Beynin gizemi ve pozitron emisyon tomografisi


Biyolojik dünyanın sırlarının gün ışığına çıkarılmasında ve hastalıkların teşhisinde önemli bir yere sahip olan Pozitron Emisyon Tomografisi (PET), günümüz nükleer tıp görüntüleme yöntemlerinin içerisinde en iyilerden biridir.

PET yönteminde pozitron yayan radyoaktif izotop kana enjekte edilir veya soluma yoluyla verilir. Bu pozitronlar vücutta elektronlarla çarpışarak ışıma yapar. Dedektörler de bunu algılar ve çarpışmanın gerçekleştiği nokta resmedilmiş olur.


İzotop kavramından bahsedersek, öncelikle elementlerin atom numarasına (proton sayısı) göre belirlendiğini söylememiz gerekir.  Protonlar (+) yüklü parçacıklardır ve onları bir arada tutan nötronlardır. Nötronlar yüksüz parçacıklardır ve çekirdeği bir arada tutan kuvvet nükleer kuvvettir. Ancak bir elementin farklı nötron sayısına sahip farklı cinsleri de olabilir. İşte bunlar izotoplardır.

Örneğin, hidrojenin 1 proton 1 nötronlu (döteryum) ve 1 proton 2 nötronlu (trityum) gibi izotopları bulunmaktadır.

Pozitron ise elektronun antimaddesidir. Yani karşıt yüklü parçacıktır. Negatif yüklü elektron ve pozitif yüklü pozitron çarpıştığında 180 derece zıt yönlü bir şekilde iki ayrı foton olarak yollarına devam ederler. PET cihazı dedektörleri bu iki fotonu algılayarak resme döker.


PET cihazları beyin ve kalbin görüntülenmesi konularında öne çıkmaktadır. Kanser ve tümör vakalarında tanı ve tedavide önemli rol oynarlar. Özellikle beynin görüntülenmesine yönelirsek devrim niteliğinde gelişmelere ön ayak olduğunu söyleyebiliriz.

PET yöntemi vasıtasıyla beynin yürüttüğü zihinsel faaliyetlerin hangi bölümlerde gerçekleştiği aydınlatılmaktadır. Örneğin ayrıntılı kodlanan ve uzun süre hatırlanacak olan bilginin kodlanmasında sol frontal lobun ön kısmının sorumlu olduğu bilinmektedir. Bu bölümü hasar görmüş hastalar uzun dönemli hatırlama konusunda başarısızdırlar. Aynı zamanda şizofreni gibi hastalıkların tanısı PET ile konulabilmektedir. Beynin hangi şartlarda hangi bölümlerinin yüksek aktivite gösterdiği o bölgenin artan kan akışına bakılarak anlaşılır.


Kana karışan flor-18 ile işaretlenmiş glikoz analogu olan fdg molekülü kullanımı kolay ve yarılanma ömrü uzun bir pozitron yayıcı olduğundan sıkça tercih edilir. Pozitron emisyonu yapan radyoaktif maddeler doğada bulunmadığından siklotronlarda (parçacık hızlandırıcı) elde edilmektedir.

Hücrelerin glikoz kullanma miktarı, metabolizma hızı; kana enjekte edilmiş olan bu moleküllerin sayesinde öğrenilir. Kanserli hücreler daha fazla glikoz kullanması sebebiyle kendilerini ele verirler. Kötü huylu kansere doğru gittikçe glikoz kullanımı giderek artar.


Pozitron elektron çarpışmaları sırasında ortaya çıkan ışınlar, gama ışınlarıdır. Bu ışınların frekansları çok yüksektir ve kolayca geçerler. Belli sınırlar içerisinde kullanıldığında bu radyasyonun riski yoktur. DNA’da gerçekleşmesi muhtemel zarar tamir edilebilecek düzeydedir. DNA’da bu çapta sorunlar her gün dış etkenler sebebiyle zaten meydana gelmekte ve onarılmaktadır.

Bir diğer konu PET ile eski bir yöntem olan CT X-ray tarayıcının kullanılmasıdır. PET fonksiyonel faaliyetlerin görüntülenmesini sağlar fakat eksik kalan anatomik bilginin de CT(Bilgisayarlı tomografi) tarafından tamamlanması gerekir. Bu vesileyle 3 boyutlu bir görüntü elde edilmiş olur.

PET maliyeti yüksek bir yöntemdir. Her şeyden önce pozitron yayıcının yarılanma süresinin yaklaşık 2 saat olması sebebiyle pozitron yayıcının üretileceği siklotronun yakın olması gerekir. Bu sebeple PET'in olduğu merkezlerde ayrıca ufak siklotronlar bulundurulur.


Kaynakça

  • Daniel Schacter - Searching For Memory: The Brain, The Mind, And The Past
  • Positron Emission Tomography - Bailey
  • Ter-Pogossian - Application of annihilation coincidence detection to transaxial reconstruction tomography
  • Dr. Ömer Uğur - tpog.org.tr
  • acibadem.com.tr
  • petscaninfo.com
  • Wikipedia.org (Görseller)