Базовый позитрон-эмиссионной томографии Построенный, чтобы найти радиоактивного источника в Би-мерном пространстве
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
Простой Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) Прототип был построен, чтобы полностью характеризовать основные его принципы работы. ПЭТ прототип был создан путем соединения пластиковых сцинтилляционных кристаллов фотоумножителям или ПМТ-х, которые размещены на противоположных позициях, чтобы обнаружить два гамма-лучи, испускаемые от радиоактивного источника, из которых находится в геометрическом центре ПЭТ настройки. Прототип состоит из четырех детекторов, расположенных в геометрически круга диаметром 20 см, а радиоактивного источника в центре. Перемещая радиоактивных источников сантиметров от центра системы он способен обнаружить перемещение путем измерения времени разница полета между любыми двумя ФЭУ-х, и с этой информацией, система может вычислить виртуальной позиции в графическом интерфейсе. Таким образом, прототип воспроизводит основные принципы системы ПЭТ. Он способен определить реальное положение источника с интервалом в 4 см в 2 строки деСРЕДЫ, с менее чем 2 мин.
Introduction
Позитронно-эмиссионная томография представляет собой метод неинвазивной визуализации используется для получения цифровых изображений внутренних тканей и органов тела. Различные неинвазивные методы существуют, что позволяет получить изображения и информацию о внутренней работе пациента, таких как компьютерные томографии (TAC) и магнитно-резонансная томография (МРТ). Оба дают хорошую пространственное разрешение и дополнительно используется для приложений, в анатомических и физиологических исследований. Хотя сравнительно ПЭТ дает меньше пространственного разрешения, обеспечивает более подробную информацию о метаболизм, происходящих в зоне интереса. ПЭТ широко используется для получения функциональных и морфологических информацию; его основные клинические приложения в области онкологии, неврологии и кардиологии. Кроме того, ПЭТ изображения могут помочь врачам дают лучшие диагнозы, например, установить планирование лечения опухоли.
Основной рабочий принцип ПЭТ систем является обнаружение двух фотонн или гамма-лучи, поступающие от аннигиляции позитронов пары электронов, как полет в противоположных направлениях по отношению к детекторам, которые обычно состоят из сцинтилляционных кристаллов в сочетании с ФЭУ. Кристаллы сцинтиллятора преобразования гамма-излучения в видимый свет, который едет на ФЭУ, который преобразует светового сигнала в электрический импульс с помощью фотоэлектрического процесса. Внутри PMT электронных устройств называемых диноды присутствуют, которые увеличивают величину электрического заряда перед отправкой его на считывающей системы. Эти два зарегистрированных фотонов были созданы при позитрон (положительно заряженный электрон), излучаемая изотопов жидкости, которая вводили в кровь тела, уничтожает с электроном в теле. Меры считывающей системы в совпадении времени прибытия двух спина к спине фотонов по отношению к временной ссылки, а в дальнейшем подложек оба раза, чтобы получить разницу. Система использует эту разницу во времени, чтобы вычислить пространство позиции WHпрежде чем источник излучение обоих фотонов, и, таким образом, где произошло электрон-позитронной аннигиляции.
Некоторые особенности ПЭТ систем должны быть определены для оптимизации качества изображения и увеличить пространственное и временное разрешение. Одной из особенностей, чтобы рассмотреть это линия Response (ЛОР), определяется как расстояние, что два фотона путешествовать после процесса аннигиляции. Еще одна особенность, чтобы рассмотреть время полета (TOF). Качество изображений также зависит от внешних признаков, главным образом телесных органов и движений пациента во время лечебного сеанса 1. Изотопы, используемые в ПЭТ систем называются бета + излучателей. Эти изотопы имеют короткий период полураспада (порядка секунд). Они производятся в ускорителях частиц (циклотроне), когда устойчивые элементы обстреляли с протонами или дейтронами, вызывающих ядерные реакции. Такие реакции преобразования стабильных элементов в нестабильных изотопов, таких как C-11, N-13, O-15, F-18 среди других2.
Существуют два типа ПЭТ. (1) Обычные: это использует информацию TOF только определить направление, в котором произошло уничтожение, но он не в состоянии определить происхождение место двух фотонов. Это требует дополнительных алгоритмов анализа или итеративный реконструкции оценить этого. (2) ВП ПЭТ: использует разницу TOF, чтобы найти позицию аннигиляции излучаемого позитрона. Временное разрешение используется в алгоритме реконструкции как ядро для вероятности локализации функции 3.
Нашей главной целью является, чтобы продемонстрировать основные функции ПЭТ, используемого для обнаружения источника излучения в пространстве. Основной объем системы набора ПЭТ предлагаемого здесь, чтобы обеспечить базовое руководство ПЭТ строительства для академической общественности, и объяснить, по-простому, его основных свойств.
Protocol
Representative Results
Discussion
Одним из важных аспектов этой системы, чтобы иметь очень хороший контроль над пространственных и временных разрешений. Пространственное разрешение ПЭТ ограничено физическими характеристиками радиоактивного распада и уничтожения, но и технических аспектов регистрации совпадений (ш?…
Offenlegungen
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 |
Referenzen
- 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).
