Позитронная томографии основывается на физических качествах позитронного излучения. Используют три вида излучателей: фтор(18F), азот(13N), углерод (11С), кислород (15O). Количесвенное, пространственное, временное распределение радиоактивного распада рассчитывают в трехмерных послойных изображениях головного мозга. Излучатели позитрона распадаются на нестабильные позитроны, которые затем аннигилируют с электроном и образуют гамма излучение с энергией килоэлектронвольт (кэВ). При этом кванты энергии распределяются под углом 180ºС относительно друг друга. А одновременное фиксирование гаммы-квантов лежит в основе позитронно–эмиссионной томографии.
Позитронно–эмиссионные томографы имеют кольцевые детекторы и разрешение от 3 до 6 мм. в диапазоне одной секунды.
Позитронно–эмиссионная томография используется при:
- диагностики степени кровотока;
- моделирования обмена глюкозы в головном мозге;
- выявление плотности рецепторов (D2-рецепторы, 11С –Racloprid)
- исследования предшественников нейротрансмиттеров (18F –L -DOPA).
Для решения этих задач определяют входные функции референтных участках артерии или вены, которые связывают и поглощают источники позитронов. Уровень энергетического обмена разных структур головного мозга оценивается качеством поглощения кислорода, на который влияет глюкоза. Уровень кровотока позволяет оценить метаболизм в определенных зонах головного мозга. При патологии – гипервентиляции, гиперкапнии не наблюдается корреляция между метаболизмом и региональным кровотоком. Для получения изображения используются те же принципы, как и в компьютерной томографии.
Для изучения функциональной активности нейронов применяются позитрон –эмиттирующие лиганды. Радиолиганды имеют разную аффинность и избирательность к рецепторам головного мозга. Имеют способность проникать через гематоэнцефалический барьер. Очень часто при исследовании с помощью позитронно –эмиссионной томографии используют такие лиганды: 18F ritanserin – для исследования 5 –HT — серотонина, 11С racloprid –дофамина, 11 С- flumazenil –для бензодиазепинов, 11С methyl spiperone –дофамина.