تصوير مقطعي بابتعاث البوزيترونات

Image of a typical positron emission tomography (PET) facility

PET/CT-System with 16-slice CT; the ceiling mounted device is an injection pump for CT contrast agent

التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني إنگليزية: Positron Emission Tomography أو PET تقنية تصوير في الطب النووي تسفر عن معطيات وصور ثلاثية الأبعاد لمجرى مختلف العمليات الوظيفية في الجسم. ويعمل الجهاز المصوّر على أساس اكتشاف أزواج من أشعة غاما المنبثفة بشكل غير مباشر عن نظير مشع مصدر للبوزيترونات (قائفة مشعة)، والتي يتم إدخالها إلى الجسم بعد أن ترتبط بجزيء فعال حيويًا). من ثم، يتم استبناء الصورة ثلاثية الأبعاد من الإسقاطات بشكل محوسب. في الآونة الأخيرة، أصبحت تستعمل أجهزة تسهل الاستبناء بواسطة استعمال التصوير الطبقي المحوسب بواسطة الأشعة السينية (أشعة إكس) والذي يتم إجراءه في نفس جهاز التصوير بالإصدار البوزيتروني وفي نفس الوقت.

إذا كان الجزيء الفعال حيويًا الذي يرتبط بالقائفة هو جزيء الـFDG (إحدى مضاهئات الجلوكوز)، فإنّ تصوير تركيز القائفة يعطي قياسًا للفعالية الأيضية في الجسم من منظار قدرة النسيج المحليّة على قبط الجلوكوز. مع أنّ استمعال هذه القائفة بات شائعًا في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، فهنالك العديد من القائفات الأخرى التي قد تعطينا معلومات عن تراكيز جزيئات مختلفة في الجسم.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 وصف التقنية

Schematic view of a detector block and ring of a PET scanner

 الإجراءات

Schema of a PET acquisition process

لإجراء التصوير، يتم حقن الشخص الخاضع للتصوير بقائفة التي هي عبارة عن نظير مشع ذي عمر قصير، وعادة ما تحقن المادة إلى الدورة الدموية. وعادة ما تحقن القائفة بعد أن يتم دمجها في جزيئات فعالة حيويًا. بعد فترة انتظار، يرتفع خلالها تركيز القائفة في الأنسجة المرغوب تصويرها، يتم وضع الشخص في جهاز التصوير التفرسي (الماسح). ويعرف الجزيء الأكثر استعمالاً في تصوير الإصدار البوزيتروني باسم فلوريد الجلوكوز منقوص الأكسجين (FDG)، وهو من السكريات، ويكون زمن الانتظار بعد الحقن لدى استعماله ساعة واحدة تقريبًا. في خلال عملية التصوير يتم تسجيل تركيز القائفة في النسيج، في حين تتحلل القائفة بشكل طبيعي وفق عمر النصف خاصتها.

ويقوم النظير المشع لدى تحلّله (المعروف أيضًا باسم بلى بيتائي موجب) بإصدار بوزيترونات، وهي جسيمات مضادة للإلكترونات (أي ذات نفس الكتلة وشحنة معاكسة). تستمر هذه البوزيترونات بالانطلاق بعد إصدارها لمسافة بضعة ميليمترات بالمعدل، ولكنها سرعان ما تلتقي بجسيماتها المضادة، أي بإلكترونات. هذا الالتقاء يسفر عن إفناء كل من الجسيم وجسيمه المضاد، وعن إنتاج فوتونين من أشعة جاما ينبعثان في اتجاهين متضادين. يتم الكشف عن هذه الفوتونات عندما تصل إلى المفراس الومضاني حيث تسبب هناك إلى وميض عابر تلتقطه أجهزة تعرف باسم أنابيب مضخمة للضوء وهي أنابيب مفرغة ذات تحسس ضوئي كبير (إذ بإمكان بعضها الكشف عن فوتونات فردية) تستطيع تضخيم شدة التيار الناتج عن الضوء الساقط عليها بملايين المرات. وعادة يكون المفراس عبارة عن دائرة من هذه الأنابيب تحيط بالشخص قيد التصوير. وتعتمد العملية على الكشف المتزامن بدقة عن فوتونين بنقطتين متضادتين تقريبًا حول دائرة المفراس (بالنسبة لمركز الكتلة، فالنقطتين متضادتين تمامًا، ولكن بما أنّ مركز الثقل لا يقع بالضبط في مركز دائرة المفراس، فنقطتي الكشف قد لا تكونا متضادتين تمامًا، ويسمح المفراس بشكل عام لدرجة معينة من "الخطأ" في اتجاه الكشف). ويتجاهل المفراس أية "أزواج" فوتونات مضادة تصل إذا تعدّى الفرق الزمني لوصولها بضعة نانوثوانٍ.

 توضيع حدث إفناء البوزيترون

A complete body PET / CT Fusion image

A Brain PET / MRI Fusion image

الغالبية العظمى من أحداث إفناء إلكترون-بوزيترون تسفر عن إنبعاث فوتونين من أشعة جاما ذوي طاقة تساوي طاقة تعادل 511 كيلو إلكترون فولت الواحد باتجاه معاكس للآخر (أي 180 درجة تقريبًا بين اتجاهات انطلاقهما). من هنا، فبالإمكان تحديد مكان حدوث الإفناء على طول خط الانطلاق للفوتونين (ويسمى بالإنجليزية LOR) بواسطة مقارنة الفرق بين زمني وصول كل فوتون إلى المفراس. في الواقع، فالخط المستقيم ليس متناه في الدقة، بل له سمك معيّن، بسبب انحراف الزاوية الحقيقية شيئًا ما عن 180. إذا كانت الدقة الزمنية للجهاز أقل من 500 بيكوثانية (فضلاً عن 10 نانوثوانٍ)، بالإمكان توضيع الحدث لمقطع ما على طول الـLOR. مع تحسّن الدقة الزمنية، تتحسن كذلك نسبة الإشارة إلى الضوضاء، حيث يكفي عدد أقل من الأحداث للحصول على نفس جودة الصورة. حيث يصغر طول المقطع مع تحسّن الدقة الزمنية.

 استبناء الصور بواسطة إحصائيات التزامن

Maximum intensity projection (MIP) of a F-18 FDG wholebody PET acquisition, showing abnormal focal uptake in the region of the stomach. Normal physiological isotope uptake is seen in the brain, renal collection systems and bladder. In this animation, it is important to view the subject as rotating clockwise (note liver position).

إنّ طريقة استبناء الصور في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني تشبه إلى حد كبير طريقة الاستبناء في التصوير الطبقي المحوسب (أو الـCT) وفي التصوير المقطعي بإصدار فوتون واحد (أو الـSPECT)، مع أنّ كمية المعلومات المتوفرة في تصوير الإصدار البوزيتروني ضئيلة بالنسبة لهاتين التقنيتين، مما يجعل عمليات الاستبناء أصعب.

PET scan of the human brain.

وفق الإحصائيات الملتقطة من تزامن اصطدام أزواج فوتونات بالمفراس، بالإمكان حل هيئة معادلات لكمية فعالية القائفة المشعة في كل قطعة من النسيج المنشود على طول عدّة خطوط LOR. بهذا الشكل يتم تخطيط النشاط الإشعاعي لكل فوكسل في النسيج. الصورة النهائية تظهر جميع الأنسجة التي تركزت فيها القائفة المشعة، وهي صورة يستطيع أخصائي أشعة أن يقرأها ويستخلص منها الاستنتاجات.

 انظر أيضا

• Diffuse optical imaging
• Hot cell (Equipment used to produce the radiopharmaceuticals used in PET)
• Molecular Imaging

 المصادر

 قراءات إضافية

• Bustamante E. and Pedersen P.L. (1977). "High aerobic glycolysis of rat hepatoma cells in culture: role of mitochondrial hexokinase". Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 74 (9): 3735–3739. doi:10.1073/pnas.74.9.3735.
• Dumit Joseph, Picturing Personhood: Brain Scans and Biomedical Identity, Princeton University Press, 2004
• Herman, Gabor T. (2009). Fundamentals of Computerized Tomography: Image Reconstruction from Projections (2nd ed.). Springer. ISBN 978-1-85233-617-2..
• Klunk WE, Engler H, Nordberg A, Wang Y, Blomqvist G, Holt DP, Bergstrom M, Savitcheva I, Huang GF, Estrada S, Ausen B, Debnath ML, Barletta J, Price JC, Sandell J, Lopresti BJ, Wall A, Koivisto P, Antoni G, Mathis CA, and Langstrom B. (2004). "Imaging brain amyloid in Alzheimer's disease with Pittsburgh Compound-B". Annals of Neurology. 55 (3): 306–319. doi:10.1002/ana.20009. PMID 14991808.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 وصلات خارجية

• PET Images Search MedPix(r)
• Seeing is believing: In vivo functional real-time imaging of transplanted islets using positron emission tomography (PET)(a protocol), Nature Protocols, from Nature Medicine - 12, 1423 - 1428 (2006).
• The nuclear medicine and molecular medicine podcast - Podcast
• Positron Emission Particle Tracking (PEPT) - engineering analysis tool based on PET that is able to track single particles in 3D within mixing systems or fluidised beds. Developed at the University of Birmingham, UK.
• CMS coverage of PET scans
• PET-CT atlas Harvard Medical School