正電子發(fā)射斷層掃描 (PET) 是核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中比較先進(jìn)的一種成像方式。它使用放射性物質(zhì)在體內(nèi)產(chǎn)生正電子，與體內(nèi)其他電子產(chǎn)生相互作用，使我們能夠?qū)ι眢w進(jìn)行掃描成像。這對(duì)于早期疾病的診斷特別有用，例如腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)。

在詳細(xì)介紹它的原理之前，我們首先要了解正電子的來源。正電子來源于放射性物質(zhì)，一般情況下這種放射性物質(zhì)是人體所需的物質(zhì)，如葡萄糖、蛋白質(zhì)等。然后這些物質(zhì)的其中一個(gè)元素使用短壽命的放射性同位素代替，如碳-11、氮-13、氧-15、氟-18 等。

今天，我將重點(diǎn)關(guān)注的是目前使用較為普遍的物質(zhì)：氟代脫氧葡萄糖 (FDG)。它本質(zhì)上它是一種葡萄糖類似物，與葡萄糖相比是一個(gè)氧原子已被移除，并被氟的放射性同位素氟-18 所取代。除了這一點(diǎn)之外，在所有化學(xué)行為方面都與葡萄糖一樣，都會(huì)被細(xì)胞所利用來產(chǎn)生能量。

接下來，我們關(guān)注的是具體的放射性同位素：氟-18，它的質(zhì)量數(shù)為 18，而質(zhì)子數(shù)為 9，因此它有 9 個(gè)中子。這種形式的氟具有放射性，它會(huì)衰變成氧元素，因此 FDG 變成了正常的葡萄糖。

如圖所示，我們可以看到氧的質(zhì)量數(shù)不變，而質(zhì)子數(shù)減少到了 8，所以它的衰變方式是一個(gè)質(zhì)子變成了中子，并釋放出一個(gè)正電子。正電子是電子的反物質(zhì)對(duì)應(yīng)物，除了電荷不同之外，它們其他性質(zhì)都相同。重要的是，正電子不能與電子共存，它們相互接觸會(huì)發(fā)生湮滅。

所以，正電子在體內(nèi)不會(huì)傳播得很遠(yuǎn)，它基本上會(huì)在其產(chǎn)生的位置與體內(nèi)的電子相碰，相互湮滅并把質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量，這種能量的特別之處在于它產(chǎn)生兩個(gè)伽馬輻射光子。更重要的是，這兩個(gè)光子會(huì)以 180 度向外傳播。而在人體外圍是一圈伽馬探測(cè)器，這兩個(gè)光子幾乎同時(shí)到達(dá)探測(cè)器相對(duì)的位置，然后由于兩個(gè)光子穿過的人體組織不同，它們的衰減也會(huì)不同，計(jì)算機(jī)通過一系列復(fù)雜的計(jì)算就能確定位置。不過，要準(zhǔn)確計(jì)算出 FDG 被吸收的位置并成像，計(jì)算機(jī)需要進(jìn)行多達(dá) 100 萬(wàn)次的分析。

但是，如果只做 PET 的話，產(chǎn)生的圖像的分辨率是非常低的。所以，它經(jīng)常會(huì)結(jié)合其他技術(shù) (例如 CT)，來更好地顯示一些器官的確切位置。所以，這兩者結(jié)合我們就可以定位新陳代謝的確切位置，并以亮度來區(qū)別新陳代謝的強(qiáng)度。一般來說，癌細(xì)胞需要更多的糖，這會(huì)導(dǎo)致某些部位出現(xiàn)異常的亮度。所以，PET 非常適合早期癌癥的發(fā)現(xiàn)。

本文來自微信公眾號(hào)：萬(wàn)象經(jīng)驗(yàn) （ID：UR4351），作者：Eugene Wang

總結(jié)

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