Prawidłowa odpowiedź opiera się na kluczowym zjawisku fizycznym w medycynie nuklearnej: anihilacji pozytonu i elektronu. W badaniu PET (Pozytonowa Tomografia Emisyjna) do organizmu podaje się radiofarmaceutyk, który emituje pozytony, najczęściej jest to 18F-FDG, czyli fluorodeoksyglukoza znakowana fluorem-18. Pozyton, czyli dodatnio naładowany odpowiednik elektronu, po bardzo krótkiej drodze w tkance zderza się z elektronem. W momencie ich spotkania dochodzi do anihilacji – masa obu cząstek zamienia się w energię w postaci dwóch kwantów promieniowania gamma o energii 511 keV, wysyłanych prawie dokładnie w przeciwne strony (pod kątem około 180°). I właśnie to rejestruje skaner PET. Detektory ustawione w pierścieniu wokół pacjenta wychwytują te dwa fotony w tzw. koincydencji. System elektroniki i oprogramowanie rekonstruują na tej podstawie, wzdłuż której linii w ciele pacjenta doszło do anihilacji. Z mojego doświadczenia to jest główny moment „olśnienia” u uczniów: PET nie rejestruje bezpośrednio pozytonów, tylko fotony powstałe po ich anihilacji. W praktyce klinicznej pozwala to bardzo dokładnie oceniać metabolizm tkanek, np. w onkologii do wykrywania przerzutów, w kardiologii do oceny żywotności mięśnia sercowego, a w neurologii do analizy metabolizmu mózgu. Standardem jest też łączenie PET z TK (PET/CT), dzięki czemu oprócz informacji czynnościowej (metabolizm, perfuzja) mamy dokładne odniesienie anatomiczne. Dobre praktyki wymagają poprawnego przygotowania pacjenta (np. głodówka, kontrola glikemii przy FDG), bo to wpływa na wychwyt radiofarmaceutyku i jakość obrazów. Moim zdaniem zrozumienie anihilacji to podstawa, żeby nie mylić PET z klasycznym RTG czy TK, które bazują na zupełnie innych zjawiskach fizycznych.
W diagnostyce PET łatwo pomylić różne zjawiska fizyczne, bo w radiologii przewija się kilka podstawowych procesów oddziaływania promieniowania z materią. Trzeba jednak rozdzielić to, co jest kluczowe dla powstawania obrazu PET, od tego, co dominuje np. w klasycznym RTG czy tomografii komputerowej. Zjawisko Comptona, które często kojarzy się z promieniowaniem diagnostycznym, rzeczywiście ma ogromne znaczenie w radiografii czy TK, bo odpowiada za rozpraszanie fotonów w tkankach i powstawanie dawki w organizmie. Jednak w PET nie na tym opiera się sama metoda obrazowania. Rozproszenie Comptona jest tu raczej zjawiskiem niepożądanym, które pogarsza jakość obrazu, bo wprowadza fotony o zmienionej energii i kierunku, przez co system może je błędnie zakwalifikować. Podobnie jest ze zjawiskiem fotoelektrycznym – ono dominuje przy niższych energiach fotonów w klasycznym obrazowaniu rentgenowskim, wpływa na kontrast i pochłanianie promieniowania w kościach i tkankach miękkich. W PET fotony mają energię 511 keV i zjawisko fotoelektryczne nie jest tutaj podstawą działania aparatu, tylko jednym z możliwych, mniej istotnych mechanizmów oddziaływania w osłonach czy detektorach. Rozproszenie klasyczne (Thomsona, Rayleigha) też bywa wymieniane w podręcznikach, ale ma znaczenie głównie przy niższych energiach i nie jest fundamentem żadnej z nowoczesnych technik obrazowania medycyny nuklearnej. Typowy błąd polega na tym, że ktoś próbuje „na siłę” przypisać PET do tych samych zjawisk, co RTG czy TK, bo wszystkie używają promieniowania gamma lub X. Tymczasem istotą PET jest emisja pozytonów przez radioizotop i późniejsza anihilacja z elektronem, dająca dwa fotony 511 keV rejestrowane w koincydencji. Jeśli się to pomyli, łatwo potem źle rozumieć, skąd się bierze obraz PET, jak działają detektory pierścieniowe i dlaczego tak ważna jest dokładna rejestracja par fotonów, a nie pojedynczych kwantów, jak w klasycznej gammakamerze. Moim zdaniem warto sobie uporządkować: RTG/TK – głównie efekt fotoelektryczny i Comptona, scyntygrafia – emisja pojedynczych fotonów gamma, PET – anihilacja pozytonu i elektronu z rejestracją dwóch fotonów w koincydencji.