Позитронна емісійна томографія
Мета позитронної емісійної томографії (ПЕТ) базується на явищі анігіляції електрона і позитрона, тобто частинки та античастинки. Реакція, що характеризує це явище, вже згадувалася раніше і має вигляд:
Реакція анігіляції пари електрон-позитрон була відкрита в 1933 р., вже через рік після експериментального відкриття позитрона в космічних променях. Сам термін “анігіляція” в перекладі з латинської мови означає “зникнення, перетворення в ніщо”. Звичайно, цей термін в буквальному його розумінні є невірним, оскільки при взаємодії частинки та античастинки, зокрема електрона При відносно низьких енергіях пари частинка-античастинка процес анігіляції супроводжується народженням більш легких частинок. Прикладом такої реакції анігіляції є саме реакція з утворенням 2 g -квантів, оскільки маса спокою g -кванта дорівнює нулю. У протилежному випадку, тобто при значних енергіях, легкі частинка-античастинка можуть анігілювати з утворенням пари більш важких частинки і античастинки. Прикладом подібної реакції є наступна реакція утворення з електрона і позитрона двох мезонів:
Мезони (цей термін означає “проміжний, середній”) мають маси спокою, які знаходяться між масою спокою електрона (m 0 = 9.1×10–31 кг, або в енергетичних одиницях Суть методу ПЕТ можна сформулювати наступним чином: перш за все, на спеціальних пристроях виробляються радіоактивні ізотопи, які мають досить короткий період напіврозпаду Т 1/2 (типово Т 1/2» декілька годин). Частіше за все це є ізотопи так званих “автентичних елементів” (кисню, азоту, вуглецю) – тих елементів, що містяться в тілі людини. Так, наприклад, у відділенні медичної фізики Університету Вісконсін-Медісон (США) для реалізації методу ПЕТ використовують ізотопи Наступний етап методу ПЕТ полягає в тому, що короткоживучі ізотопи, нароблені на циклотроні або іншій спеціальній апаратурі, дуже швидко переправляються у шпиталі (як правило, до відділень радіаційної онкології). Тут ці препарати вводяться в пухлину, де позитрони анігілюють з електронами. Внаслідок реакції анігіляції народжуються 2 фотони (g -кванти) з енергією 511 кеВ кожний. Згідно з законом збереження імпульсу, обидва g -кванти розлітаються під кутом 180о по відношенню один до одного (мал. 10.23). Саме ця обставина використовується для їх виявлення (детектування) за допомогою електротехнічної схеми збіжності та подальшої візуалізації об’єкту дослідження, де відбулися акти анігіляції пар електрон-позитрон, за допомогою спеціальних комп’ютерних програм. Метод ПЕТ дозволяє отримувати дуже корисну і точну інформацію щодо процесів, які відбуваються в головному мозку людини та в інших органах при діагностиці нейропсихічних порушень, при вивченні досить тонких особливостей діяльності центральної нервової системи тощо. Сучасні модифікації методу ПЕТ використовують нові радіоактивні ізотопи (наприклад, позитронно-активний ізотоп фтору
На закінчення цього параграфу підкреслимо, що в Україні завдяки спільним зусиллям вчених та інженерів Національного медичного університету імені О.О. Богомольця, Інституту монокристалів НАН України (м. Харків) та Спеціального конструкторського бюро СКТБ-Оризон (м. Суми) розроблені та вже втілені в медичну практику оригінальні вітчизняні емісійні комп’ютерні томографи типу ГКС-301Т (мал. 10.25). Цей емісійний комп’ютерний томограф складається з таких основних частин: 1 – позитронно-чутливий детектор g -квантів, 2 – ліжко пацієнта, переміщення апаратури відносно якого керується спеціальною комп’ютерною програмою, 3 – система для отримання, обробки та візуалізації радіологічної інформації. Об’єктивні характеристики комп’ютерного томографу ГКС-301Т демонструють той факт, що цей вітчизняний томограф не поступається, а по деяким параметрам переважає подібні закордонні зразки томографів, що виготовлені відомими фірмами Siemens, Picket, Trionix та іншими. 10.7. Практичне заняття “Рентгенівське випромінювання, його застосування” Мета заняття: Вивчити природу, механізм і засоби отримання рентгенівських променів, взаємодію рентгенівського випромінювання з речовиною, використання рентгенівського випромінювання в медицині. Контрольні питання для підготовки до заняття 1. Поняття і властивості рентгенівського випромінювання. 2. Отримання рентгенівського випромінювання. Рентгенівська трубка. 3. Гальмівне випромінювання. Спектр гальмівного випромінювання, його короткохвильова границя. 4. Потік рентгенівського випромінювання. 5. Характеристичне рентгенівське випромінювання. Серії характеристичного спектру. 6. Взаємодія рентгенівського випромінювання з речовиною. 7. Закон послаблення потоку рентгенівського випромінювання. 8. Використання рентгенівського випромінювання в медицині.
|