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正电子发射断层扫描(PET)是核医学领域中比较先进的一种成像方式 。 它使用放射性物质在体内产生正电子 ， 与体内其他电子产生相互作用 ， 使我们能够对身体进行扫描成像 。 这对于早期疾病的诊断特别有用 ， 例如肿瘤的早期发现 。
在详细介绍它的原理之前 ， 我们首先要了解正电子的来源 。 正电子来源于放射性物质 ， 一般情况下这种放射性物质是人体所需的物质 ， 如葡萄糖、蛋白质等 。 然后这些物质的其中一个元素使用短寿命的放射性同位素代替 ， 如碳-11、氮-13、氧-15、氟-18等 。
今天 ， 我将重点关注的是目前使用较为普遍的物质：氟代脱氧葡萄糖(FDG) 。 它本质上它是一种葡萄糖类似物 ， 与葡萄糖相比是一个氧原子已被移除 ， 并被氟的放射性同位素氟-18所取代 。 除了这一点之外 ， 在所有化学行为方面都与葡萄糖一样 ， 都会被细胞所利用来产生能量 。
接下来 ， 我们关注的是具体的放射性同位素：氟-18 ， 它的质量数为18 ， 而质子数为9 ， 因此它有9个中子 。 这种形式的氟具有放射性 ， 它会衰变成氧元素 ， 因此FDG变成了正常的葡萄糖 。
如图所示 ， 我们可以看到氧的质量数不变 ， 而质子数减少到了8 ， 所以它的衰变方式是一个质子变成了中子 ， 并释放出一个正电子 。 正电子是电子的反物质对应物 ， 除了电荷不同之外 ， 它们其他性质都相同 。 重要的是 ， 正电子不能与电子共存 ， 它们相互接触会发生湮灭 。
所以 ， 正电子在体内不会传播得很远 ， 它基本上会在其产生的位置与体内的电子相碰 ， 相互湮灭并把质量转化为能量 ， 这种能量的特别之处在于它产生两个伽马辐射光子 。 更重要的是 ， 这两个光子会以180度向外传播 。 而在人体外围是一圈伽马探测器 ， 这两个光子几乎同时到达探测器相对的位置 ， 然后由于两个光子穿过的人体组织不同 ， 它们的衰减也会不同 ， 计算机通过一系列复杂的计算就能确定位置 。 不过 ， 要准确计算出FDG被吸收的位置并成像 ， 计算机需要进行多达100万次的分析 。
但是 ， 如果只做PET的话 ， 产生的图像的分辨率是非常低的 。 所以 ， 它经常会结合其他技术(例如CT) ， 来更好地显示一些器官的确切位置 。 所以 ， 这两者结合我们就可以定位新陈代谢的确切位置 ， 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 ， 这会导致某些部位出现异常的亮度 。 所以 ， PET非常适合早期癌症的发现 。
【反物质的应用：正电子发射断层扫描】
