Arkiverad

Fysik på sjukhuset: Positronsemissionstomografi (PET)

I främsta ledet av fysik Teknik & uppfinningar
Publicerad: 14.01.2008

Nya vetenskapliga upptäckter görs hela tiden. När upptäckten görs är det ofta svårt att se hur den kan användas i praktiken, men ibland kommer upptäckten att leda till något som blir till stor konkret nytta i samhället. Ett bra exempel på detta är positronsemissionstomografi. Låt inte det långa namnet avskräcka; med hjälp av denna teknik kan man undersöka kroppens funktioner och upptäcka sjukdomar som exempelvis cancer.

Positronsemissionstomograf. Bild: http://en.wikipedia.org/wiki/Image:ECAT-Exact-HR—PET-Scanner.jpg

I en cyklotron, som är ett slags partikelaccelerator, kan man tillverka radioaktiva material som är β+-aktiva, det betyder att de är radioaktiva och skickar ut positroner då de sönderfaller. Några exempel på sådana isotoper är 18C, 13N, 15O och 18F.
Dessa isotoper är ganska kortlivade, redan på ett par timmar har hälften av kärnorna sönderfallit, så det gäller att snabbt kunna göra ämnet klart för att användas på sjukhuset.

Med hjälp av kemiska metoder kan man fästa den producerade isotopen vid någon molekyl, t.ex. glukos, som är ett socker som kroppen kan ta upp. Glukosen, som nu är radioaktiv injiceras i patienten. Kroppen tar upp den radioaktiva glukosen i cellerna. Områden som har högre ämnesomsättning kommer att få största delen av glukosen.

Den radioaktiva glukosen sönderfaller i jämn takt och sänder ut positroner, dessa kommer att färdas en sträcka på upp till några millimeter innan de träffar på en elektron. Elektronen och positronen är antipariklar, vilket betyder att om de träffar varandra så försvinner de och sänder ut sin energi som gammastrålning, detta kallas för annihilation.
För varje elektron-positronpar som annihileras skickas två gammakvanta, alltså två fotoner med hög energi ut, ut i motsatt riktning. När dessa träffar detektorer kring patienten kan man mäta var i kroppen som det finns mest aktivitet, och på så vis få reda på var mest glukos har samlats.


PET-bild av kroppen. Bild: http://en.wikipedia.org/wiki/Image:PET-MIPS-anim.gif

Läkare kan sedan analysera bilderna för att se ifall det t.ex. finns en cancertumör eller ifall det har skett någon kemisk förändring i hjärnan.

Det som kom att bli det nationella PET-centret i Åbo fick sin start under 1970-talet då dåvarande fysikprofessor Mårten Brenner vid Åbo Akademi tog initiativet till att skaffa en cyklotron till Åbo. Cyklotronen skulle användas dels för experiment och dels för medicinskt bruk. Idag fungerar centret som ett samarbete mellan Åbo universitetssjukhus, Åbo universitet samt Åbo Akademi.

Fördelen med PET är att man inte endast kan upptäcka förändringar i kroppens struktur, utan även upptäcka förändringar i de kemiska processer som sker i kroppen, vilket kan vara tecken på att patienten är på väg att få någon sjukdom. Med PET kan man t.ex. upptäcka Alzheimers på ett tidigt stadium.

En annan fördel är att strålningsdosen är ganska liten, omkring 7 mSv (milliSievert), detta kan jämföras med att varje finländare får ca 4 mSv varje år pga bakgrundsstrålning från berggrunden och atmosfären.

PET är ett gott exempel på hur samarbetet mellan bl.a. fysiker, kemister och läkare kan fungera. Naturvetenskapen kommer alltså till rent konkret nytta för människan, t.ex. genom att upptäcka cancer i tid så att den kan behandlas.

Ordlista

isotop = En variant av ett grundämne som har fler eller färre neutroner, vilket leder till att det får olika massa och andra radioaktiva egenskaper.
positron = elektronens antipartikel, positiv laddning
gammastrålning = Elektromagnetisk strålning med ännu högre energi än röntgenstrålning.
annihilation = En process som sker då en partikel möter sin antipartikel, i processen försvinner partiklarna och deras energi blir till elektromagnetisk strålning.

Artikelns författare Erik Holm studerar fysik vid Åbo Akademi för tredje året, vid sidan av studierna jobbar han på Resurscenter för matematik, naturvetenskap och teknik i skolan. Erik tycker att fysik är intressant eftersom man dels får undersöka och fundera på hur världen fungerar men också hur man kan använda den här kunskapen i praktiken.