Схема кольца томографа с рядами детекторов, регистрирующих парные фотоны, образовавшиеся в результате аннигиляции.

В основе позитронной эмиссионной томографии лежит явление спонтанного излучения (эмиссии) позитронов, возникающего при β+-распаде нестабильного радионуклида, который входит в состав радиофармпрепарата (РФП), вводимого в вену пациента. Позитрон представляет собой стабильную положительно заряженную частицу, которая после образования в организме пациента проходит в окружающих тканях расстояние приблизительно равное от 1 до 15,5 мм (расстояние зависит от плотности биологической ткани и энергии позитрона). Двигаясь, позитрон сталкивается с другими молекулами среды, из-за чего постепенно теряет кинетическую энергию. Потеряв значительную часть кинетической энергии, позитрон взаимодействует с электроном среды (этот процесс называется аннигиляцией), в результате чего происходит взаимное уничтожение обеих частиц. Аннигиляция сопровождается образованием двух γ-квантов (фотонов), которые разлетаются под углом 180°, выходят за пределы тела пациента и регистрируются установленными друг напротив друга внешними детекторами томографа с применением логики совпадений. Другими словами, детекторами регистрируется только успешное аннигиляционное событие, то есть то, которое завершилось образованием двух фотонов и произошло на одной линии (линии истинного совпадения), соединяющей пары детекторов.

После окончания сканирования в процессе реконструкции первичных данных, координаты множества этих линий истинного совпадения преобразуются специальными компьютерными программами в функциональное изображение тела человека.

Функциональное изображение тела человека, полученное на аппарате ПЭТ.

В 90-х годах для получения изображения, которое бы одновременно содержало функциональную и анатомическую информацию, начались работы по объединению позитронно-эмиссионного томографа (ПЭТ) с рентгеновским компьютерным томографом (КТ). Первый комбинированный ПЭТ/КТ-сканер, предназначенный для исследований человека, был произведен в 1998 году, а через три года начался его серийный выпуск.

Главными преимуществами ПЭТ/КТ перед ПЭТ являются высокая точность совмещенного сканера в определении анатомического расположения опухоли, а также лучшие чувствительность, пространственное разрешение, поле обзора, контрастность изображения и другие характеристики. Современный ПЭТ/КТ-сканер позволяет получить рентгеновское и функциональное изображения в одном сеансе, то есть не изменяя положение тела пациента на томографической кровати. Результатом исследования, проведенного на аппарате ПЭТ/КТ, является получение компьютерных и позитронно-эмиссионных томограмм по отдельности, а также совмещенного изображения.

а	б	в

Изображения одного и того же человека, полученные на комбинированном аппарате ПЭТ/КТ. Позитронно-эмиссионная томограмма (а); компьютерная томограмма (б); совмещенное изображение (в).