2) ближайшим к месту его рождения электроном с испусканием гамма-кванта в направлении движения в соответствии с законом сохранения импульса
3) ближайшим к месту его рождения электроном с испусканием двух гамма-квантов в прямо противоположных направлениях
4) электроном вещества в конце своего пробега с испусканием двух гамма-квантов в прямо противоположных направлениях (+)
Позитронно-эмиссионная томография основана на регистрации продуктов аннигиляции позитрона с электроном вещества. После β+-распада позитрон теряет кинетическую энергию при взаимодействии с тканями и к концу пробега практически термализуется. Затем он взаимодействует с электроном, обычно с образованием краткоживущего позитрония или непосредственной аннигиляцией, при которой масса пары преобразуется в электромагнитное излучение.
В результате аннигиляции в наиболее типичном случае возникают два фотона с энергией 511 кэВ каждый, разлетающиеся почти в противоположных направлениях. Такая геометрия обусловлена законами сохранения энергии и импульса; небольшое отклонение от угла 180° связано с остаточным импульсом системы и ограничивает пространственное разрешение ПЭТ. Поэтому правильным является вариант, описывающий аннигиляцию позитрона с электроном вещества после замедления с испусканием двух гамма-квантов в противоположных направлениях.
Детекторы ПЭТ регистрируют два фотона в режиме временного совпадения. По линии, соединяющей сработавшие противоположные детекторы, формируется линия отклика, а совокупность таких событий используется для реконструкции распределения радиофармпрепарата. Один фотон не обеспечивает необходимой регистрации аннигиляционного события и не соответствует стандартной схеме аннигиляции пары позитрон–электрон в ПЭТ.
| Этап или признак | Физическая характеристика | Значение для ПЭТ |
|---|---|---|
| β+-распад | Радионуклид испускает позитрон, например фтор-18 | Определяет способ доставки метки и период полураспада радиофармпрепарата |
| Пробег позитрона | Позитрон теряет энергию при взаимодействии с электронами и ядрами ткани | Вызывает небольшое смещение точки аннигиляции относительно места распада |
| Аннигиляция | Взаимодействие позитрона с электроном после существенного замедления | Формирует регистрируемые кванты аннигиляционного излучения |
| Энергия фотонов | Около 511 кэВ для каждого из двух фотонов | Позволяет выделять события, соответствующие аннигиляции, среди фоновых сигналов |
| Направление разлёта | Фотоны движутся приблизительно под углом 180° друг к другу | Определяет линию отклика между двумя противоположными детекторами |
| Временное совпадение | Регистрация двух фотонов в коротком заданном временном окне | Позволяет связать сигналы с одним актом аннигиляции и снизить фон |
| Факторы пространственного разрешения | Пробег позитрона, неколлинеарность фотонов, размер детектора и статистика счета | Ограничивают точность локализации очагов повышенного накопления препарата |
Интенсивность ПЭТ-сигнала отражает распределение радиофармпрепарата и может характеризовать метаболическую или рецепторную активность тканей. Для количественной интерпретации учитывают ослабление излучения, рассеяние, случайные совпадения и время после введения препарата. На практике ПЭТ часто объединяют с КТ или МРТ, что позволяет сопоставить функциональные изменения с точной анатомической локализацией.