A Temel Pozitron Emisyon Tomografi Sistemi Bi-boyutlu bir uzayda bir Radyoaktif kaynağı bulun inşa
Summary
We present a simple but well-constructed Positron Emission Tomography (PET) system and elucidate its basic working principles. The goal of this protocol is to guide the user in constructing and testing a simple PET system.
Abstract
Basit Pozitron Emisyon Tomografi (PET) prototip tam olarak temel çalışma ilkelerini karakterize etmek inşa edilmiştir. PET prototipi PET geometrik merkezinde yerleştirildiği bir radyoaktif kaynak, yayılan iki gama ışını tespit etmek için zıt konumlarda yerleştirilen fotoçoğaltıcılar veya PMT plastik sintilatör kristaller birleştirilmesi ile oluşturulan kurulumu. Prototip, dört, bir 20 cm çaplı bir daire yerleştirildi geometrik detektörler ve merkezi bir radyoaktif kaynağın oluşur. Merkezi radyoaktif kaynak santimetre hareket ettirerek sistem kimse bu bilgileri ile sistem grafik arayüzü sanal konumunu hesaplayabilir, herhangi iki PMT yıllardan arasındaki uçuş farkın süre ölçülerek deplasman tespit edebiliyor ve. Bu şekilde, prototip bir PET sisteminin temel ilkelerini yeniden üretir. Bu de 2 satır 4 cm aralıklarla kaynağının gerçek konumunu belirlemek için yeteneğine sahiptirrunma az 2 dakika alıyor.
Introduction
Pozitron Emisyon Tomografi vücudun iç doku ve organların dijital görüntüleri elde etmek için kullanılan bir non-invaziv bir görüntüleme tekniğidir. Çeşitli non-invaziv teknikler bu bir tür Bilgisayar Eksenel Tomografi (TAC) ve Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRG) gibi bir hastanın iç işleyişini görüntüleri ve bilgi almak için izin var. Her ikisi de iyi uzaysal çözünürlük vermek ve ayrıca anatomik ve fizyolojik çalışmalarda uygulamalar için kullanılır. Karşılaştırmalı PET az uzaysal çözünürlüğü verir rağmen, ilgi bölgede meydana gelen metabolizma ile ilgili daha fazla bilgi sağlar. PET yaygın fonksiyonel ve morfolojik bilgi edinmek için kullanılır; ana klinik uygulamalar onkoloji, nöroloji ve kardiyoloji alanlarında bulunmaktadır. Ayrıca, PET görüntüleri, doktorlar, örneğin daha iyi tanı, vermeye yardımcı tümör tedavi planlamasını kurabilir.
PET sistemlerinin temel çalışma prensibi iki pho algılamaBir pozitron elektron imha çifti gelen ton veya gama ışınları, hem yaygın Proje Yönetim Ekipleri ile birleştiğinde scintillator kristalleri oluşur dedektörleri, doğru ters yönlerde uçan. Sintilatör kristalleri bir fotoelektrik işlemi yoluyla bir elektrik nabız ışık sinyalini dönüştüren bir PMT gitti görünür ışık, içine gama radyasyonu dönüşümü. Bir okuma-out sistemi göndermeden önce elektrik yükü büyüklüğünü artırmak denilen dynodes mevcut PMT elektronik cihazlar, içinde. Vücudun kan dolaşımına enjekte edildi, bir izotop sıvısı, yaydığı bir pozitron (pozitif elektron yüklü), vücutta bir elektron ile annihilates Bu iki tespit fotonlar oluşturulmuştur. Tesadüf olarak okuma-out sistemi önlemleri iki back-to-back fotonlarının varış zamanı, bir zaman referans ile ilgili ve farkı elde etmek iki kere yüzeylerde daha da. Sistem uzay pozisyon wh hesaplamak için bu zaman farkı kullanırere radyasyon kaynağı hem foton yaydığı ve böylece elektron-pozitron imha oluştuğu.
PET sistemleri bazı özellikleri görüntü kalitesini optimize etmek ve uzaysal ve zamansal çözünürlüğü artırmak için tanımlanmış olmalıdır. Dikkate özelliklerinden biri, iki foton imha işleminden sonra seyahat mesafe olarak tanımlanan Tepki Hattı (LOR) 'dir. Dikkate Başka bir özelliği Flight (TOF) Zaman olduğunu. Görüntülerin kalitesi de dış özellikler, özellikle bedensel organlar ve tedavi seansı 1 sırasında hastanın hareketlerinin bağlıdır. PET sistemlerinde kullanılan izotoplar Beta + emitters denir. Bu izotoplar (saniye civarında) kısa bir yarı ömre sahiptir. Kararlı elementler nükleer reaksiyonlara yol açan proton veya döteronların ile bombardıman edildiğinde Onlar parçacıkların hızlandırıcılar (siklotron) üretilmektedir. Bu tür reaksiyonlar örneğin, C-11, N-13, O-15, F-18, diğerleri arasında kararsız izotoplar içine stabil elemanlarını dönüştürmek2.
PET iki türü vardır. (1) Konvansiyonel: Bu imha gerçekleştiği boyunca çizgisini tanımlamak için sadece TOF bilgileri kullanır, ancak bu iki foton kökeni yeri belirlemek değiştiremiyor. Bu tahmin için ek analitik veya yinelemeli rekonstrüksiyon algoritmaları gerektirir. (2) TOF PET: Yayılan pozitronun imha konumunu bulmak için TOF farkını kullanır. Zaman çözünürlüğü yerelleştirme olasılık fonksiyonu 3 için çekirdek olarak yeniden algoritması kullanılır.
Firmamızın ana hedefi, uzayda bir radyasyon kaynağı bulmak için kullanılan PET, birincil işlevleri göstermektir. Burada önerilen PET sistemi setinin temel kapsamı akademik halk için temel bir PET inşaat kılavuz sağlamak ve basit bir şekilde, ana özelliklerinin, açıklamaktır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu sistemin önemli bir yönü, uzaysal ve zamansal çözünürlükleri içinde çok iyi bir şekilde kontrol sahip olmaktır. PET uzaysal çözünürlüğü muayenesi sırasında 5 radyoaktif bozunma ve imha, fiziksel özelliklerine göre değil, aynı zamanda tesadüf kayıt teknik yönlerine (1.1 ve 1.2 adımları) tarafından ve böyle bir nesne hareketi gibi hatalar, dış kaynaklar tarafından sınırlandırılır. Böylece ölçülen kesin konumunu TOF farkı (adım 2.4) bağlıdır. Bir teknik iyi bir…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We are very grateful for the financial support of the Physics Department of CINVESTAV. We also want to thank our technician Marcos Fontaine Sanchez for his remarkable assistance with the set up. Thanks a lot to Sarah LaPointe for reviewing the English-language of this document.
Materials
| Low threshold Discriminator | CAEN | N845 | |
| Logic Units | Lecroy | 365AL | |
| Time delay | CAEN | N108A | |
| Oscilloscope | Tektronic | TDS3014C | |
| Quad Scaler and preset counter | CAEN | N1145 | |
| TDC | Lecroy | 2228 | |
| PMT’s | Hamamatsu | H5783p | |
| Power Chasis | Lecroy | 1403 | |
| GPIB Interface | Lecroy | 8901A | |
| NIM Power Supply | Lecroy | 1002B | |
| CAMAC Crate | Borer-co | 1902A | |
| Scintillator Crystals | Bicron | 408 | 1cm x 2cm x 5cm |
| Power Supply | Agilent | E3631 | |
| Na 22 Radioactive Source | activiti 2μCi | ||
| Software LabView 7.1 | National intruments | ||
| lemo cables connectors | 2ns, 3ns and 8ns | ||
| isolator film |
References
- Cerello, P., Pennazio, F., et al. An innovative detector concept for hybrid 4D-PET/MRI. Imaging. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 702, 1-3 (2013).
- Muehllerher, G., Karp, J. S. Positron tomography emission. Phys. Med. Biol. 51, R117-R137 (2006).
- Conti, M. State of the art and challenges of time of flight PET. Physica Medica. 25 (1), 1-11 (2008).
- Abreu, Y., Piñera, I., et al. Simulation of a PET system and study of some geometry parameters. AIP conference. 1032, 219-221 (2008).
- Langner, J. . Development of a parallel Computing optimized head movement correction method in PET. , (2003).
- Budinger, T. F. Time-of-flight PET. J. Nucl Med. 28 (3), 73-78 (1983).
- Leo, W. R. . Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments. , (1987).
- Budinger, T. F. Instrumentation trends in nuclear medicine. Semin Nucl Med. 7 (4), 285-297 (1977).
- Burnham, C., Bradshaw, J., Kaufmann, D., Chesler, D., Browner, G. L. A Positron tomography employing a one dimension BGO scintillation camera. IEEE Trans. Nucl. Sci. 30 (1), 661-664 (1983).
- Burnham, C., Bradshaw, J., Kaufmann, D., Chesler, D., Steams, C. W., Browner, G. L. Design of a cylindrical shape scintillation camera for positron tomographs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 32 (1), 889-893 (1985).
