2) гамма-излучатели
3) альфа-излучатели
4) нейтрон-излучатели
В позитронно-эмиссионной томографии применяют радионуклиды, распадающиеся с испусканием позитронов, то есть β+-излучатели. Позитрон после прохождения небольшого расстояния в тканях взаимодействует с электроном; происходит аннигиляция с образованием двух гамма-квантов энергией по 511 кэВ, распространяющихся почти в противоположных направлениях. Регистрация этих фотонов в режиме временного совпадения позволяет определить линию прохождения события и реконструировать трёхмерное распределение радиофармпрепарата.
К наиболее используемым β+-радионуклидам относятся фтор-18, углерод-11, азот-13, кислород-15 и галлий-68. Например, 18F-фтордезоксиглюкоза накапливается в тканях с повышенным потреблением глюкозы и применяется для оценки метаболической активности опухолей, миокарда и головного мозга. Принципиально важно, что гамма-кванты, регистрируемые ПЭТ-сканером, являются продуктом аннигиляции позитрона, а не первичным видом распада радионуклида.
Обычные гамма-излучатели, например технеций-99m и йод-123, испускают гамма-кванты непосредственно и преимущественно используются в однофотонной эмиссионной компьютерной томографии. Альфа-, β−— и нейтронное излучение не создают необходимого для ПЭТ сигнала в виде пары аннигиляционных фотонов и поэтому не являются стандартной основой этого метода.
| Вид распада или излучения | Примеры радионуклидов | Основной физический процесс | Регистрация | Типичное применение |
|---|---|---|---|---|
| β+-распад | 18F, 11C, 13N, 15O, 68Ga | Испускание позитрона с последующей аннигиляцией с электроном | Совпадение двух фотонов по 511 кэВ | Позитронно-эмиссионная томография |
| Первичное гамма-излучение | 99mTc, 123I | Испускание гамма-кванта при переходе возбужденного ядра | Регистрация отдельных фотонов гамма-камерой | Однофотонная эмиссионная компьютерная томография |
| β−-распад | 131I, 90Y, 177Lu | Испускание электрона и антинейтрино | Не формирует стандартную пару аннигиляционных фотонов | Преимущественно радионуклидная терапия |
| Альфа-излучение | 223Ra, 225Ac | Испускание ядра гелия с высокой линейной передачей энергии | Не используется для стандартной ПЭТ-визуализации | Таргетная альфа-терапия |
| Нейтронное излучение | Нейтроны ядерных реакций и отдельных процессов распада | Испускание нейтральных частиц без образования позитрона | Специализированные нейтронные детекторы | Не является основой ПЭТ |
| Аннигиляционные фотоны | Образуются после распада β+-нуклида | Взаимодействие позитрона с электроном | Два фотона по 511 кэВ в противоположных направлениях | Физическая основа формирования ПЭТ-изображения |
Выбор β+-радионуклида определяется не только возможностью позитронного распада, но и периодом полураспада, энергией позитронов и способностью радиофармпрепарата избирательно накапливаться в нужной ткани. Современные ПЭТ-системы дополнительно используют коррекцию ослабления излучения, часто в сочетании с компьютерной томографией. Это повышает точность локализации очагов и количественной оценки метаболической активности. Таким образом, диагностическим критерием принадлежности радионуклида к ПЭТ является β+-распад с последующей регистрацией аннигиляционных фотонов в совпадении.