Name: Una Tomografía por Emisión de Positrones Sistema Básico Construido para localizar una fuente radiactiva en un espacio bidimensional (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 19 s
Description: Aprende a construir un sistema básico de tomografía por emisión de positrones (PET) utilizando detectores de fotones para localizar fuentes radiactivas en dos dimensiones. Este prototipo educativo permite a estudiantes de física médica comprender los principios fundamentales de la imagenología PET mediante experiencia práctica.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Estamos muy agradecidos por el apoyo financiero del Departamento de Física del CINVESTAV. También queremos agradecer a nuestro técnico Marcos Fontaine Sánchez por su notable ayuda con la puesta a punto. Muchas gracias a Sarah LaPointe por revisar el idioma inglés de este documento.

1. Preparación de la instalación de PET <ol><li> Prepare el PMT, junto con piezas de centelleo de plástico. Dependiendo del tipo de PMT (tamaño, forma del fotocátodo) construir una pieza de centelleo adecuada para encajar con el fotocátodo del PMT. <ol><li> Envuelva las piezas de centelleo con cinta negro. Deje un lado al descubierto, ya que se acopla con la entrada de luz PMT. NOTA: Es importante que estas piezas se pulen previamente para evitar pérdidas de acumulación de luz. </li></ol></li><li> Limpie la entrada de luz PMT con alcohol (concentración de alcohol comercial de 70%) y luego aplique grasa óptica a la misma y la cara descubierta del centelleo. Junto la cara PMT con el centelleo y se envuelven con cinta más negro. <ol><li> Conectar el PMT a la tensión de fuente (un cable está incluido para cada PMT, en este caso el sesgo de 14 sesgo V y 0,5 V para el control de tensión). Identificar las señales procedentes del PMT mediante la conexión de laCable de señal PMT a un canal estándar osciloscopio digital (también se incluye un cable de señal para cada PMT). Tenga en cuenta las variaciones en la amplitud de las señales al encender / apagar la luz en el laboratorio, para verificar que no hay pérdidas de luz. Repita este paso para cada uno de los cuatro detectores, donde un detector de centelleo significa más PMT. </li></ol></li><li> Construir un sistema de coincidencia mediante la colocación de la parte de un detector de centelleo por encima de la parte correspondiente de otro detector. Ponga dos NIM (Módulo Instrumento Nuclear) instrumentos llamados módulos discriminador y de unidad lógica en una caja de NIM. </li><li> Conecte las señales de salida de los detectores a las entradas de un módulo discriminador. Utilice una unidad lógica en el modo y, al seleccionar este caso la lógica en el panel frontal de la unidad lógica. Conecte las dos salidas discriminador en las entradas de la unidad lógica. NOTA: Y es una operación lógica que selecciona cuando dos señales cuadrados llegan al mismo tiempo o en coincidencia. </li><li> Connect la señal de unidad lógica de salida en un módulo escalador (que cuenta con señales digitales) para contar los eventos (creado por los rayos cósmicos que golpean en las coincidencias ambos detectores). </li></ol> 2. La adquisición de señales con PET <ol><li> Coloque ambos detectores en las esquinas opuestas de la zona de la plaza definido antes, por lo que se enfrentan entre sí, y son 20 cm de distancia, y hacer el mismo ejercicio que 1.4 y 1.5, pero esta vez, en lugar de utilizar los rayos cósmicos (rayos cósmicos sirvieron como una fuente radiactiva naturales provisional), utilice la fuente de radiación Na-22. <ol><li> Coloque la fuente radiactiva en una distancia media entre ambos detectores y hacer la adquisición de datos a través del módulo de escalador. El sistema establecido y la disposición esquemática del bloque lógico utilizado para obtener una coincidencia se puede ver en las figuras 1, 2 y 3. </li></ol></li><li> Mida la diferencia de tiempo de las señales que llegan mediante la conexión de las dos salidas y el PMT discriminansalida de coincidencia en el osciloscopio. Cada una de las tres señales de entrada va a un osciloscopio; habrá tres señales cuadradas en la pantalla del osciloscopio. Con la escala horizontal (escala de tiempo) medir la diferencia de tiempo de las dos señales discrimina. NOTA: Cuando la fuente radiactiva está directamente en el centro entre los dos detectores habrá poca o ninguna diferencia separación o tiempo entre la plaza discriminar señales en promedio, y cuando la fuente radiactiva está fuera del centro y cerca de uno de los PMT continuación no habrá diferencia de hora en promedio. </li><li> Enviar estas señales de temporización a uno de los ocho canales del CAMAC (Medición Automatizada Informática y Control) TDC (Time to Digital Converter) módulo. Para ello, conecte la salida de la lógica ya la entrada TDC llamar &quot;START&quot; a continuación, conecte el detector discrimina salidas a las entradas de TDC que se llaman &quot;STOP&quot;. El Y señal tiene que ser retrasada por un Modu Delayle por algunos nanosegundos para que esta señal llegue antes de las otras dos señales de parada (ver Figura 4). </li><li> Calibrar las unidades TDC contando frente al tiempo mostradas por el osciloscopio a través de un programa de software (consulte los pasos de la Sección 3). Hacer esto de calibración mediante el uso de la separación distancia entre la fuente radiactiva y uno de los detectores, la medición de la diferencia de tiempo promedio (paso 2.3) de cada posición. Establecer una comunicación de software entre los diferentes módulos y el ordenador a través de un bus estándar GPIB (General Purpose Instrumentación autobús) para hacer esta calibración. </li></ol> 3. La construcción de la Interfaz Instrumento virtual <ol><li> Descargar y utilizar un software LabView o cualquier software similar. NOTA: Para trabajar con Labview, es necesario tener algún conocimiento del &quot;lenguaje de programación G&quot;. En esta lengua, no hay código tiene que ser por escrito, y todas las acciones realizadas se puede hacer desde una herramienta de software pálidotte. Una guía fácil con ejemplos prácticos se puede encontrar en la herramienta de ayuda. </li><li> Seleccione la utilidad matriz desde la paleta de herramientas del panel frontal (contenedores de las variables de programación) para guardar los datos de salida del TDC. NOTA: El &quot;panel frontal&quot; es la interfaz gráfica del instrumento virtual para el usuario y el &quot;diagrama de bloques&quot; se utiliza para la programación de software. </li><li> Trazar la adquisición de datos (datos de tiempo de TDC) mediante la selección de un instrumento de lógica en el menú parcelas. Identificar los datos de parcelas relacionadas con cada posición de la fuente. Para ello, la variación de la distancia fuente desde la línea de detectores por algunos centímetros. </li><li> Tome la media de los datos utilizando las funciones estadísticas (media) de la herramienta matemática de menú, y seleccione un intervalo de valores centrados en la media. Entonces, de acuerdo con la programación lógica siguió, utilizar las herramientas necesarias en el menú matriz para eliminar todos los datos con valores fuera de este intervalo. </li><li> Seleccionar indicadores de The paleta de herramientas diagrama de bloques que muestra la cantidad de datos almacenados en cada matriz e identificar unos contenedores con el mayor número de datos almacenados. </li><li> Obtener la media de los datos en cada serie seleccionada en el paso 3.5 y utilizar esta información para establecer un conjunto de valores de intervalos de tiempo para cada posición de la fuente utilizando para ello la paleta de herramientas diagrama de bloques de LabVIEW. </li><li> Seleccione un conjunto de indicadores de la paleta de herramientas del panel frontal para almacenar la media obtenida en el paso 3.6 para una secuencia de mediciones. </li><li> Seleccione una estructura de caso de la paleta de herramientas diagrama de bloques para relacionar cada posición con su respectivo intervalo de paso de 3,7, y asociar cada intervalo de un LED en una matriz de la paleta de herramientas del panel frontal virtual. </li><li> Observe el tiempo de cada señal tarda en llegar a los canales de TDC: cuando la fuente radiactiva se mueve desde el centro más cerca de un detector, observar un movimiento de la fuente virtual de la matriz de programación de LEDs (véase la figura 5 </strong&gt;) que se mueve hacia la derecha en el equipo. </li><li> Incluya un control (elemento de programación variable) de la paleta de herramientas del panel frontal para la adquisición tiempo total. NOTA: La eficiencia del posicionamiento dependerá de esta herramienta de tiempo de control: cuanto más tiempo tarda la adquisición, más precisamente el objeto virtual que simula la fuente radiactiva dará la posición correcta. </li></ol> 4. Resultados gráficas <ol><li> Para fines de calibración, coloque la fuente en cualquier posición intermedia en relación con uno de los pares de detectores acoplados. Tomar mediciones durante 30 min, y con los datos adquiridos, tomar el promedio de los valores acumulados cada 2 min. Repita este proceso para los diferentes puestos de origen y trazar el valor medio de cada detector en todas las posiciones (ver figuras 6 y 7). Las diferencias de los valores de los detectores se representan en la Figura 8. </li><li> Para obtener un mejor results, seleccione dos detectores que tienen valores de datos similares para formar una pareja. Para probar esto, poner la tensión de control PMT a su valor más bajo, en este caso 0,5 V. empezará a medir el número de eventos detectados con el módulo escalador durante un tiempo fijo mediante la conexión de la salida del detector a la entrada escalador. Aumenta la tensión en un 0,01 V y medir de nuevo. Repita este proceso para alcanzar el valor máximo control posible, en este caso 0,9 V. <ol><li> Trazar el número de eventos detectados frente a la tensión de control en escalas semi logarítmicas (ver Figura 9). Pareja de los pares de detectores que tienen distribuciones similares. </li></ol></li><li> Para probar la sensibilidad del sistema, coloque la fuente radiactiva en algunas posiciones intermedias separación igual a lo largo de las líneas, en este caso hay cinco. Adquirir datos durante 5 minutos en cada posición, y trazar la media y la mediana de los valores obtenidos para cada detector de forma independiente (ver Figuras 10 y 11). </li></ol>

<ol><li>Cerello, P., Pennazio, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+innovative+detector+concept+for+hybrid+4D-PET%2FMRI%5BTitle%5D)+AND+%22Imaging.+Nucl.+Instr.+Meth.+Phys.+Res%22%5BJournal%5D)">An innovative detector concept for hybrid 4D-PET/MRI.</a> Imaging. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 702, 1-3 (2013).</li>
<li>Muehllerher, G., Karp, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Positron+tomography+emission%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Med.+Biol%22%5BJournal%5D)">Positron tomography emission.</a> Phys. Med. Biol. 51, R117-R137 (2006).</li>
<li>Conti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((State+of+the+art+and+challenges+of+time+of+flight+PET%5BTitle%5D)+AND+%22Physica+Medica%22%5BJournal%5D)">State of the art and challenges of time of flight PET.</a> Physica Medica. 25 (1), 1-11 (2008).</li>
<li>Abreu, Y., Piñera, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation+of+a+PET+system+and+study+of+some+geometry+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22AIP+conference%22%5BJournal%5D)">Simulation of a PET system and study of some geometry parameters.</a> AIP conference. 1032, 219-221 (2008).</li>
<li>Langner, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Development+of+a+parallel+Computing+optimized+head+movement+correction+method+in+PET%22">Development of a parallel Computing optimized head movement correction method in PET</a>. , University of Applied Sciences in Dresden. Saxony, Germany. (2003).</li>
<li>Budinger, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-of-flight+PET%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Nucl+Med%22%5BJournal%5D)">Time-of-flight PET.</a> J. Nucl Med. 28 (3), 73-78 (1983).</li>
<li>Leo, W. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLeo%2C+WR+%22Techniques+for+Nuclear+and+Particle+Physics+Experiments%22">Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments</a>. , second, Springer-Verlag. Germany. (1987).</li>
<li>Budinger, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Instrumentation+trends+in+nuclear+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Semin+Nucl+Med%22%5BJournal%5D)">Instrumentation trends in nuclear medicine.</a> Semin Nucl Med. 7 (4), 285-297 (1977).</li>
<li>Burnham, C., Bradshaw, J., Kaufmann, D., Chesler, D., Browner, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Positron+tomography+employing+a+one+dimension+BGO+scintillation+camera%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Nucl.+Sci%22%5BJournal%5D)">A Positron tomography employing a one dimension BGO scintillation camera.</a> IEEE Trans. Nucl. Sci. 30 (1), 661-664 (1983).</li>
<li>Burnham, C., Bradshaw, J., Kaufmann, D., Chesler, D., Steams, C. W., Browner, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+a+cylindrical+shape+scintillation+camera+for+positron+tomographs%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Nucl.+Sci%22%5BJournal%5D)">Design of a cylindrical shape scintillation camera for positron tomographs.</a> IEEE Trans. Nucl. Sci. 32 (1), 889-893 (1985).</li>
</ol>

No hay intereses financieros en competencia.

Un aspecto importante de este sistema es tener un muy buen control sobre las resoluciones espaciales y temporales. La resolución espacial de PET está limitada por las características físicas de la desintegración radiactiva y la aniquilación, sino también por aspectos técnicos de la inscripción coincidencia (pasos 1.1 y 1.2) y por fuentes externas de errores, tales como movimiento del objeto durante el examen 5. Por lo tanto, la posición exacta medida dependerá de la diferencia TOF (paso 2.4). Una técnica para...

Por emisión de positrones es una técnica de imagen no invasiva utilizada para la obtención de imágenes digitales de los tejidos internos y órganos del cuerpo. Existen diversas técnicas no invasivas que permiten obtener imágenes e información sobre el funcionamiento interno de un paciente como Computer Tomografía Axial (TAC) y la resonancia magnética (RM). Ambos dan buena resolución espacial y se utilizan, además, para aplicaciones en estudios anatómicos y fisiológicos. Aunque comparativamente PET da menos resolución espacial, proporciona más información sobre el metabolismo que ocurre en la zona de interés. PET es ampliamente utilizado para obtener información funcional y morfológica; sus principales aplicaciones clínicas están en el campo de la oncología, neurología y cardiología. Además, las imágenes de PET pueden ayudar a los médicos dan mejores diagnósticos, por ejemplo, establecer la planificación del tratamiento de tumores. El principio de funcionamiento básico de los sistemas de PET es la detección de dos photoneladas o rayos gamma procedentes de un par de aniquilación de positrones-electrones, tanto volando en direcciones opuestas hacia los detectores, que normalmente consisten en cristales de centelleo junto con PMT. Los cristales de centelleo transforman la radiación gamma en luz visible, que viaja a un PMT que convierte la señal de luz a un impulso eléctrico a través de un proceso fotoeléctrico. Dentro de los dispositivos electrónicos PMT llamados dynodes están presentes, lo cual aumenta la magnitud de la carga eléctrica antes de enviarlo a un sistema de lectura. Estos dos fotones detectados fueron creados cuando un positrón (electrón cargado positivamente) emitida por un fluido de isótopos, que se inyecta en el torrente sanguíneo del cuerpo, aniquila con un electrón en el cuerpo. Las medidas del sistema de lectura de salida en la coincidencia del tiempo de la llegada de los dos fotones de tú a tú con respecto a una referencia de tiempo y además es sustratos en ambas ocasiones para obtener la diferencia. El sistema utiliza esta diferencia de tiempo para calcular las wh posición espacioere la fuente de radiación emitida ambos fotones, y por lo tanto donde se produjo la aniquilación electrón-positrón. Algunas características de los sistemas de PET se deben definir para optimizar la calidad de la imagen y para aumentar la resolución espacial y temporal. Una característica a tener en cuenta es la Línea de Respuesta (LOR), que se define como la distancia que los dos fotones viajan después del proceso de aniquilación. Otra característica a considerar es el tiempo de vuelo (TOF). La calidad de las imágenes también depende de las características externas, principalmente los órganos corporales y los movimientos del paciente durante la sesión de tratamiento 1. Los isótopos utilizados en los sistemas de PET son llamados beta + emisores. Estos isótopos tienen una vida media corta (del orden de segundos). Se producen en aceleradores de partículas (ciclotrones) cuando los elementos estables son bombardeados con protones o deuterones que causan reacciones nucleares. Tales reacciones transforman los elementos estables en isótopos inestables, tales como C-11, N-13, O-15, F-18 entre otros2. Hay dos tipos de PET. (1) Convencional: este utiliza la información TOF sólo para identificar la línea por la que se produjo la aniquilación, pero es incapaz de determinar el lugar de origen de los dos fotones. Se requiere algoritmos de reconstrucción analítica o iterativo adicionales para estimar esto. (2) TOF PET: utiliza la diferencia TOF para localizar la posición de la aniquilación del positrón emitido. La resolución de tiempo se utiliza en el algoritmo de reconstrucción como un núcleo para una función de probabilidad de localización 3. Nuestro objetivo principal es demostrar las funciones primarias de PET, que se utiliza para localizar una fuente de radiación en el espacio. El ámbito principal del conjunto del sistema PET que aquí se propone es el de proporcionar una guía básica de construcción de PET para el público académico, y explicar, de una manera sencilla, sus principales propiedades.

<table><tbody><tr><td>Discriminador de umbral bajo</td><td>CAEN</td><td>N845</td><td></td></tr><tr><td>Unidades lógicas</td><td>Lecroy</td><td>365AL</td> Retardo de tiempo CAEN N108A <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Osciloscopio</td><td>Tektronic</td><td>TDS3014C</td><td></td></tr><tr><td>Escalador cuádruple y contador de preajustes</td><td>CAEN</td><td>N1145</td><td></td></tr><tr><td>TDC</td><td>Lecroy</td><td>2228</td><td></td></tr><tr><td>PMT& rsquo; s</td><td>Hamamatsu</td><td>H5783p</td><td></td></tr><tr><td>Chasis de potencia</td><td>Lecroy</td><td>1403</td><td></td></tr><tr><td>Interfaz GPIB</td><td>Lecroy</td><td>8901A Fuente de</td><td></td></tr><tr><td>alimentación NIM</td><td>Lecroy</td><td>1002B</td><td></td></tr><tr><td>CAMAC Perforador</td><td>de cajas-co</td><td>1902A</td><td></td></tr><tr><td>Cristales centelleadores</td><td>Bicron</td><td>408</td><td>1 cm x 2 cm x 5 cm</td></tr><tr><td>Fuente de alimentación</td><td>Agilent</td><td>E3631</td><td></td></tr><tr><td>Na 22 Actividad de la fuente</td><td></td><td></td> radiactiva <td>2&nbsp; &mu; Ci</td></tr><tr><td>Software LabView 7.1</td><td>Instrumentos nacionales lemo</td><td></td><td></td></tr><tr><td>cables conectores</td><td></td><td></td><td>2&nbsp; NSEG, 3&nbsp; NSEC y 8&nbsp; Película</td></tr> <tr><td></td><td></td><td></td><td>aislante</td></tr> NSEC</tbody></table>

una tomografía por emisión de positrones sistema básico construido para localizar una fuente radiactiva en un espacio bidimensional

A Basic Positron Emission Tomography System Constructed to Locate a Radioactive Source in a Bi-dimensional Space

Un simple Tomografía por Emisión de Positrones (PET) prototipo ha sido construido para caracterizar completamente sus principios básicos de trabajo. El prototipo PET fue creado por el acoplamiento de cristales de centelleo de plástico para fotomultiplicadores PMT o del que se colocan en posiciones opuestas para detectar dos rayos gamma emitidos desde una fuente radiactiva, de los cuales se coloca en el centro geométrico de la PET set-up. El prototipo consta de cuatro detectores colocados geométricamente en un círculo de diámetro 20 cm, y una fuente radiactiva en el centro. Al mover los centímetros de fuentes radiactivas desde el centro del sistema es capaz de detectar el desplazamiento midiendo el tiempo de vuelo de la diferencia entre cualesquiera dos de PMT y, con esta información, el sistema puede calcular la posición virtual en una interfaz gráfica. De esta manera, el prototipo reproduce los principios fundamentales de un sistema de PET. Es capaz de determinar la posición real de la fuente con intervalos de 4 cm en 2 líneas de deprotección teniendo menos de 2 min.

Dos principales resultados se consiguen con este sistema PET. Primero: una sincronización eficiente entre los efectos visuales de la fuente radiactiva virtual cuando se mueve la muestra verdadera radiactivo. Con este programa, los usuarios tienen el control del tiempo de adquisición, el número de repeticiones en la misma posición, la variación del intervalo de alrededor de la adquisición de datos significan, entre otros. En segundo lugar: la construcción de una estructura simple de la ló...

Presentamos un sistema de Tomografía por Emisión de Positrones (PET) simple pero bien construido y dilucidamos sus principios básicos de funcionamiento. El objetivo de este protocolo es guiar al usuario en la construcción y prueba de un sistema PET simple.

Una Tomografía por Emisión de Positrones Sistema Básico Construido para localizar una fuente radiactiva en un espacio bidimensional

A simple Positron Emission Tomography (PET) prototype has been constructed to fully characterize its basic working principles. The PET prototype was ...

El objetivo general del siguiente experimento es mostrar los principios básicos de un sistema de tomografía por emisión de positrones utilizando dos pares de detectores de luz. La principal ventaja de usar este prototipo frente a los sistemas PET comerciales es que los usuarios pueden observar claramente los principios fundamentales de funcionamiento de la PET. Tuvimos la idea de este sistema por primera vez cuando buscábamos elaborar nuestra actividad de laboratorio para estudiantes de posgrado en el campo de la física médica.El procedimiento será demostrado por Marcus Fontaine, un técnico de mi laboratorio. Comience el trabajo en el montaje del PET preparando el sistema de detección. Elabore cada detector utilizando un tubo fotomultiplicador y un trozo de escintilador plástico pulido.Diseñe la pieza del centelleador para que coincida con el tamaño y la forma de la entrada del tubo fotomultiplicador, a fin de permitir un buen acoplamiento. El siguiente paso consiste en envolver el centelleador con cinta negra. Deje un lado descubierto para acoplarlo con la entrada del tubo fotomultiplicador.Coloque el centelleador aparte e inicie el trabajo con el tubo fotomultiplicador. Utilice alcohol y un paño limpio para limpiar la entrada de luz del tubo fotomultiplicador. Una vez hecho esto, obtenga grasa óptica y aplíquela en la entrada de luz hasta que esté completamente cubierta.Regrese al trabajo con el centelleador y aplique grasa óptica a su superficie descubierta. Después de aplicar la grasa óptica, alinee la entrada de luz del fotomultiplicador con la superficie descubierta del centelleador. Luego acople las dos superficies tratadas.Para completar el detector, envuelva el tubo foto-multiplicador y el centelleador con más cinta negra como se ilustra en este ejemplo. Cree al menos cuatro detectores antes de pasar a probarlos. Pruebe el detector conectándolo a una fuente de voltaje y a un osciloscopio digital estándar.Encienda y apague la luz en el laboratorio mientras monitorea la señal en el osciloscopio para verificar que no haya pérdidas de luz. A continuación, conecte la salida del tubo fotomultiplicador a un escalador para contar los eventos detectados. Ajuste el voltaje del detector a su valor más bajo; en este caso, punto cinco voltios.Ahora dirija la atención al detector. Coloque la fuente de sodio 22 directamente sobre la superficie de la porción de centelleo. Registre el número de eventos detectados durante tres minutos utilizando el contador.Luego aumente el voltaje de control en cero coma cero uno voltios. Repita la medición del tiempo de eventos detectados para este valor y para todos los demás hasta el voltaje de control máximo. Después de que todos los detectores hayan sido completamente probados, realice un gráfico del número de eventos detectados frente al voltaje de control.Este gráfico incluye datos de 12 detectores. Seleccione dos detectores con curvas similares para formar un par de coincidencia. Por ejemplo, los detectores O e I en este gráfico.Después de identificar dos pares coincidentes, continúe construyendo y probando dos sistemas coincidentes. Construya el sistema coincidente colocando dos detectores emparejados de manera que la parte del centelleador de un detector quede directamente encima del centelleador del otro. A continuación, verifique los componentes electrónicos.El sistema de coincidencia requiere tres módulos de instrumentación nuclear, un discriminador, una unidad lógica y un escalador. Conecte las señales de salida de los detectores a las entradas del módulo discriminador. En la unidad lógica, seleccione el modo final en el panel frontal.Luego conecte las dos salidas del discriminador a las entradas de la unidad lógica. Conecte la salida de la unidad lógica al módulo contador para registrar los eventos. En esta configuración, el módulo contador debería registrar eventos de coincidencia debidos a rayos cósmicos que impactan en el sistema de coincidencia.Este esquema muestra el sistema completado de detección de coincidencias para probar un par de detectores. Pruebe cada uno de los dos detectores antes de continuar. El siguiente paso consiste en crear la configuración de PET.Coloque los cuatro detectores en las esquinas de un cuadrado. Oriente los centelleadores hacia el centro del cuadrado. Los detectores que se enfrentan directamente forman un par en coincidencia.Las superficies de los detectores están separadas aproximadamente 20 centímetros. A continuación, conecte cada uno de los detectores a canales separados de un discriminador, un bloque lógico y un escalador. Para el conteo en coincidencia con cuatro detectores, implemente el bloque lógico que se muestra en este diagrama.Aquí los detectores están etiquetados como I, J, E y F, y sus señales pasan a través de un discriminador que no se muestra. En este diagrama, cada detector está asociado con un módulo OR. Conecte la salida de cada detector a las entradas de los tres módulos OR con los que no está asociado, tal como indican las líneas de colores.A continuación, conecte las salidas del módulo OR a un módulo AND para completar la lógica de coincidencia. En los siguientes pasos, suministre energía a solo un par de coincidencias. Luego repita los pasos para el segundo par.Regrese al arreglo de detectores con una fuente de radiación de sodio 22. Coloque la fuente a lo largo de la línea entre los detectores del par en coincidencia. Utilice un detector como referencia y mida la distancia hasta la fuente.En el bastidor de electrónica, utilice las salidas de los discriminadores para los dos detectores como entradas a un osciloscopio. Muestre las señales en el osciloscopio con el tiempo en el eje horizontal. Además, tome la salida del bloque lógico de coincidencia e introdúzcala en el osciloscopio.Las señales de reajuste cuadrado deben aparecer en la pantalla. Utilice las diferencias de tiempo entre las señales del discriminador medidas en el osciloscopio para pasos posteriores de calibración. A continuación, prepare la medición automatizada por computadora y el módulo convertidor de tiempo a digital o TDC.Conecte la salida del bloque lógico a la entrada de inicio del TDC. Luego, conecte las salidas del discriminador a un módulo de retardo. Pase la salida del módulo de retardo a las entradas de parada del TDC.Este esquema proporciona una visión general de la configuración en este momento. Conecte los módulos y las computadoras mediante un bus de instrumentación de uso general para el control mediante software. Instale Labview o un software similar para crear un instrumento virtual.En este momento, realice los pasos de calibración del TDC para el par de coincidencias. El siguiente paso consiste en calibrar el sistema comenzando con un sistema de coincidencias. A lo largo de la línea entre los dos detectores, identifique cinco puntos igualmente espaciados, incluyendo el punto medio.Esta configuración tiene puntos a intervalos de cuatro centímetros. A continuación, coloque la fuente de radiación entre los puntos. Con la fuente en su lugar, comience a recopilar eventos de coincidencia, datos del TDC durante 30 minutos.Represente gráficamente el promedio de todos los datos de TDC recopilados cada uno o dos minutos. Este es un gráfico típico tras los 30 minutos completos. Las dos curvas corresponden a los dos detectores del par en coincidencia.Utilice una gráfica con el promedio de la diferencia de los valores TDC provenientes de los dos detectores para definir una zona temporal con el fin de localizar la fuente. A continuación, mueva la fuente de radiación a una posición marcada diferente entre los detectores. Adquiera datos durante 30 minutos y determine una nueva zona temporal, repitiendo el procedimiento para cada uno de los cinco puntos.A continuación, comience a probar la sensibilidad del par. Repita las mediciones de TDC en todos los puntos marcados para diferentes tiempos de recolección. Después de probar la sensibilidad, pase a configurar un instrumento virtual.El instrumento asociará un LED de software con una posición de la fuente de radiación. Los cinco LED verticales en el centro de esta matriz corresponden a las cinco posiciones marcadas utilizadas para definir las zonas temporales. En esta figura, nuestros datos del TDC para dos posiciones adyacentes.La media de los datos de diferencia de TDC para una posición se encuentra en el centro de un intervalo. El intervalo representa la desviación estándar de los datos. Los datos deben provenir del tiempo de recolección que se utilizará para resolver las posiciones, dos minutos en este protocolo.Seleccione una ventana de tiempos de medición para asociar con una posición con un LED, truncando los intervalos para que no se superpongan. La configuración estará completa después de que se calibren ambos pares de coincidencias. En este punto, debe haber nueve posiciones marcadas entre los detectores.Coloque la fuente de radiación en una de las posiciones. Recolecte datos durante dos minutos y pruebe la precisión del instrumento virtual para localizar la posición de la fuente de radiación. Estos son gráficos de la respuesta de cada detector y de un par que forma un sistema de coincidencia.El valor promedio acumulado de TDC durante un intervalo de un minuto se muestra en el eje vertical. El índice del intervalo de un minuto se encuentra a lo largo del eje horizontal. Los datos se recopilaron durante 30 minutos.Las líneas de diferentes colores corresponden a distintas posiciones de la fuente de radiación. Aquí se representa gráficamente la diferencia entre estos valores promedio. Se espera un comportamiento lineal para cada conjunto de mediciones, lo que permite la conversión entre tiempo y distancia.Téngase en cuenta que la estabilidad aumenta a medida que se incrementa el tiempo de adquisición. Estas gráficas proporcionan una medida de la sensibilidad de los sistemas de coincidencia. La mediana y la media de los conteos del TDC se representan a lo largo del eje vertical.El índice de la posición de la fuente de radiación entre los detectores E y F se representa en el eje horizontal. Los datos utilizados para cada punto se recopilan durante cinco minutos. El índice de posición uno corresponde a la fuente de radiación aproximadamente centrada.A medida que aumenta el índice, la fuente se desplaza hacia el detector F. Este sistema de coincidencias presenta una buena resolución espacial, ya que la curva de la mediana y la media diverge en función de la posición. En comparación, la mediana y la media para este sistema no divergen tan rápidamente, lo que indica una baja resolución espacial.Una vez completado, este dispositivo puede mostrar la ubicación de una fuente de radiación en un minuto o menos. Al intentar este procedimiento, es importante recordar colocar la fuente de radiación en una posición en la que un par de detectores sea sensible. No olvide que trabajar con material radiactivo puede ser extremadamente peligroso.Capacítate en seguridad radiológica para aprender las precauciones que deben tomarse al realizar este experimento.

a-basic-positron-emission-tomography-system-constructed-to-locate

Research

Investigación

JoVE Journal

Engineering

Ingeniería

La tomografía de fluorescencia difusa ofrece un enfoque relativamente de bajo costo y alto potencial de toda la...

Guiada por tomografía computarizada dominio del tiempo de fluorescencia difusa tomografía en pequeños animales para la localización de biomarcadores de cáncer

Fuente: Jamadar, S. et. al. Administración de radiotrazadores para tomografía por emisión de positrones de alta resolución temporal del cerebro humano: aplicación a FDG-fPET. J. Vis. Exp. (2019)Este video demuestra la cuantificación del metabolismo de la glucosa cerebral mediante tomografía por emisión de positrones (PET). El participante recibe una infusión del marcador F-18 fluorodesoxiglucosa (FDG) durante la exploración. La FDG se acumula en las neuronas activas y emite positrones tras la...

Imágenes de tomografía por emisión de positrones del cerebro humano utilizando un radiotrazador

En el pasado, irradiación de animales pequeños fue realizada generalmente sin la posibilidad de dirigir un volumen de tumor bien delineado. El objetivo era simular el tratamiento de glioblastoma humano en ratas. Utilizando una plataforma de irradiación de animales pequeños, se realiza irradiación conformal 3D MRI-dirigido con PET-volúmenes basado en el impulso en un entorno de preclínico.

PET y resonancia magnética guiada por irradiación de un modelo de rata de Glioblastoma usando un Micro-irradiador

Aquí se describe un protocolo para el muestreo continuo de sangre durante la toma de imágenes PET/CT de ratas para medir la función de entrada arterial (AIF). Se demuestra el cateterismo, la calibración y configuración del sistema y el análisis de datos de la radiactividad sanguínea. Los datos generados proporcionan parámetros de entrada para el modelado biocinético posterior.

El muestreo sanguíneo continuo en tomografía por emisión de positrones de animales pequeños permite la medición de la función de entrada arterial

Este método estima la dosis absorbida de diferentes estructuras para la terapia de péptido-receptor-radionúclido (PRRT) con la posibilidad de evitar la superposición de órganos en proyecciones 2D. Las imágenes planas de todo el cuerpo en serie permiten estimar las dosis medias absorbidas a lo largo de todo el cuerpo, mientras que el enfoque híbrido, que combina imágenes planas e imágenes 3D-SPECT/CT, supera las limitaciones de la superposición de la estructura.

Un protocolo de dosimetría de todo el cuerpo para la terapia de radionúclidos de receptores de péptidos (PRRT): Imagen plana 2D y Métodos híbridos de imagen 2D+3D SPECT/CT

Este manuscrito describe un protocolo para la radiografía de neutrones y la tomografía computarizada de muestras biológicas utilizando una línea de luz CG-1D del reactor de isótopos de alto flujo (HFIR) para medir un implante metálico en un fémur de rata, un pulmón de ratón y un sistema de raíces / suelo de plantas herbáceas.

Radiografía de neutrones y tomografía computarizada de sistemas biológicos en el reactor de isótopos de alto flujo del Laboratorio Nacional de Oak Ridge

Aquí presentamos un protocolo para realizar radioterapia preclínica basada en tomografía por emisión de positrones en un modelo de glioblastoma de rata utilizando algoritmos desarrollados internamente para optimizar la precisión y la eficiencia.

Radioterapia de pintura de dosis basada en tomografía por emisión de positrones en un modelo de rata con glioblastoma utilizando la Plataforma de Investigación de Radiación en Animales Pequeños

Las mediciones cuantitativas del metabolismo del oxígeno y la glucosa mediante PET son tecnologías establecidas, pero los detalles de los protocolos prácticos están escasamente descritos en la literatura. Este artículo presenta un protocolo práctico implementado con éxito en un escáner de tomografía computarizada por emisión de positrones de última generación.

Estudios multitrazador del metabolismo del oxígeno y la glucosa en el cerebro mediante un escáner de tomografía computarizada por emisión de positrones durante el tiempo de vuelo

Este artículo describe la radiosíntesis, la formulación y el control de calidad de una nueva sonda radiomarcada (es decir, NANOBODY NM-02 marcada con 68Ga) y su uso para la obtención de imágenes PET/CT de animales pequeños en un modelo de xenoinjerto.

Imágenes de radiosíntesis, control de calidad y tomografía por emisión de positrones en animales pequeños de 68nanomoléculas marcadas con Ga

Se ha avanzado en la utilización de la dispersión de incidencia de pastoreo resuelta por eco de espín (SERGIS) como una técnica de dispersión de neutrones para sondear las escalas de longitud en muestras irregulares. Cristalitos de [6,6]-fenil-C61-butírico ácido éster metílico han sido sondeados utilizando la técnica SERGIS y los resultados confirmados por microscopía óptica y de fuerza atómica.

Uso de neutron spin echo resuelto grazing incidencia dispersión para investigar materiales orgánicos de células solares

Aprende a construir un sistema básico de tomografía por emisión de positrones (PET) utilizando detectores de fotones para localizar fuentes radiactivas en dos dimensiones. Este prototipo educativo permite a estudiantes de física médica comprender los principios fundamentales de la imagenología PET mediante experiencia práctica.

Una Tomografía por Emisión de Positrones Sistema Básico Construido para localizar una fuente radiactiva en un espacio bidimensional (Video) | JoVE Journal

Una Tomografía por Emisión de Positrones Sistema Básico Construido para localizar una fuente radiactiva en un espacio bidimensional

Explorar más videos