Kärnämnen används i allt från PET -skanningar till kemoterapi. JohnnyGreig / Getty Images På sjukhus eller på TV, du har förmodligen sett patienter som genomgår strålbehandling för cancer, och läkare som beställer PET -skanningar för att diagnostisera patienter. Dessa är en del av den medicinska specialitet som kallas kärnmedicin . Kärnmedicin använder radioaktiva ämnen för att bilda kroppen och behandla sjukdomar. Den tittar på både fysiologin (funktion) och kroppens anatomi för att fastställa diagnos och behandling.
I den här artikeln, Vi kommer att förklara några av de tekniker och termer som används inom kärnmedicin. Du kommer att lära dig hur strålning hjälper läkare att se djupare inuti människokroppen än de någonsin kunde.
Ett problem med människokroppen är att den är ogenomskinlig, och att titta inuti är generellt smärtsamt. Förr, utforskande kirurgi var ett vanligt sätt att titta in i kroppen, men idag kan läkare använda ett stort utbud av icke-invasiv tekniker. Några av dessa tekniker inkluderar saker som röntgenstrålar, MR -skannrar, KAT skannar, ultraljud och så vidare. Var och en av dessa tekniker har fördelar och nackdelar som gör dem användbara för olika förhållanden och olika delar av kroppen.
Bildteknik för kärnmedicin ge läkare ett annat sätt att titta in i människokroppen. Teknikerna kombinerar användning av datorer, detektorer, och radioaktiva ämnen. Dessa tekniker inkluderar:
Alla dessa tekniker använder olika egenskaper hos radioaktiva element för att skapa en bild. Se hur radioaktivitet fungerar för fullständiga detaljer.
Kärnmedicinsk avbildning är användbar för att upptäcka:
Användningen av ett specifikt test, eller kombination av tester, beror på patientens symptom och sjukdomen som diagnostiseras.
Innehåll
figur 2 PET producerar bilder av kroppen genom att detektera strålningen från radioaktiva ämnen. Dessa ämnen injiceras i kroppen, och är vanligtvis märkta med en radioaktiv atom, såsom Carbon-11, Fluor-18, Syre-15, eller kväve-13, som har en kort förfallstid. Dessa radioaktiva atomer bildas genom att bombardera normala kemikalier med neutroner för att skapa kortlivade radioaktiva isotoper. PET detekterar gammastrålningarna som avges på platsen där en positron som avges från det radioaktiva ämnet kolliderar med en elektron i vävnaden ( Figur 1 ).
I en PET -skanning, patienten injiceras med ett radioaktivt ämne och placeras på ett plant bord som rör sig i steg genom ett "munk" -format hölje. Detta hölje innehåller den cirkulära gammastråldetektormatrisen ( figur 2 ), som har en serie scintillationskristaller, var och en ansluten till ett fotomultiplikatorrör. Kristallerna omvandlar gammastrålarna, avges från patienten, till fotoner av ljus, och fotomultiplikatorrören omvandlar och förstärker fotonerna till elektriska signaler. Dessa elektriska signaler bearbetas sedan av datorn för att generera bilder. Bordet flyttas sedan, och processen upprepas, resulterar i en serie tunna skivbilder av kroppen över intresseområdet (t.ex. hjärna, bröst, lever). Dessa tunna skivbilder kan sättas ihop till en tredimensionell representation av patientens kropp.
PET ger bilder av blodflöde eller andra biokemiska funktioner, beroende på vilken typ av molekyl som är radioaktivt märkt. Till exempel, PET kan visa bilder av glukosmetabolism i hjärnan, eller snabba förändringar i aktivitet i olika delar av kroppen. Dock, det finns få PET-centra i landet eftersom de måste vara placerade nära en partikelaccelerator som producerar de kortlivade radioisotoper som används i tekniken.
SPECT är en teknik som liknar PET. Men de radioaktiva ämnena som används i SPECT (Xenon-133, Technetium-99, Jod-123) har längre sönderfallstider än de som används i PET, och avger singel istället för dubbla gammastrålar. SPECT kan ge information om blodflöde och distribution av radioaktiva ämnen i kroppen. Dess bilder har mindre känslighet och är mindre detaljerade än PET -bilder, men SPECT -tekniken är billigare än PET. Också, SPECT -centra är mer tillgängliga än PET -centra eftersom de inte behöver placeras nära en partikelaccelerator.
Kardiovaskulär avbildning tekniker använder radioaktiva ämnen för att kartlägga blodflödet genom hjärtat och blodkärlen. Ett exempel på en kardiovaskulär bildteknik är a stress talium test , där patienten injiceras med en radioaktiv talliumförening, tränade på ett löpband, och avbildad med en gammastrålkamera. Efter en tids vila, studien upprepas utan övningen. Bilderna före och efter träning jämförs för att avslöja förändringar i blodflödet till det fungerande hjärtat. Dessa tekniker är användbara för att detektera blockerade artärer eller arterioler i hjärtat och andra vävnader.
Benskanning detekterar strålning från ett radioaktivt ämne (technetium-pp metyldifosfat) som, när den injiceras i kroppen, samlas i benvävnad, eftersom benvävnad är bra på att ackumulera fosforföreningar. Ämnet ackumuleras i områden med hög metabolisk aktivitet, och så visar bilden som produceras "ljuspunkter" med hög aktivitet och "mörka fläckar" med låg aktivitet. Benskanning är användbar för att upptäcka tumörer, som i allmänhet har hög metabolisk aktivitet.
I avbildningstester för kärnmedicin, injicerade radioaktiva ämnen skadar inte kroppen. Radioisotoperna som används i kärnmedicin förfaller snabbt, i minuter till timmar, har lägre strålningsnivåer än en typisk röntgen- eller CT-skanning, och elimineras i urinen eller tarmrörelsen.
Men vissa celler påverkas hårt av joniserande strålning - alfa, beta, gamma och röntgen. Celler multiplicerar med olika hastigheter, och de snabbt förökande cellerna påverkas starkare än standardceller på grund av två egenskaper:
Snabbt multiplicerade celler har mindre tid för reparationsmekanismen att upptäcka och fixa DNA -fel innan de delar sig, så de är mer benägna att förstöra sig själv när de förstörs av kärnstrålning.
Eftersom många former av cancer kännetecknas av snabbt delande celler, de kan ibland behandlas med strålbehandling. Vanligtvis, radioaktiva ledningar eller flaskor placeras nära eller runt tumören. För djupa tumörer, eller tumörer på obrukbara platser, högintensiva röntgenstrålar är fokuserade på tumören.
Problemet med denna typ av behandling är att normala celler som råkar reproducera snabbt kan påverkas tillsammans med de onormala cellerna. Hårceller, celler som täcker magen och tarmarna, hudceller och blodkroppar råkar reproducera sig snabbt, så de påverkas starkt av strålning. Detta hjälper till att förklara varför människor som genomgår behandling för cancer ofta drabbas av håravfall och illamående.
Kärnämnen används också för att skapa radioaktiva spårämnen som kan injiceras i blodomloppet. En form av spårämne flyter i blodet, och gör att blodkärlens struktur kan ses. Denna form av observation gör att blodproppar och andra abnormiteter i blodkärlen lätt kan upptäckas. Också, vissa organ i kroppen koncentrerar vissa typer av kemikalier - sköldkörteln koncentrerar jod, så genom att injicera radioaktivt jod i blodomloppet, vissa sköldkörtel tumörer kan detekteras. Liknande, cancertumörer koncentrerar fosfater. Genom att injicera den radioaktiva fosfor-32-isotopen i blodomloppet, tumörer kan detekteras genom deras ökade radioaktivitet.
