Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Hvað gerist í jáeindaskanna?

Jáeindaskönnun nefnist á ensku „positron emission tomography“, skammstafað PET, en orðið „tomography“ (sneiðmyndun) er haft um aðferðir til að skyggnast inn í mannslíkamann með ýmiss konar geislun, einkum röntgengeislun. Auk þess eru oft notaðar öflugar tölvur til að vinna úr merkjum sem geislunin veldur og er þá talað um tölvusneiðmyndun (e. computed tomography, CT). Margir kannast við hefðbundin tölvusneiðmyndatæki en meginmunurinn á þeim og jáeindaskanna er sá að í sneiðmyndatækinu er eingöngu beitt geislun utan frá en í jáeindaskannanum er skoðuð geislun sem á rætur að rekja í sérstöku geislunarefni sem sett er inn í líkamann og leitar þar á ákveðna staði. Í seinni tíð er hefðbundið sneiðmyndatæki oftast notað samhliða jáeindaskannanum og er þá talað um „PET/CT“ á ensku. Óþarft er að gera slíkan greinarmun á íslensku; við getum talað um jáeindaskanna eftir sem áður. Þess má geta til gamans að hann hefur einnig verið kallaður jásjá á íslensku.

Sjúklingur í jáeindaskanna í rannsóknastöðinni í Brookhaven í New York.

Öll atóm eru samsett úr kjarna og rafeindum sem eru á eins konar sveimi um kjarnann, en í kjarnanum eru róteindir og yfirleitt líka nifteindir. Í hverju atómi frumefnis er tiltekinn fjöldi róteinda og sami fjöldi rafeinda, og sá fjöldi nefnist sætistala (e. atomic number). Hún ræður að mestu hegðun og eiginleikum atómsins út á við, til dæmis því hvort efnið er málmur eða málmleysingi og hvernig það myndar efnasambönd með öðrum frumefnum. Af henni ræðst þannig til dæmis í hvaða dálki lotukerfisins frumefnið er, og við getum sagt að hún ráði allri efnafræði frumefnisins, þar á meðal hvað verður um það ef það kemur til að mynda inn í mannslíkama.

Nifteindir í kjörnum sama frumefnis eru hins vegar ekki alltaf jafnmargar, en oftast eru þær þó álíka margar og róteindirnar, eða nokkru fleiri, einkum í þyngri atómum. Kjarnar með sömu sætistölu en mismunandi nifteindafjölda kallast samsætur (e. isotopes). Sumar samsætur eru stöðugar sem þýðir að þær sundrast ekki af sjálfu sér, en margar samsætur eru meira að minna óstöðugar; þær sundrast af sjálfu sér með ákveðnum líkindum á tímaeiningu og safn af slíkum samsætum helmingast á tilteknum tíma sem nefnist helmingunartími (e. half life). Óstöðugar samsætur eru geislavirkar (e. radioactive) og til eru nokkrar tegundir geislunar frá atómkjörnum. Tiltekin samsæta sendir þó alltaf frá sér sömu tegund geislunar og breytist yfirleitt um leið í samsætu annars frumefnis sem hefur þá aðra efnafræðilega eiginleika.

Þegar rætt er um geislavirkni og mannslíkamann er lykilatriði að gera skýran greinarmun á efnafræðilegri hegðun frumefnisins og geislun frá kjarna atómanna. Hvernig sem geislavirk samsæta hefur komist inn í líkamann þá eru það efnafræðilegir eiginleikar hennar sem ráða hegðun hennar þar. Sem dæmi má taka samsætuna strontín-90 sem myndaðist í atómsprengjum 20. aldar, barst út í andrúmsloftið og þaðan í menn og aðrar lífverur. Strontín hefur sætistöluna 38 og er í sama dálki og kalk (e. calcium) í lotukerfinu. Það hegðar sér því eins og kalk í mannslíkamanum, leitar í beinin og veldur þar skaða. Samsætan flúor-18 er einnig óstöðug, með helmingunartíma um 110 mínútur, og sendir frá sér jáeindir. Hún er mikið notuð í jáeindaskönnum auk annarra og yfirleitt búin til í hringhraðli í grennd við skannann. Flúorsamsætan er látin hvarfast þannig að hún kemur í stað súrefnisatóms í þrúgusykri (glúkósa), myndar efnasamband sem nefnist FDG og hegðar sér eins og venjulegur glúkósi. Þetta efni er sett í blóð þeirra sem á að rannsaka í skannanum. Það leitar þá á þá staði í líkamanum þar sem efnaskipti (e. metabolism) eða önnur lífefnafræðileg virkni er sérlega mikil, til dæmis vegna krabbameinsæxla, bólgu eða annars. Eftir 1-2 klukkustundir er efnið komið á þessa staði og sjúklingnum er þá komið fyrir í skannanum og mælingar gerðar á ljóseindunum sem myndast þegar jáeindin frá geislavirkni flúorsins í FDG eyðist við árekstur á rafeind. Að lokum er unnið úr mælingunum í öflugum tölvum til að ákvarða styrk geislunarinnar og staðinn eða staðina sem hún kemur frá. Læknirinn eða læknarnir sem báðu um rannsóknina skoða myndir sem sýna þetta hvort tveggja og taka ákvarðanir út frá þeim.

Hreyfimynd sem sýnir notkun á jáeindaskanna til að greina æxli. Efnasambandið FDG leitar á þá staði í líkamanum þar sem efnaskipti eða önnur lífefnafræðileg virkni er sérlega mikil. Á myndinni sést eðlileg uppsöfnun FDG í hjarta, þvagblöðru, nýrum og heila. Einnig má greina í kviðarholinu meinvörp í lifur frá krabbameini í ristli í sjúklingnum.

Þegar FDG geislar frá sér jáeindinni myndast aftur súrefni þannig að engin frekari efnahvörf verða. Jáeindaskönnun leiðir ekki af sér verulegar varanlegar breytingar í líkamanum (er „non-invasive“ eins og það er kallað á ensku). Geislaskammturinn sem sjúklingurinn fær er að vísu nokkur, en þó til dæmis sambærilegur við það sem gerist hjá starfsmönnum við venjuleg kjarnorkuver.

Höfundur þakkar Pétri H. Hannessyni, yfirlækni röntgendeildar LSH, góðar athugasemdir við drög að svarinu.

Heimildir og lesefni:
  • Pétur Hannesson. (2008). „Jáeindaskanni: Næsta stóra tækninýjung í læknisfræði á Íslandi.“ Læknablaðið, 94(2), 101. http://www.laeknabladid.is/media/tolublod/1374/PDF/r02.pdf
  • Wikipedia, eftirfarandi flettiorð: Positron emission tomography, PET-CT, Fluorine, Strontium.

Myndir:

Útgáfudagur

23.10.2018

Spyrjandi

Ritstjórn

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvað gerist í jáeindaskanna?“ Vísindavefurinn, 23. október 2018. Sótt 11. desember 2018. http://visindavefur.is/svar.php?id=76484.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2018, 23. október). Hvað gerist í jáeindaskanna? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=76484

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvað gerist í jáeindaskanna?“ Vísindavefurinn. 23. okt. 2018. Vefsíða. 11. des. 2018. <http://visindavefur.is/svar.php?id=76484>.

Chicago | APA | MLA

Sendu inn spurningu
eða

Vísindadagatalið

Sigurður Magnús Garðarsson

1967

Sigurður Magnús Garðarsson er prófessor í umhverfis- og byggingarverkfræði við HÍ og forseti Verkfræði- og náttúruvísindasviðs skólans. Sérsvið hans er umhverfisverkfræði með áherslu á straumfræði og vatnafræði.