反物量的利用:正电子发射断层扫描

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小强
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正电子发射断层扫描(PET)是核医学范畴中比力先辈的一种成像体例。它利用放射性物量在体内产生正电子,与体内其他电子产生彼此感化,使我们可以对身体停止扫描成像。那关于早期疾病的诊断特殊有用,例如肿瘤的早期发现。

在详尽介绍它的原理之前,我们起首要领会正电子的来源。正电子来源于放射性物量,一般情状下那种放射性物量是人体所需的物量,如葡萄糖、卵白量等。然后那些物量的此中一个元素利用短寿命的放射性同位素取代,如碳-11、氮-13、氧-15、氟-18等。

反物量的应用:正电子发射断层扫描

今天,我将重点存眷的是目前利用较为普及的物量:氟代脱氧葡萄糖(FDG)。它素质上它是一种葡萄糖类似物,与葡萄糖比拟是一个氧原子已被移除,并被氟的放射性同位素氟-18所代替。除了那一点之外,在所有化学行为方面都与葡萄糖一样,城市被细胞所操纵来产生能量。

接下来,我们存眷的是详细的放射性同位素:氟-18,它的量量数为18,而量子数为9,因而它有9个中子。那种形式的氟具有放射性,它会衰酿成氧元素,因而FDG酿成了一般的葡萄糖。

反物量的应用:正电子发射断层扫描

如图所示,我们能够看到氧的量量数稳定,而量子数削减到了8,所以它的衰变体例是一个量子酿成了中子,并释放出一个正电子。正电子是电子的反物量对应物,除了电荷差别之外,它们其他性量都不异。重要的是,正电子不克不及与电子共存,它们彼此接触会发作湮灭。

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所以,正电子在体内不会传布得很远,它根本上会在其产生的位置与体内的电子相碰,彼此湮灭并把量量转化为能量,那种能量的特殊之处在于它产生两个伽马辐射光子。更重要的是,那两个光子会以180度向别传播。而在人体外围是一圈伽马探测器,那两个光子几乎同时抵达探测器相对的位置,然后因为两个光子穿过的人体组织差别,它们的衰减也会差别,计算机通过一系列复杂的计算就能确定位置。不外,要准确计算出FDG被吸收的位置并成像,计算机需要停止多达100万次的阐发。

反物量的应用:正电子发射断层扫描

但是,假设只做PET的话,产生的图像的辨认率长短常低的。所以,它经常会连系其他手艺(例如CT),来更好地展现一些器官确实切位置。所以,那两者连系我们就能够定位新陈代谢确实切位置,并以亮度来区别新陈代谢的强度。一般来说,癌细胞需要更多的糖,那会招致某些部位呈现反常的亮度。所以,PET十分合适早期癌症的发现。

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