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Articles by Tobias Funk in JoVE
JoVE Clinical and Translational Medicine
X-ray riduzione della dose in caso di esposizione Adaptive in Imaging fluoroscopici
Stiamo sviluppando una tecnica di esposizione dinamica adattiva con il nostro raggio di scansione digitale a raggi X di sistema. Invece di esporre un oggetto in modo uniforme, l'esposizione è adattato in funzione l'opacità dell'oggetto. Qui mostriamo un esperimento su un fantoccio antropomorfo che ha portato un risparmio della dose del 30%.
Other articles by Tobias Funk on PubMed
Configurazione Nearest Neighbor (GaIn)(NAs) Sondati Dalla Spettroscopia Di Assorbimento Di Raggi X
GA(1-x)in(x)N(y)As(1-y) è un sistema materiale promettente per la fabbricazione di componenti optoelettronici "ultimo miglio" poco costoso. Tuttavia, dettagli della sua disposizione atomica e il rapporto di proprietà ottiche osservate non è completamente noto. In particolare, un blueshift di lunghezza d'onda di emissione è osservata dopo ricottura. In questo lavoro, utilizziamo la struttura fine della assorbimento di raggi x per studiare l'ambiente chimico intorno N atomi nel materiale prima e dopo la ricottura. Troviamo che coltivate come fascio molecolare epitassia materiale composto da una distribuzione quasi casuale di atomi, mentre postannealed materiale illustrato segregazione nel verso N. Ab initio simulazioni dimostrano che questo ordine a corto raggio crea una lega termodinamicamente più stabile ed è responsabile per l'emissione di blueshifting.
Chimicamente Distinti Siti Ni in Un-cluster in Beta Subunità Di Acetil-CoA Decarbonylase/sintasi Complesso Da Methanosarcina Thermophila: Assorbimento Ni L-bordo E Analisi Magnetica Dicroismo Circolare a Raggi X
Il 5-subunità contenenti acetil-CoA decarbonylase/sintasi (ACD) complesso svolge un ruolo importante di metanogenica Archaea acetato di convertire a metano, di catalizzare la reazione di scissione di legame C-C acetato in cui acetil-CoA serve come substrato donatore acetil reagendo al sito attivo ACD beta subunità centrale. Sono state studiate le proprietà di Ni nel sito attivo un cluster nella subunità beta ACDS da Methanosarcina thermophila. Un ricombinante, C-terminale forma tronca della subunità beta è stato impiegato, che imita la subunità nativa precedentemente isolata dal complesso ACD e contiene un un-cluster composto da un centro di [Fe(4)S(4)] ponticellato verso un sito Ni-Ni vacuolizzato. Le strutture elettroniche di questi due Ni sono state studiate mediante assorbimento di L-bordo e spettroscopia di Dicroismo circolare magnetico (XMCD) a raggi x. I dati di assorbimento L-bordo fornito prove per due distinte specie Ni l'enzima come isolato, uno con Ni(II) low-spin e l'altro con Ni(II) alta-spin. Spettroscopia XMCD ha confermato che le specie producono il segnale alto-spin sono paramagnetica. Previo trattamento con citrato di Ti(3+), una specie di Ni supplementare emerse, che fu assegnato a Ni(I). Al contrario, CO trattamento dell'enzima ridotto quasi tutti di Ni nell'esempio convertito in low-spin Ni(II). I risultati coinvolgono reazione di un sito Ni tetraedrico alta-spin con CO per formare un CO-enzima addotto trasformato in uno stato di Ni(II) low-spin. Questi risultati sono discussi in relazione al meccanismo di attivazione del legame C-C, in relazione al modello della subunità beta un cluster sviluppato da edge Ni e Fe K compagno, Spettroscopia XANES ed EXAFS studi.
Dicroismo Circolare Magnetico a Raggi X Di Pseudomonas Aeruginosa Nickel Azurina
Mostriamo che Dicroismo circolare magnetico (XMCD) di raggi x può essere impiegato per sondare gli Stati di ossidazione e altre caratteristiche strutturali elettronici dei siti attivi nichel in proteine. Come una taratura standard, noi abbiamo misurato Spettri di assorbimento (XAS) XMCD e raggi x per la derivata di nickel di Pseudomonas aeruginosa azurina (Arianna). La nostra analisi di questi spettri confermano che lo stato fondamentale elettronico di Arianna è alta-spin (S = 1); troviamo anche che L (3)-energia centroide è 853.1(1) eV, il rapporto di ramificazione è 0.722(4), e il momento magnetico è 1.9(4) mu(B). Calcoli (DFT) teoria del funzionale densità sul modello NiAz strutture stabiliscono che 3d(z2) e 3d(x2-y2) orbitali sono i fori di due valenza nello stato alto-spin Ni(II) terra, e in accordo con lo sperimentalmente determinato momento magnetico Orbito, il DFT risultati dimostrano anche che entrambi i fori sono altamente delocalizzati, con 3d(x2-y2) molto maggiore carattere di ligando.
Dose Di Radiazione Stimare Nel Piccolo Animale SPECT E PET
Calcolo della dose di radiazione sono importanti nel valutare le implicazioni mediche e biologiche delle radiazioni ionizzanti in tecniche di imaging medicali come SPECT e PET. Al contrario, le stime delle dosi di radiazione dell'imaging SPECT e PET di piccoli animali non sono molto ben consolidate. Per questo motivo noi abbiamo stimato la dose di radiazione del corpo intero a topi e ratti per isotopi come 18F, 99mTc, 201Tl, (111) In, 123I e 125I che vengono utilizzati comunemente per l'imaging di piccolo animali. Noi abbiamo approssimato corpi topo e ratto con ellissoidi equivalente uniforme dei tessuti molli. Il topo e ratto dimensioni elissoidi avevano una massa di 30 g e 300 g, rispettivamente e un rapporto tra gli assi principali di 1:1:4 e 0.7:1:4. Le frazioni per varie energie di fotoni assorbite sono state calcolate utilizzando il pacchetto software Montecarlo MCNP. Utilizzando questi valori, abbiamo poi MIRD S-valori calcolati per due geometrie che modellano la distribuzione delle attività nel corpo animale: (a) una centrale punto origine e (b) una fonte omogeneamente distribuita e rispetto a questi valori contro i calcoli di valore di S per piccoli elissoidi tabulate in 8 Pamphlet MIRD per convalidare i risultati. Infine abbiamo calcolato la dose di radiazione tenendo conto dell'emivita biologica i radiofarmaci e l'ammontare delle attività amministrate. Nostri calcoli prodotto S-valori tra 1,06 x 10(-13) Gy/Bq s e 2.77 x 10(-13) s Gy/Bq per agenti SPECT e 15,0 x 10(-13) Gy/Bq s per il PET 18F agente, assumendo elissoidi del mouse di dimensioni con distribuzione uniforme di origine. I valori di S per una sorgente puntiforme centrale in un ellissoide sono superiori ai valori ottenuti per la distribuzione uniforme fonte di circa il 10%. Inoltre, i valori di S per elissoidi del mouse di dimensioni sono circa 10 volte superiori a quello per le elissoidi ratto dimensioni che riflette la differenza di massa. Abbiamo esaminato i dati pubblicati per ottenere radioattività somministrata e tempi di residenza per l'imaging di piccolo animali. Da questi valori e la nostra S-valori calcolati abbiamo stimato che il corpo intero di dose in intervalli piccoli animali tra 6 cGy e 90 cGy per topi e tra circa 1 cGy e 27 cGy per ratti. La dose di tutto il corpo in piccoli animali imaging può essere molto alta in confronto la dose letale per topi (LD50/30 circa 7 Gy). Per questo motivo che la dose nel piccolo animale imaging dovrebbe essere monitorata attentamente e dell'attività somministrata deve essere mantenute al minimo. Questi risultati sottolineano anche la necessità di ulteriore sviluppo di strumentazione che migliora l'efficienza di rilevamento e riduce la dose di radiazioni nell'imaging piccolo animale.
Un Nuovo Approccio Alla Multipinhole SPECT Per L'imaging Di Perfusione Del Miocardio
Perfusione miocardica con SPECT di imaging rimane criticamente importante per diagnosticare, valutare e valutare il trattamento della malattia coronarica. Tuttavia, SPECT rotazione convenzionale soffre volte studio prolungato a causa della efficienza di rilevamento relativamente bassa. Pertanto abbiamo studiato un collimatore multipinhole che poteva migliorare l'efficienza di rilevamento in SPECT cardiaca di un fattore 5, garantendo la qualità dell'immagine paragonabile a tecniche standard di SPECT rotazionale utilizzando parallel-hole collimazione.
Un Multipinhole Piccolo Animale SPECT Sistema Con Risoluzione Spaziale Submillimeter
Emissione di fotone singolo computato tomografia computerizzata (SPECT) è una tecnologia importante per studi di imaging molecolare dei piccoli animali. In questa arena, c'è una crescente domanda di sistemi di imaging ad alte prestazioni che offrono una migliore risoluzione spaziale e l'efficienza di rilevamento. Abbiamo progettato un multipinhole piccolo animale sistema di imaging basato su rilevatori di posizione valanga sensibile fotodiodo (PSAPD) con l'obiettivo di risoluzione spaziale submillimeter e rilevamento ad alta efficienza, che ci permetterà di ridurre al minimo la dose di radiazione per l'animale e per abbreviare il tempo necessario per lo studio di imaging. Il nostro design sarà utilizzare 8 x 24 mm2 PSAPD rivelatore moduli accoppiati a scintillatori [CsI(Tl)] di ioduro di cesio drogato con tallio, che possono raggiungere una risoluzione spaziale intrinseca di 0,5 mm a 140 keV. Questi rilevatori saranno disposti in anelli di 24 moduli ciascuno; l'animale è posizionato al centro di 9 anelli fissi rivelatore che acquisire i dati di proiezione dall'animale con un collimatore multipinhole cilindrica tungsteno. L'animale è supportato su un letto che può essere scosso attorno all'asse centrale per aumentare campionamento angolare dell'oggetto. Diversamente dai sistemi convenzionali pinhole SPECT, nel nostro disegno ogni foro stenopeico viste solo una parte dell'oggetto. Tuttavia, l'insieme dei dati di proiezione da tutti i rivelatori multipinhole forniscono campionamento angolare che è sufficiente per la ricostruzione tomografici dei dati dall'oggetto. Le prestazioni di questo multipinhole PSAPD sistema di imaging è stato simulato usando un programma di ray tracing che modella l'appropriato punto funzioni di diffusione e quindi è stato confrontato con le prestazioni di un sistema di doppia testa pinhole SPECT. È stato simulato l'efficienza di rilevamento di entrambi i sistemi e dati di proiezione di un hot rod fantasma sono stati generati e ricostruiti per valutare la risoluzione spaziale. Appropriato Poisson rumore è stato aggiunto ai dati per simulare un'attività di 18.5 MBq distribuiti nel fantasma e un tempo di acquisizione di 15 min. Entrambi i set di dati sono stati ricostruiti con un algoritmo di ricostruzione ML-EM. Inoltre, le prestazioni di imaging di entrambi i sistemi è stata valutata con un fantasma di uniformità e un fantasma del mouse digitale realistica. Le simulazioni mostrano che il nostro sistema proposto produce una risoluzione spaziale di 0,8 mm e un'efficienza di rilevazione media di 630 cps/MBq. Al contrario, simulazioni del sistema dual-headed pinhole SPECT di producono una risoluzione spaziale di 1,1 mm e un'efficienza di rilevazione media di 53 cps/MBq. Questi risultati suggeriscono che il nostro disegno romanzo raggiungerà ad alta risoluzione spaziale e migliorerà l'efficienza di rilevamento da più di un ordine di grandezza rispetto a un sistema di doppia testa pinhole SPECT. Ci aspettiamo che questo sistema è in grado di eseguire SPECT con risoluzione spaziale submillimeter, ad alto rendimento e dose di radiazioni basso adatto per imaging in vivo di piccoli animali.
Simulazioni Monte Carlo Di Fotocamere Compatte Gamma Basate Su Fotodiodi a Valanga
Fotodiodi a valanga (APD) e in particolare sensibili alla posizione valanga fotodiodi (PSAPDs), sono un'alternativa interessante ai tubi di fotomoltiplicatore (PMT) per la lettura fuori scintillatori per PET e SPECT. Questi dispositivi a stato solido offrono ad alto guadagno ed efficienza quantica, e può potenzialmente portare a sistemi di imaging più compatti e robusti con migliorata spaziale e risoluzione energetica. Al fine di valutare il miglioramento delle prestazioni, abbiamo condotto simulazioni Monte Carlo della gamma telecamere basate su fotodiodi a valanga. In particolare, abbiamo studiato il relativo merito di discreti e PSAPDs in una semplice cristallo continuo gamma camera. La telecamera simulata era composto da una matrice di 4 x 4 di quattro canali 8 x 8 mm2 PSAPDs o matrice 8 x 8 di APD discreti 4 x 4 mm2. Queste configurazioni, che richiedono la lettura 64 canali ciascuno, sono state utilizzate per leggere la scintillazione luce da un cristallo di spessore continuo CsI:Tl 6 mm che copre la matrice intera 3,6 x 3,6 cm2 fotodiodo. Le simulazioni, condotte con GEANT4, rappresentavano le proprietà ottiche dei materiali, le caratteristiche di rumore di fotodiodi e la divisione di carica non lineare in PSAPDs. Le prestazioni della fotocamera simulata è stata valutata in termini di risoluzione spaziale, la risoluzione di energia e uniformità spaziale a 99mTc (140 keV) e 125I (circa 30 keV) energie. Risoluzioni spaziali intrinseci di 1.0 e 0,9 mm sono stati ottenuti per le telecamere basate su APD e PSAPD rispettivamente per 99mTc e i corrispondenti valori di 1,2 e 1,3 mm FWHM per 125I. Le simulazioni hanno ceduto risoluzioni di massima energia del 7% e 23% per 99mTc e 125I, rispettivamente. PSAPDs fornito anche migliore uniformità spaziale di APD del semplice sistema studiato. Questi risultati suggeriscono che l'APD costituiscono una tecnologia interessante specialmente adatta costruire il campo di vista compatta, piccola gamma telecamere dedicate, ad esempio, al piccolo animale o organo imaging.
Computato Riduzione Tomografica Artefatto Metallico Per Il Rilevamento E La Quantificazione Delle Piccole Caratteristiche Vicino Metallici Grandi Impianti: Un Confronto Dei Metodi Pubblicati
Imaging tomografici calcolata del tessuto circostante gli impianti metallici è spesso limitata di manufatti metallici. Questa carta confronta 3 manufatto metallico riduzione tecniche esistenti che si basano sulla segmentazione delle regioni colpite da metallo in immagini native, seguirono da riproiezione di aree segmentate nello spazio originale di Radon, rimozione di tracce di metallo e rinnovata ricostruzione: rivelatore per riga, interpolazione lineare, interpolazione 2-dimensionale e combinazione di per riga interpolazione lineare e filtraggio adattivo. Per ogni metodo, miglioramenti di precisione numero CT e segnale-rumore così come i rapporti di contrasto-rumore vicino la protesi e nella periferia della immagine sopra i valori trovano per le immagini native sono state valutate in un fantasma esperimento simula lesioni ossee osteolitiche di diversa dimensione e densità intorno un gambo di protesi d'anca di cromo-cobalto. Miglioramento in termini di usabilità diagnostica è stata valutata come individuabilità di lesione di dimensioni. Risultati quantitativi e qualitativi hanno mostrato che l'interpolazione lineare e il metodo di combinazione rimosso gli artefatti più efficacemente. L'errore di media precisione sulle diverse regioni di interesse collocato nelle immediate vicinanze del metallo e nella periferia dell'oggetto 10 volte diminuito con interpolazione lineare. Questi metodi aumentato rapporto contrasto / rumore fino al 68% di quello misurato su immagini prive di artefatto per la lesione meno densa. Qualitativamente, l'interpolazione lineare e il metodo di combinazione migliorata l'individuabilità di lesione e abilitato differenziazione di densità differente lesione. Tuttavia, in prossimità del gambo, alcuni artefatti è rimasto per tutti i metodi. Concludiamo che pubblicati gli algoritmi per la riduzione del metallo artefatto sostanzialmente migliorare la qualità dell'immagine per l'imaging di CT di un oggetto metallico e possono essere adeguati per le misure quantitative, fatta eccezione per le immediate vicinanze dell'oggetto metallico.
