การเปลี่ยนแปลงของการตรวจเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน (PET) นำเสนอวิธีการใหม่ในการวินิจฉัยภาวะขาดออกซิเจนในเนื้องอก นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตเกียว และ สถาบันรังสีวิทยาแห่งชาติของญี่ปุ่นได้แสดงให้เห็นว่าโพซิตรอนซึ่งก่อตัวขึ้นในเนื้อเยื่อเนื่องจากการปล่อยโพซิตรอนจากสารเภสัชรังสี จะสลายตัวแตกต่างกันไปตามสภาพแวดล้อมทางเคมี และไวต่อความอิ่มตัวของออกซิเจน
ในพื้นที่
เป็นพิเศษ ซึ่งหมายความว่าสัญญาณของภาวะขาดออกซิเจนของเนื้องอกสามารถตรวจพบได้จากรังสีแกมมาที่เก็บเป็นประจำระหว่างการถ่ายภาพ PET ทำให้แพทย์มีแหล่งข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อเป็นแนวทางในการตัดสินใจในการรักษา โพซิตรอนส่วนใหญ่ที่สร้างขึ้นระหว่างการสแกน PET จะถูกทำลาย
เกือบจะทันทีที่ปล่อยออกมา: พวกมันสูญเสียพลังงานผ่านการปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลใกล้เคียง จากนั้นชนกับอิเล็กตรอนในโมเลกุลเหล่านั้นเพื่อผลิตโฟตอน 511 keV เป็นคู่ อย่างไรก็ตาม โพซิตรอนบางโพซิตรอนยังคงวนเวียนอยู่นานกว่านั้นเล็กน้อย และแทนที่จะทำลายล้างอิเล็กตรอนที่พวกมันพบ
กลับจับพวกมันไว้ ก่อตัวเป็นอะตอมโพซิตรอนที่แพร่กระจายได้ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น โพซิตรอนเนียมจะถูกสร้างขึ้นในหนึ่งในสองรูปแบบที่แตกต่างกัน ความเสถียรน้อยที่สุดคือพาราโพซิตรอน (p-Ps) ซึ่งสปินของอิเล็กตรอนและโพซิตรอนชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม อะตอม p-Ps มีอายุการใช้งานเฉลี่ย
เพียง 125 ps หลังจากนั้นจะสลายตัวเป็นโฟตอน 511 keV คู่หนึ่ง กระบวนการนี้จึงเพิ่มสัญญาณแกมมาซึ่งเกิดขึ้นจากการทำลายล้างโพซิตรอนที่ไม่เคยก่อตัวเป็นโพซิตรอนอะตอม รูปแบบอื่นคือออร์โธโพซิตรอน (o-Ps) ซึ่งสปินของอิเล็กตรอนและโพซิตรอนขนานกัน ทิ้งไว้ตามลำพัง o-Ps
จะสลายตัวเป็นโฟตอนสามตัว (มีพลังงานตั้งแต่ 0 ถึง 511 keV) หลังจากอายุเฉลี่ย 142 ns ระยะเวลาที่นานขึ้นนี้หมายความว่าอะตอม o-Ps มีเวลามากขึ้นในการโต้ตอบกับสิ่งรอบข้างก่อนที่จะสลายตัวเส้นทางหนึ่งที่เปิดรับอะตอม o-Ps คือการโต้ตอบที่เรียกว่าการแลกเปลี่ยนการหมุน ในกระบวนการนี้
อิเล็กตรอน
ของโพสิตรอนจะสลับกับอิเล็กตรอนที่มีการหมุนตรงข้ามกันในโมเลกุลใกล้เคียง สิ่งนี้จะแปลงอะตอมโพซิตรอนให้เป็นรูปแบบ p-Ps ที่เสถียรน้อยกว่า ซึ่งจะเร่งการสลายตัวของมัน ความน่าจะเป็นของการแลกเปลี่ยนสปินขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ในบริเวณใกล้เคียงของอะตอม o-Ps
ในเนื้อเยื่อ อิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ดังกล่าวมีอยู่ในโมเลกุลออกซิเจนเป็นหลัก ซึ่งหมายความว่าในสภาพแวดล้อมที่ขาดออกซิเจน เช่น เนื้องอกที่ขาดออกซิเจน อะตอม o-Ps จำนวนมากจะอยู่รอดได้นานพอที่จะสลายตัวผ่านเส้นทางโฟตอนสามตัว ดังนั้น การวัดเวลาและสเปกตรัมของรังสีแกมมาที่ถูกปล่อยออก
มาในระหว่างกระบวนการ PET จึงควรให้ข้อมูลเกี่ยวกับความอิ่มตัวของออกซิเจน ตามที่พวกเขารายงานและเพื่อนร่วมงานได้ทดสอบหลักการนี้โดยการเตรียมตัวอย่างน้ำที่อิ่มตัวด้วยอากาศ ไนโตรเจน หรือออกซิเจน แต่ละตัวอย่างยังมีไอโซโทปโซเดียมที่ไม่เสถียร22 Na
เมื่อ22 Na เกิดการสลายตัวแบบเบตา มันจะปล่อยรังสีแกมมาพลังงานสูงออกมาพร้อมกันที่ 1.27 MeV นักวิจัยใช้สัญญาณนี้เป็นปืนพกเริ่มต้นสำหรับการวัดแต่ละครั้ง ในกรณีที่การปล่อยโพซิตรอนส่งผลให้เกิดอะตอมโพซิตรอน จุดสิ้นสุดของการวัดถูกทำเครื่องหมายด้วยการตรวจจับโฟตอนย่อย 511-keV
ซึ่งเป็น
การประกาศการสลายตัวขั้นสุดท้ายของโพซิตรอน เมื่อเปรียบเทียบระยะเวลาและพลังงานของโฟตอนที่ปล่อยออกมาในช่วงการวัดนับล้านสำหรับตัวอย่างทั้งสาม ทีมงานได้รับความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างความอิ่มตัวของออกซิเจนและอัตราการสลายตัวของโพสิตรอนเนียม พวกเขาคำนวณว่า
ในแง่ของฮาร์ดแวร์เครื่องตรวจจับ อุปกรณ์ PET ในปัจจุบันเหมาะสมกับงานนี้แล้ว แม้ว่านักวิจัยจะบอกว่าพวกเขาต้องการระบบจับเวลาและซอฟต์แวร์ใหม่ “ประสิทธิภาพที่ต้องการโดยตัวจับเวลาใหม่เทียบได้กับตัวจับเวลาที่ใช้แล้วใน PET ทั่วไป” กล่าว “ดังนั้น ฉันคิดว่าผู้ผลิตอุปกรณ์การแพทย์จะติดตั้ง
อุปกรณ์เหล่านี้ได้ไม่ยาก” อย่างไรก็ตาม การค้นหาสารเภสัชรังสีที่เหมาะสมอาจเป็นเรื่องที่ท้าทายมากกว่า ในขณะที่เทคนิคการถ่ายภาพ PET ใช้ตัวปล่อยโพซิตรอนบริสุทธิ์ การถ่ายภาพโพซิตรอนจะทำงานได้ก็ต่อเมื่อไอโซโทปรังสี เช่น 22 Na ปล่อยโฟตอนแกมมาและโพซิตรอนพร้อมกัน
น่าเสียดายที่ค่าครึ่งชีวิต 2.6 ปีของ22 Na ทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับคลินิก ซึ่งต้องใช้แหล่งที่มีครึ่งชีวิตตามลำดับชั่วโมงหรือวัน ในเครื่องสแกน PET ทางคลินิก เวลาที่ได้รับประมาณ 30 นาทีจะให้ผลการวัดที่เพียงพอเพื่อแยกความแตกต่างของเนื้องอกที่ขาดออกซิเจนจากเนื้อเยื่อปกติที่มีออกซิเจน
และแสงที่ตามองเห็นจะถูกปล่อยออกมาเป็นเวลาสองสามวันจนถึงหลายสัปดาห์ แสงอินฟราเรดและคลื่นวิทยุสามารถปล่อยออกมาได้เป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปีหลังจากนั้น หลังจากผ่านไปประมาณหนึ่งปี แรงสั่นสะเทือนนั้นไม่สัมพันธ์กันอีกต่อไป และจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นเศษซากของซูเปอร์โนวา
ตามปกติ มองเห็นสุดขอบจักรวาลเนื่องจากการระเบิดของรังสีแกมมาสามารถมองเห็นได้จากระยะไกล แสงที่เราได้รับจากรังสีแกมมาจึงเดินทางเป็นเวลานาน อันที่จริง นานมาแล้วที่เอกภพอาจมีอายุน้อยกว่าหนึ่งในสิบของอายุปัจจุบันเมื่อเปล่งแสงออกมา เมื่อมองดูการปะทุที่แผ่วเบาที่สุดและห่างไกลที่สุด
เราจึงควรเห็นภาพคร่าวๆ ว่าเอกภพเป็นอย่างไรในวัยเยาว์ ตามที่นักดาราศาสตร์หลายๆ คนคิดในตอนนี้ การระเบิดของรังสีแกมมาเกี่ยวข้องกับการตายของดาวฤกษ์มวลมาก จำนวนการระเบิดควรเป็นสัดส่วนกับจำนวนของดาวฤกษ์ที่กำลังจะตาย เนื่องจากดาวฤกษ์มวลมากตายค่อนข้างเร็วหลังจากก่อตัวขึ้น
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
