى 30 MeV.
GE PETtrace 800 Cyclotron صورة من كتيب GE Healthcare الرسميبعد وقت التشغيل على السيكلوترون ، يدخل النظير إلى مختبر متخصص ، حيث يحدث تركيب الأدوية الإشعاعية المطلوبة. تخضع المستحضرات الصيدلانية الإشعاعية الناتجة للتحقق الإلزامي في مختبر مراقبة الجودة للتأكد من أن المادة التي تم الحصول عليها هي المستحضرات الصيدلانية الإشعاعية المطلوبة ، ولا تحتوي على سموم وآمنة للإعطاء للمريض. بعد تلقي تأكيد من مختبر مراقبة الجودة ، يتم تقديم الأدوية الإشعاعية للمريض ويتم إجراء دراسة على التصوير المقطعي (PET / CT أو PET / MRI).
واحدة من أكثر المستحضرات الصيدلانية الإشعاعية شيوعًا (إن لم تكن الأكثر شيوعًا) لـ PET هي 18F-FDG (فلوروكسي أوكسيد الجلوكوز) ، وهي في الأساس جزيء جلوكوز تمت تسميته بذرة الفلور 18. عند الانقسام ، تكون الخلايا السرطانية نشطة للغاية في امتصاص الجلوكوز ، على التوالي ، إذا أظهرت الصورة منطقة تحتوي على كمية كبيرة من الجلوكوز غير مميزة لعملية التمثيل الغذائي الصحي ، فمن المحتمل جدًا أن يكون نمو ورم السرطان في هذه المنطقة.
جزيء 18F-FDG. بدلاً من إحدى مجموعات OH ، تم إرفاق ذرة 18Fالخلاصة
من المهم ملاحظة أن PET هي طريقة وظيفية ، بينما CT أو MRI تشريحيا. على سبيل المثال إذا كان هناك ورم في مراحل مبكرة جدًا ، عند التصوير المقطعي المحوسب (CT) أو التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) ، فإنه لن يبرز على خلفية عضو سليم ، بينما على PET سوف "يتوهج" بالفعل. وفقًا لذلك ، للحصول على صورة كاملة ، من الضروري الجمع بين طريقتين - يرى PET الورم ، ويعطي CT أو MRI ارتباطًا تشريحيًا دقيقًا للعضو.
صور متناسقة للأشعة المقطعية ، PET و PET / CT. صورة من الإنترنتملاحظة: نادرا ما يذكر أين ، ولكن يتم استخدام طريقة PET ليس فقط في تشخيص السرطان ، ولكن أيضا لدراسة وظائف الأعضاء الداخلية. على سبيل المثال ، وجدت الطريقة تطبيقًا واسعًا في أمراض القلب في دراسة وظائف القلب.