पोजीट्रान कैंसर का निदान करने में मदद करता है

लेख का शीर्षक संयोग से नहीं चुना गया था। NITU MISiS ब्लॉग पर एक लेख है "एक लेजर कैंसर का निदान करने में मदद करेगा" एक लेजर प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोप के संचालन के सिद्धांत का एक विस्तृत विवरण के साथ, लेकिन, वास्तव में, कैंसर के निदान के बारे में एक शब्द भी नहीं है। काफी समय पहले, मुझे अस्पष्ट ट्यूमर टोमोग्राफी (बाद में - पीईटी) के रूप में कैंसर के ट्यूमर के निदान के लिए इस तरह की विधि के बारे में एक छोटी समीक्षा लिखने का एक अस्पष्ट विचार था। परमाणु चिकित्सा केंद्र और एमआरआई पर एक लेख के निर्माण के बारे में खबर ने केवल इस विचार को मजबूत किया।

पीईटी के मूलभूत सिद्धांत

नैदानिक ​​विधि इस तथ्य पर आधारित है कि कुछ पदार्थ जो किसी व्यक्ति के चयापचय के लिए एक संपूर्ण और कैंसर कोशिकाओं के रूप में विशेष रूप से रेडियोधर्मी लेबल के साथ चिह्नित होते हैं और फिर मानव शरीर में पेश किए जाते हैं। इस तरह के एक यौगिक को रेडियोफार्मास्युटिकल कहा जाता है - रेडियोफार्मास्युटिकल। क्षय उत्पादों के बाद का पता लगाने से आप अवशोषण के क्षेत्रों का निर्धारण करने के लिए शरीर में लेबल के वितरण का एक तीन-आयामी नक्शा बनाने की अनुमति देते हैं जो एक स्वस्थ व्यक्ति की विशेषता नहीं हैं। पीईटी विधि की एक महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि प्रमुख क्षय तंत्र बीटा प्लस क्षय है, अर्थात्। एक पॉज़िट्रॉन के गठन के साथ क्षय।



PET / CT (पॉज़िट्रॉन एमिशन, कंप्यूटर के साथ संयुक्त) टोमोग्राफ GE डिस्कवरी 610। जीई हेल्थकेयर की आधिकारिक साइट से ली गई छवि। लगभग। रोगी के पैरों में ऊर्ध्वाधर स्टैंड एक श्वास नियंत्रण प्रणाली है।

यहां यह क्वांटम यांत्रिकी की ओर एक ठोकर बनाने के लायक है। एक पॉज़िट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन का एनीहिलेशन तुरंत नहीं होता है। एक रेडियोधर्मी लेबल द्वारा उत्सर्जित एक पॉज़िट्रॉन, जब एक इलेक्ट्रॉन के साथ मिलता है, एक बाध्य राज्य बनाता है - "पॉज़िट्रोनियम"। इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन दोनों फ़र्मियन हैं, इसलिए बाध्य अवस्था का कुल स्पिन शून्य (पैरा-पॉज़िट्रोनियम) या एकता (ऑर्थो-पॉज़िट्रोनियम) हो सकता है। पैरा-पॉज़िट्रोनियम का जीवनकाल 0.1 ns के क्रम का होता है, जबकि ऑर्थो-पॉज़िट्रोनियम 3 परिमाण का अधिक लंबा क्रम होता है। पैरा-पॉज़िट्रोनियम केवल गामा किरणों की एक समान संख्या में क्षय कर सकता है, ऑर्थो-पॉज़िट्रोनियम, इसके विपरीत, केवल गामा किरणों की एक विषम संख्या में। यह व्यवहार क्वांटम यांत्रिक समानता और समरूपता के संरक्षण कानूनों से उपजा है। पीईटी के मामले में कम पॉज़िट्रॉन ऊर्जा को देखते हुए, हम यह मान सकते हैं कि केवल 2-फोटॉन और 3-फोटॉन डिकेस संभव हैं। इसके अलावा, ऑर्थो-पॉज़िट्रोनियम की संरचना में पॉज़िट्रॉन, बहुत लंबे जीवनकाल के कारण, ऑर्थो से पैरा राज्य में संक्रमण के साथ माध्यम के अन्य इलेक्ट्रॉनों के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है। वास्तव में, प्रमुख क्षय तंत्र 2 गामा क्वांटा के गठन के साथ क्षय है, हालांकि क्वांटम यांत्रिक दृष्टिकोण से, ऑर्थो-पॉज़िट्रोनियम का गठन 3 गुना अधिक होने की संभावना है। उपरोक्त केवल घने मीडिया के लिए सच है, जो मानव शरीर है। यह महत्वपूर्ण है कि उत्सर्जित गामा किरणों में 511 केवी की समान ऊर्जा होती है और बिल्कुल विपरीत दिशाओं में बिखरी होती है। क्वांटम यांत्रिकी के ढांचे में, इस कथन को कड़ाई से साबित किया जा सकता है, मैक्रो-दुनिया के यांत्रिकी के ढांचे में इसे निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है: जब तक पॉज़िट्रोनियम ऊर्जा 1022 केवी (एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन की कुल बाकी ऊर्जा) से अधिक हो जाती है, तब पॉज़िट्रोनियम "जीवन और चालें", जब पदार्थ के साथ बातचीत करते हुए ऊर्जा खो देती है। जैसे ही पॉज़िट्रोनियम ऊर्जा 1022 केवी तक गिरती है, अर्थात्। यह "बंद हो जाता है", एक ही ऊर्जा के साथ 180 डिग्री पर 2 गामा किरणों की रिहाई के साथ विनाश होता है।



पैरा-पॉज़िट्रोनियम और ऑर्थो-पॉज़िट्रोनियम क्षय आरेख

उत्सर्जित गामा किरणों का पंजीकरण उच्च सटीकता के साथ क्षय बिंदु को निर्धारित करना संभव बनाता है। एक घटना को रिंग डिटेक्टर के विपरीत किनारों पर 2 गामा किरणों का एक साथ पंजीकरण माना जाता है।

आइसोटोप

पीईटी के लिए उपयोग किए जाने वाले सभी आइसोटोप अल्पकालिक हैं। सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल होने वाले आइसोटोप का आधा जीवन: 18F (फ्लोरीन -18) - 109 मिनट, 11C (कार्बन -11) - 20 मिनट, 13N (नाइट्रोजन -13) - 10 मिनट। सबसे कम समय तक इस्तेमाल किए जाने वाले PET में से एक 15O (ऑक्सीजन -15) है जो 122 सेकंड के आधे जीवन के साथ है। इस तथ्य के मद्देनजर, फ्लोरीन के अपवाद के साथ पीईटी के लिए आइसोटोप प्राप्त करने का एकमात्र तरीका साइक्लोट्रॉन में सीटू संश्लेषण में है। शब्द "साइक्लोट्रॉन" तुरंत एलएचसी को याद करता है, सौभाग्य से, पीईटी के लिए मेडिकल साइक्लोट्रॉन बहुत अधिक कॉम्पैक्ट हैं। विशेषता आकार 3 मीटर है, विशेषता प्रोटॉन ऊर्जा 30 मेव तक है।



GE पेट्ट्रेस 800 Cyclotron। GE हेल्थकेयर आधिकारिक ब्रोशर से छवि

साइक्लोट्रॉन पर परिचालन समय के बाद, आइसोटोप एक विशेष प्रयोगशाला में प्रवेश करता है, जहां आवश्यक रेडियोफार्मास्यूटिकल का संश्लेषण होता है। परिणामी रेडियोफार्मास्युटिकल गुणवत्ता नियंत्रण प्रयोगशाला में अनिवार्य सत्यापन के अधीन है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि प्राप्त पदार्थ आवश्यक रेडियोफार्मास्यूटिकल है, इसमें विषाक्त पदार्थ शामिल नहीं हैं और यह रोगी के लिए प्रशासन के लिए सुरक्षित है। गुणवत्ता नियंत्रण प्रयोगशाला से पुष्टि प्राप्त करने के बाद, रेडियोधर्मिता रोगी को पेश की जाती है और एक टोमोग्राफ (पीईटी / सीटी या पीईटी / एमआरआई) पर एक अध्ययन किया जाता है।

पीईटी के लिए सबसे आम (यदि सबसे आम नहीं) रेडियोफार्मास्युटिकल में से एक 18 एफ-एफडीजी (फ्लोरोडॉक्सीग्लुकोज) है, जो अनिवार्य रूप से एक ग्लूकोइन अणु है जिसे फ्लोरीन -18 परमाणु के साथ लेबल किया गया है। विभाजित करते समय, कैंसर कोशिकाएं क्रमशः ग्लूकोज को अवशोषित करने में बेहद सक्रिय होती हैं, यदि छवि बड़ी मात्रा में ग्लूकोज के साथ एक क्षेत्र दिखाती है जो स्वस्थ चयापचय की विशेषता नहीं है, तो इस क्षेत्र में कैंसर ट्यूमर के विकास की संभावना बहुत अधिक है।


अणु 18F-FDG। OH समूहों में से एक के बजाय, 18F परमाणु संलग्न है

निष्कर्ष

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि पीईटी एक कार्यात्मक विधि है, जबकि सीटी या एमआरआई शरीर रचना है। यानी यदि बहुत शुरुआती चरणों में एक ट्यूमर है, तो सीटी या एमआरआई पर यह एक स्वस्थ अंग की पृष्ठभूमि के खिलाफ नहीं खड़ा होगा, जबकि पीईटी पर यह पहले से ही "चमक" होगा। तदनुसार, एक पूरी तस्वीर प्राप्त करने के लिए, दो तरीकों को संयोजित करना आवश्यक है - पीईटी ट्यूमर देखता है, और सीटी या एमआरआई अंग को एक सटीक शारीरिक बंधन देता है।



सीटी, पीईटी और पीईटी / सीटी की लगातार छवियां। इंटरनेट से छवि

पुनश्च: यह शायद ही कभी उल्लेख किया गया है, लेकिन पीईटी पद्धति का उपयोग न केवल कैंसर के निदान में किया जाता है, बल्कि आंतरिक अंगों के कार्यों के अध्ययन के लिए भी किया जाता है। उदाहरण के लिए, विधि ने हृदय क्रियाओं के अध्ययन में कार्डियोलॉजी में व्यापक अनुप्रयोग पाया है।