– Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Hvem, Hvad, hvor > > Fysikkens Spinoffs > PET-scanneren

11. juni 2010

 

PET-scanneren 

Da fysikeren Dirac i 1928 forudsagde eksistensen af anti-stof, var der ikke nogen der vidste, at man 45 år senere ville bruge anti-stof til at udføre avancerede hjernescanninger med.

Paul Dirac forudsagde eksistensen af anti-partikler i 1928. Mindre end 50 år senere byggede man scannere, som fungerer ved hjælp af anti-stof.

I 1928 undrede fysikeren Paul Dirac sig over nogle matematiske ligninger, som gav både et positivt og et negativt resultat. Diracs ligninger handlede om partikelfysik, og det positive resultat henviste til elektronen. Derfor gættede Dirac på, at det negative resultat henviste til en anti-elektron. Det var første gang, nogen foreslog eksistensen af anti-stof.

Fire år senere fandt Carl D. Anderson den partikel, som Dirac havde skrevet om. Anderson døbte partiklen for "positronen". Positronen har nøjagtigt den samme masse som elektronen, men er positivt ladet i stedet for. Da positronen er anti-stof, kan den ikke eksistere ret længe i vores verden. Så snart den støder ind i sin anti-partikel, elektronen, forsvinder de nemlig begge to. Samtidig udsender de to gamma-fotoner i hver deres retning.

I 50erne fik amerikanske læger ideen til, at man kunne bruge disse gamma-fotoner til at lave billeder af menneskets indre, som var mere præcise end røntgen-billeder.

Røntgen-billeder fungerer ved, at man sender gammastråler igennem kroppen til en radiografisk film på den anden side. Derfor får man et billede af de strukturer, som blokerer mest for strålingen - for eksempel knoglerne. Men hvis man kunne sprøjte en væske ind i kroppen, som selv udsendte gammastråling, eller gamma-fotoner, så kunne man fotografere de bevægelser, som væsken laver i kroppen.


Her ses en PET-scanning af, hvordan sukkervand bliver optaget i musklerne. Scanneren fremstiller sort-hvid-billeder, og derefter bliver de behandlet og farvelagt i et computerprogram.

3-D billeder af kroppens indre

Tyve år senere stod den første PET-scanner klar. Den består af et rør, lavet af mange ringe, som netop kan opfange fotoner. Og fordi de to gamma-fotoner, som bliver udløst af et positron-sammenstød, udsendes i stik modsatte retninger, så er det muligt at regne ud, præcist hvor i rummet de blev udløst. Derfor kan man fremstille et 3D-billede af de steder i kroppen, som fotonerne kom fra.

Men for at kunne gøre det, kræver det selvfølgelig, at man har et stof, som udsender positroner. Og det er der faktisk nogle typer af radioaktive stoffer, der gør. Fysikere kan fremstille de bestemte, radioaktive stoffer ved hjælp af en såkaldt cyklotron. Bagefter kombinerer kemikere dem med andre stoffer, som kroppen kan optage; for eksempel sukker.

Hvis man så vil have PET-scanneren til at lave optagelser af, hvordan en kræftsvulst sidder, giver man en patient en indsprøjtning med radioaktivt sukkervand. Kræftceller optager næring hurtigere end andre celler, og derfor vil scanningsbillederne vise sukkeret i kræftknuderne som lysende pletter.

En PET-scanning af hjernen viser, hvilke hjernecentre der er mest aktive. På dette billede er de aktive hjernecentre røde.

Hvis man derimod bruger et stof, som bliver i blodbanerne i længere tid, så kan man undersøge blodgennemstrømningen i de forskellige organer. Når et hjernecenter bliver brugt til noget, så har det en større blodgennemstrømning, og derfor kan man også undersøge hvilke dele af hjernen, som bliver aktiveret, når forsøgspersonen for eksempel bliver bedt om at tænke på noget bestemt, eller gøre en bevægelse.
På samme måde kan man følge mange andre processer i kroppen, hvis bare man bruger de rigtige opløsningsstoffer.

PET-scannere er dyre, for de radioaktive stoffer har kun en kort levetid, og derfor må hospitalet også købe en cyklotron, og ansætte fysikere og kemikere, så de hele tiden kan fremstille nye mængder. Til gengæld kan lægerne nu lave avancerede undersøgelser af menneskekroppens funktioner, som ikke ville have været mulige, hvis fysikerne ikke havde opdaget eksistensen af det, som vi kalder anti-stof.

Næste side >>