PET スキャンの定義

陽電子放出断層撮影法または ペットスキャンは英語の頭字語で、核医学に属する非侵襲的診断技術です。 PET スキャンで得られた画像は、人体の特定の組織の活動と代謝に関する情報を提供します。

反物質は、通常の物質と反応するときに大量のエネルギーを放出するため、多くの応用が可能です。 反物質の現在の応用例の 1 つは、人体の診断画像を取得することです。 PET スキャンは、この目的を達成するために、電子の反粒子である陽電子を使用します。

物質と反物質の反応

物質と反物質の違いを理解する簡単な方法は次のとおりです。前者は粒子で構成され、後者は反粒子で構成されます。 さて、しかし反粒子とは何でしょうか？ これは、類似物と同じ質量を持つ粒子の一種ですが、電荷などの一部の特性が逆転しています。

たとえば、電子の反粒子である陽電子について考えてみましょう。 陽電子は電子と同じ質量を持ちますが、その大きさが電子と同じであっても、その電荷は正です。 電子の電荷は -e≈-1.6×10^-19 C、陽電子の電荷は +e=+1.6×10^-19.

粒子と反粒子が出会うと、それらは互いに消滅します。 このプロセスでは、エネルギーと一対の光子が生成され、生成されると反対方向に移動します。

と^–+e⁺→γ+γ(511keV)

これらの消滅で放出されるエネルギーは膨大であるため、反物質は将来の動力源としての理想的な候補となっています。 しかし、反物質の製造は非常に難しく、非常に高価なため、エネルギー源として利用するのには程遠いです。 現在私たちにできることは、粒子対粒子の消滅を利用して人体の画像を取得することです。

PETスキャンはどのように機能しますか?

PET スキャンは基本的に、電子と陽電子の消滅によって放出される光子を利用して、特定の組織の画像を生成します。 Fluor-18 は、β 崩壊を介して放射性崩壊する放射性同位体です。⁺ 酸素18の安定同位体を生成します。 このタイプの崩壊では、陽子が放射性崩壊して中性子、陽電子、および電子ニュートリノを生成します。

p⁺→n+e⁺+ν_と

Fluor-18 の場合、放射性崩壊は次のようになります。

¹⁸ふ→¹⁸o+e⁺+ν_と

Fluor-18 は、グルコース分子上のヒドロキシル基を置換することにより、グルコース分子に結合することができます。 この Fluor-18 のグルコースへの取り込みにより、フルオロデオキシグルコース (FDG) と呼ばれる化合物が生成されます。

PET スキャン検査は、FDG サンプルを患者に静脈内に導入することから始まります。 FDG は血流を通じて全身に分布します。 グルコースは私たちの細胞の主なエネルギー源であるため、細胞は通常のグルコースであるかのように FDG の代謝を開始します。

細胞内に入ると、FDG 分子に組み込まれた Fluor-18 放射性同位体は放射性崩壊し、陽電子を放出します。 陽電子は周囲の電子とともに急速に消滅し、反対方向に進む光子のペアを生成します。 患者の周りに配置されたいくつかの検出器の助けを借りて、前記消滅から生じるすべての光子のペアが収集され、それらが発生した場所がマッピングされます。

PETスキャンによる画像はどのような情報を私たちに提供してくれるのでしょうか?

PET スキャンで得られた画像には、FDG の分解が多かった部位、つまり細胞によるエネルギー消費が多かった部位が示されています。 これらの先験的な画像は、特定の組織の代謝評価を行い、その機能を判断できるようにするために使用されます。 たとえば、多くのエネルギーを消費することがわかっている組織が PET スキャン画像上で薄暗く輝いて見える場合、それはその組織の欠陥を示している可能性があります。

体内で最もエネルギーを消費するものの 1 つは、癌性腫瘍です。 がん細胞は、制御不能に高い速度で分裂する細胞です。 細胞分裂のプロセスにはより多くのエネルギー消費が必要となるため、癌性腫瘍は大量のエネルギーを使用することが予想されます。

PET スキャンによる画像は、腫瘍が存在する可能性のある場所を示すことができます。 より明るく見えるため、悪性であると考えられます。これは、前述のエネルギーの消費が大きかったことを示しています。 ゾーン。

PETスキャン研究では放射性同位体と反物質が使用されますが、 患者が受ける放射線は非常に微量であり、放射性トレーサーは最終的には患者から除去されます。 体。