PET produceert beelden van het lichaam door de straling te detecteren die wordt uitgezonden door radioactieve stoffen. Deze stoffen worden in het lichaam geïnjecteerd, en zijn meestal gelabeld met een radioactief atoom, zoals koolstof-11, Fluor-18, zuurstof-15, of stikstof-13, die een korte vervaltijd heeft. Deze radioactieve atomen worden gevormd door normale chemicaliën te bombarderen met neutronen om kortlevende radioactieve isotopen te creëren. PET detecteert de gammastraling die wordt afgegeven op de plaats waar een door de radioactieve stof uitgezonden positron in botsing komt met een elektron in het weefsel ( Figuur 1 ).

Figuur 1

Bij een PET-scan de patiënt wordt geïnjecteerd met een radioactieve stof en op een vlakke tafel geplaatst die stapsgewijs door een "donut"-vormige behuizing beweegt. Deze behuizing bevat de cirkelvormige gammastraaldetectorarray ( Figuur 2 ), die een reeks scintillatiekristallen heeft, elk verbonden met een fotomultiplicatorbuis. De kristallen zetten de gammastralen om, uitgezonden door de patiënt, aan fotonen van licht, en de fotomultiplicatorbuizen zetten de fotonen om in elektrische signalen en versterken ze. Deze elektrische signalen worden vervolgens door de computer verwerkt om beelden te genereren. De tafel wordt dan verplaatst, en het proces wordt herhaald, resulterend in een reeks dunne schijfbeelden van het lichaam over het interessegebied (bijv. hersenen, borst, lever). Deze dunne plakbeelden kunnen worden samengevoegd tot een driedimensionale weergave van het lichaam van de patiënt.

PET geeft beelden van de bloedstroom of andere biochemische functies, afhankelijk van het type molecuul dat radioactief is gelabeld. Bijvoorbeeld, PET kan beelden tonen van glucosemetabolisme in de hersenen, of snelle veranderingen in activiteit in verschillende delen van het lichaam. Echter, er zijn maar weinig PET-centra in het land omdat ze zich in de buurt van een deeltjesversneller moeten bevinden die de kortlevende radio-isotopen produceert die in de techniek worden gebruikt.

SPECT, Cardiovasculaire beeldvorming en botscanning

SPECT is een techniek die lijkt op PET. Maar de radioactieve stoffen die in SPECT worden gebruikt (Xenon-133, Technetium-99, Jodium-123) hebben langere vervaltijden dan die gebruikt in PET, en zenden enkele in plaats van dubbele gammastraling uit. SPECT kan informatie geven over de doorbloeding en de verspreiding van radioactieve stoffen in het lichaam. De afbeeldingen hebben minder gevoeligheid en zijn minder gedetailleerd dan PET-afbeeldingen, maar de SPECT-techniek is goedkoper dan PET. Ook, SPECT-centra zijn beter bereikbaar dan PET-centra omdat ze niet in de buurt van een deeltjesversneller hoeven te liggen.

Cardiovasculaire beeldvorming technieken gebruiken radioactieve stoffen om de bloedstroom door hart en bloedvaten in kaart te brengen. Een voorbeeld van een cardiovasculaire beeldvormingstechniek is a stress thallium-test , waarbij de patiënt wordt geïnjecteerd met een radioactieve thalliumverbinding, uitgeoefend op een loopband, en afgebeeld met een gammastraalcamera. Na een rustperiode, het onderzoek wordt herhaald zonder de oefening. De beelden voor en na het sporten worden vergeleken om veranderingen in de bloedstroom naar het werkende hart te onthullen. Deze technieken zijn nuttig bij het opsporen van geblokkeerde slagaders of arteriolen in het hart en andere weefsels.

Bot scannen detecteert straling van een radioactieve stof (technetium-pp methyldifosfaat) die, wanneer het in het lichaam wordt geïnjecteerd, verzamelt zich in botweefsel, omdat botweefsel goed is in het accumuleren van fosforverbindingen. De stof hoopt zich op in gebieden met een hoge metabolische activiteit, en dus toont het geproduceerde beeld "heldere vlekken" met hoge activiteit en "donkere vlekken" met lage activiteit. Botscanning is nuttig voor het opsporen van tumoren, die over het algemeen een hoge metabolische activiteit hebben.

Behandeling in de nucleaire geneeskunde

Bij beeldvormingstests voor nucleaire geneeskunde, geïnjecteerde radioactieve stoffen zijn niet schadelijk voor het lichaam. De radio-isotopen die in de nucleaire geneeskunde worden gebruikt, vervallen snel, in minuten tot uren, lagere stralingsniveaus hebben dan een typische röntgen- of CT-scan, en worden uitgescheiden in de urine of stoelgang.

Maar sommige cellen worden ernstig aangetast door ioniserende straling -- alfa, bèta, gamma- en röntgenstraling. Cellen vermenigvuldigen zich met verschillende snelheden, en de snel vermenigvuldigende cellen worden sterker beïnvloed dan standaardcellen vanwege twee eigenschappen:

• Cellen hebben een mechanisme dat beschadigd DNA kan repareren.
• Als een cel ontdekt dat zijn DNA beschadigd is tijdens de deling, het zal zichzelf vernietigen.

Snel vermenigvuldigende cellen hebben minder tijd voor het reparatiemechanisme om DNA-fouten te detecteren en te herstellen voordat ze zich delen, dus hebben ze meer kans om zichzelf te vernietigen wanneer ze worden beschadigd door nucleaire straling.

Omdat veel vormen van kanker worden gekenmerkt door snel delende cellen, ze kunnen soms worden behandeld met bestralingstherapie. Typisch, radioactieve draden of flesjes worden in de buurt van of rond de tumor geplaatst. Voor diepe tumoren, of tumoren op onbruikbare plaatsen, X-stralen met hoge intensiteit zijn gericht op de tumor.

Het probleem met dit soort behandelingen is dat normale cellen die zich snel vermenigvuldigen, samen met de abnormale cellen kunnen worden aangetast. Haarcellen, cellen die de maag en darmen bekleden, huidcellen en bloedcellen planten zich allemaal snel voort, dus ze worden sterk beïnvloed door straling. Dit helpt verklaren waarom mensen die een behandeling voor kanker ondergaan vaak last hebben van haaruitval en misselijkheid.

Nucleaire materialen worden ook gebruikt om radioactieve tracers te maken die in de bloedbaan kunnen worden geïnjecteerd. Eén vorm van tracer stroomt in het bloed, en maakt het mogelijk om de structuur van de bloedvaten te bekijken. Met deze vorm van observatie kunnen stolsels en andere bloedvatafwijkingen gemakkelijk worden opgespoord. Ook, bepaalde organen in het lichaam concentreren bepaalde soorten chemicaliën - de schildklier concentreert jodium, dus door radioactief jodium in de bloedbaan te injecteren, bepaalde schildkliertumoren kunnen worden opgespoord. evenzo, kankergezwellen concentreren fosfaten. Door de radioactieve fosfor-32 isotoop in de bloedbaan te injecteren, tumoren kunnen worden gedetecteerd door hun verhoogde radioactiviteit.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

• Hoe nucleaire straling werkt
• Hoe een kerncentrale werkt
• Hoe radon werkt
• Hoe een kernbom werkt
• Hoe koolstof-14-datering werkt
• Hoe cellen werken
• Hoe magnetische resonantie beeldvorming (MRI) werkt
• Hoe kanker werkt

Meer geweldige links

• Bestralingstherapie
• Radiologie Nieuws
• Vereniging voor Nucleaire Geneeskunde
• Mallinckrodt Institute of Radiology Nuclear Medicine Onderwijsdossier
• Amerikaanse Raad voor Nucleaire Geneeskunde