A PET fejlődése

   Tankönyv Fizikusoknak  »  Nukleáris medicina fizikusoknak  »  Bevezetés a nukleáris képalkotásba  »  A PET fejlődése

A pozitron-emissziós tomográfia olyan képalkotási eljárás, amely során a betegnek pozitronbomló izotópot adunk be, majd a megfelelő ideig várunk, hogy a szükséges helyeken feldúsuljon az izotóp (~1 óra). Detektálni 511 keV-es gamma-fotonokat fogunk tudni, amik a bomlás során keletkező pozitron és egy elektron találkozásakor létrejövő annihilációs fotonok. Ezek egy időben és egymással (majdnem pontosan) 180°-ot bezárva indulnak el az annihiláció helyéről. Az egyidejűség miatt koincidenciában való detektálást használhatunk, aminek eredménye, hogy nem kell kollimátorokkal kijelölni azt a vonalat, ami mentén a bomlás történt, hisz a két, koincidenciában megszólaló detektort összekötő egyenes mentén kellett, hogy történjen a bomlás. Ez természetesen az ideális szituáció, hiszen több más folyamat is befolyásolja még a detektálást, de ezekről későbbi fejezetekben olvashatunk részletesebben.
A pozitron emissziós tomográfia egyik legnagyobb nehézsége az, hogy rövid felezési idejű izotópokat alkalmazunk a vizsgálatokra. A legáltalánosabb PET – radiofarmakon, az FDG (fluoro-dezoxiglükóz) nyomjelzése F-18-al történik, melynek felezési ideje 109,5 perc és csak ciklotronban állítható elő. Így igen előnyös, ha az izotóp előállítása és a vizsgálat egy helyszínen történik. Magyarországon a négy PET – berendezésből kettő tud így működni: a Budafoki úti PET-centrumban és a Debrecenben található készülékek. A kecskeméti, illetve az Amerikai úti PET-hez nem tartozik saját ciklotron, így ők valamelyik külsős ciklotronra vannak ráutalva, hogy FDG-vel vizsgálatokat tudjanak végezni.
Az első, kórházban megjelenő ciklotronokról a ’60-as évek elején hallhatunk (London, St. Louis). A ’70-es évekre érünk el oda, hogy Anger pozitron emissziós kameráját kiszorítják a sokdetektoros berendezések, de a ’80-as évek elejéig a számítástechnika nem elég gyors ahhoz, hogy a PET rutin diagnosztikai eszközként működhessen.
Néhány fontos évszám: ’78: első kapuzott PET kép, ’79: első agyfelvétel, ’96-ban 160 PET található a világ országaiban összesen, 2000-ben találkozhatunk először PET-CT készülékkel (Townsend és Nutt). Új detektoranyagok jelennek meg, amelyek némileg könnyítik a PET-készülékek előállítását (LYSO, LSO), 2005-re már több, mint 300 készülékről tudunk a világon. 2008-ban megjelenik az első MR-kompatibilis PET készülék (kis állatok vizsgálatára alkalmas, University of California). 2009-ben humán agyvizsgálatokra alkalmas PET-MRI lát napvilágot Jülichben.

Egy teljes PET-CT vizsgálat dózisterhelése ~20 mSv (foglalkozási dóziskorlát egy évre), ami az évi háttérsugárzás kb. nyolcszorosa, tehát közel sem elhanyagolható. A PET manapság már igen jó érzékenységgel rendelkezik, amiről a következő képek is árulkodnak:

Teljes test PET-CT szken

 

A legfontosabb PET – izotóp, mint már említettük az FDG. Miokardiális perfúzió vizsgálatára alkalmaznak C-11-et acetáthoz kötve (felezési idő 20,3 perc), ill. Rb-82-t (felezési idő 1,25 perc). Az O-15 (felezési idő 124 s) és a N-13 (felezési idő: 10 perc) is általános PET-izotópnak tekinthető.
A gyakorlatban alkalmazott ciklotronok (a ciklotronnak, mint eszköznek az eredeti leírása Gaál Sándor magyar fizikustól származik 1929-ből, a világ mégis Lawrence-t tekintheti feltalálónak, mivel a szabadalom az övé) 1,5 T-s mágneses térrel rendelkeznek, körülbelül 1,5 méteres átmérőjűek, s protonokat nagyságrendileg 15 MeV-ig képesek gyorsítani. Alapvetően nagyon drága eszközök, igen komoly sugárvédelemmel, árnyékolással.