Name: מערכת פליטת פוזיטרוני טומוגרפיה יסוד נבנתה לאתר מקור רדיואקטיבי בשטח הדו-ממדי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 19 s
Description: למד את עקרונות הבסיס של מערכת טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET) באמצעות זוגות של גלאי פוטו. פרוטוטיפ חינוכי זה מספק ניסיון מעשי לסטודנטים לתואר שני בפיזיקה רפואית.

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

אנו אסירי תודה על התמיכה הכספית של המחלקה לפיזיקה של CINVESTAV. אנו רוצים גם להודות לטכנאי שלנו מרקוס פונטיין סאנצ'ז על עזרתו המדהימה בהקמה. תודה רבה לשרה לפוינט על סקירת השפה האנגלית של מסמך זה.

1. הכנת התקנת PET <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את PMT של יחד עם חתיכות פלסטיק scintillator. בהתאם לסוג של PMT (גודל, צורה של photocathode) לבנות חתיכת scintillator הולמת שתתאים עם photocathode של PMT. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עטוף את חתיכות scintillator עם סרט שחור. השאר צד אחד נחשף, כפי שיהיה בשילוב עם כניסת PMT האור. הערה: חשוב שהחלקים אלה מלוטשים בעבר, כדי למנוע הפסדי הצטברות אור. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את כניסת PMT אור עם אלכוהול (ריכוז אלכוהול מסחרי של 70%) ולאחר מכן למרוח משחה אופטית אליו ופניו מכוסות של scintillator. בשילוב עם הפנים PMT scintillator ולעטוף אותם בנייר דבק שחור יותר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את PMT למתח המקור (כבל כלול עבור כל PMT, במקרה זה ההטיה V הטיה 14 ו -0.5 V לבקרת מתח). זהה את האותות המגיעים מPMT על ידי חיבורכבל אות PMT לערוץ אוסצילוסקופ דיגיטלי סטנדרטי (כבל אות כלול גם עבור כל PMT). שים לב לשינויים במשרעת של האותות בעת הפעלה / כיבוי האור במעבדה, כדי לוודא שאין הפסדי אור. חזור על שלב זה עבור כל אחד מארבעת הגלאים, שבו גלאים אומר scintillator תוספת PMT. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבנות מערכת במקרה על ידי הצבת חלק scintillator של גלאי אחד מעל החלק המקביל של גלאים אחר. שים שני מכשירי נים (הגרעיני כלי מודול) נקראים מודולים מאבחנים ויחידת היגיון בארגז נים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את אותות פלט מהגלאים לכניסות של מודול מאבחן. השתמש ביחידת ההיגיון במצב ו, על ידי בחירת מקרה ההיגיון הזה בלוח הקדמי יחידת היגיון. לחבר את שתי יציאות מאבחנים בתשומות יחידת היגיון. הערה: ופעולה הגיונית שבוחרת כאשר שני אותות כיכר מגיעים באותו הזמן או בצירוף מקרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מְשׁוּתָףnnect אות יחידת היגיון הפלט במודול scaler (אשר מונתה אותות דיגיטליים) לספור את האירועים (שנוצרה על ידי הקרניים הקוסמיות פוגעות בצירוף מקרים שניהם הגלאים). </li></ol> 2. רכישת אותות עם PET <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים שני הגלאים בפינות נגדיות של אזור הכיכר המוגדר לפני, כך שהם עומדים זה מול זה, והם 20 סנטימטר זה מזה, ולעשות את אותו תרגיל כמו 1.4 ו -1.5, אבל הפעם, במקום להשתמש בקרינה קוסמית (קרינה קוסמית שימשה כ מקור רדיואקטיבי טבעי זמני), להשתמש במקור קרינת Na-22. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את מקור רדיואקטיבי במרחק אמצע בין שני הגלאים ולעשות רכישת נתונים באמצעות מודול scaler. המערכת הוקמה וההסדר סכמטי של בלוק ההיגיון להשתמש כדי להשיג צירוף מקרים שניתן לראות באיורים 1, 2, ו -3. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את ההבדל של האותות המגיעים הזמן על ידי חיבור שתי היציאות של PMT להפלות ופלט צירוף מקרים באוסצילוסקופ. כל אחת משלושת האותות הולך לקלט אוסצילוסקופ; יהיו שלושה אותות מרובעים במסך אוסצילוסקופ. עם הסולם האופקי (בסולם זמן) למדוד את ההבדל של שני אותות להפלות הזמן. הערה: כאשר מקור רדיואקטיבי הוא ישירות באמצע בין שני הגלאים יהיו קטן או לא הבדל הפרדה או זמן בין הכיכר להפלות אותות בממוצע, וכאשר מקור רדיואקטיבי נמצא מחוץ למרכז וקרוב לאחד מPMT אז יהיה הפרש זמן בממוצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שלח אותות עיתוי אלו לאחד משמונת הערוצים של CAMAC (המחשב האוטומטי המדידה ובקרה) TDC (זמן לממיר דיגיטלי) מודול. כדי לעשות זאת, לחבר את הפלט של היגיון ולקלט TDC מכנה &quot;התחל&quot; ולאחר מכן לחבר את הגלאי להפלות יציאות לכניסות TDC הנקראים &quot;STOP&quot;. והאות יש להתעכב דרך מודו עיכובle על ידי כמה ננו שניות כדי האיתותים להגיע לפני שני אותות STOP האחרים (ראה איור 4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כייל את יחידות TDC לספור לעומת הזמן הראו על ידי אוסצילוסקופ באמצעות תוכנה (ראה שלבים בסעיף 3). האם כיול זה על ידי שימוש בהפרדת המרחק בין מקור רדיואקטיבי ואחד מהגלאים, מדידת ההבדל הממוצע הזמן (שלב 2.3) של כל עמדה. להקים תוכנת תקשורת בין מודולים השונים והמחשב באמצעות GPIB אוטובוס סטנדרטי (שימוש כללי מכשור אוטובוס) לעשות כיול זה. </li></ol> 3. בניית כלי הממשק הווירטואלי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוריד ולהשתמש בתוכנת LabView או כל תוכנה דומה. הערה: כדי לעבוד עם Labview, יש צורך לקבל קצת ידע של &quot;שפת תכנות G&quot;. בשפה זו, שאף קוד צריך להיות כתוב, וניתן לעשות את כל הפעולות שבוצעו מכלי תוכנה חיווריםטטי. ניתן למצוא מדריך קל עם דוגמאות מעשיות בכלי העזרה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את שירות המערך מתוך לוח כלי לוח הקדמי (מכולות משתני תכנות) כדי לשמור את נתוני תפוקת TDC. הערה: &quot;הלוח הקדמי&quot; הוא הממשק הגרפי של המכשיר הווירטואלי למשתמש ו&quot; התרשים בלוקים &quot;משמש לתכנות תוכנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עלילה רכישת נתונים (נתוני זמן מTDC) על ידי בחירת מכשיר היגיון מתפריט המגרשים. זהה את נתוני חלקות הקשורים עם כל עמדה של המקור. עושה זאת על ידי שינוי מרחק המקור מקו הגלאים ידי כמה סנטימטרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את הממוצע של נתונים באמצעות הפונקציות הסטטיסטיות (הממוצעת) מכלי התפריט המתמטי, ולבחור מרווח של ערכים מרוכזים בממוצע. לאחר מכן, על פי תכנות היגיון ואחרי, השתמש בכלים הדרושים מתפריט המגוון כדי להסיר את כל הנתונים עם ערכים מחוץ מרווח זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אינדיקטורים בחרו מהלוח כלי תרשים בלוקי דואר להראות מספר נתונים המאוחסנים בכל מערך ולזהות כמה מכולות עם המספר הגדול ביותר של נתונים מאוחסנים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבל את הממוצע של נתונים בכל מערך שנבחר בשלב 3.5 ולהשתמש במידע זה כדי להקים מערכת ערכי מרווחי זמן לכל תפקיד מקור באמצעות לזה לוח כלי תרשים בלוקי LabView. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר מערך של מדדים מתוך לוח כלי לוח הקדמי לאחסון הממוצע שהושג בשלב 3.6 לרצף של מדידות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר מבנה מקרה מתוך לוח כלי תרשים בלוקים להתייחס כל עמדה עם המרווח שלו בהתאמה מהצעד 3.7, ולשייך כל מרווח לאחד וירטואלי LED במערך מתוך לוח כלי לוח הקדמי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים לב לזמן בכל אות נדרש כדי להגיע לערוצי TDC: כאשר המקור רדיואקטיבי עבר מהאמצע קרוב יותר לגלאי אחד, להתבונן תנועה של המקור הווירטואלי במערך תכנות של נוריות (ראה איור 5 </strong&gt;) נע ימינה במחשב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כולל שליטה (אלמנט תכנות משתנה) מתוך לוח כלי לוח הקדמי לסך רכישת הזמן. הערה: היעילות של המיצוב תהיה תלויה בכלי זמן שליטה זו: יותר זמן הרכישה לוקחת, האובייקט הווירטואלי מדויק יותר מדמה את מקור רדיואקטיבי ייתן את המיקום הנכון. </li></ol> 4. תוצאות גרפי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למטרות כיול, למקם את המקור בכל ביניים מיקום יחסי לאחד מהזוגות בשילוב של גלאים. קח מדידות למשך 30 דקות, ואת הנתונים עם רכש, לקחת את הממוצע של הערכים שנצברו בכל 2 דקות. (איורים לראות 6 ו -7) חזור על תהליך זה לתפקידים שונים ומקור עלילה הערך הממוצע מכל גלאי בכל העמדות. ההבדלים של ערכי גלאים הם זממו באיור 8. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להשיג resu טוב יותרLTS, שני גלאים בחרו שיש ערכי נתונים דומים ליצירת זוג. כדי לבדוק זאת, לשים את מתח בקרת PMT לערך הנמוך שלה, במקרה זה 0.5 V. התחל מדידת מספר האירועים שזוהו עם מודול scaler לזמן קצוב על ידי חיבור פלט הגלאי לקלט scaler. להגדיל את המתח על ידי 0.01 V ולמדוד שוב. חזור על תהליך זה כדי להגיע לערך שליטה המקסימאלי האפשרי, בV. 0.9 מקרה זה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עלילה מספר האירועים שזוהו לעומת מתח השליטה בקשקשי לוגריתמים למחצה (ראה איור 9). זוג הזוגות של גלאים שיש הפצות דומות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לבדוק את הרגישות של המערכת, למקם את מקור רדיואקטיבי בכמה עמדות ביניים ריווח שווים לאורך הקווים, במקרה זה יש חמישה. רוכשים את הנתונים במשך 5 דקות בכל עמדה, ואת העלילה המרושעת וחציון של הערכים שהתקבלו עבור כל גלאי באופן עצמאי (ראה איורים 10 ו -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>

אין אינטרסים פיננסיים מתחרים.

היבט חשוב אחד של מערכת זו הוא שיש שליטה טובה מאוד על החלטות במרחב ובזמן. הרזולוציה מרחבית של PET מוגבל על ידי המאפיינים הפיזיים של הדעיכה רדיואקטיבית וההשמדה, אלא גם על ידי היבטים טכניים של רישום צירוף מקרים (שלבים 1.1 ו -1.2) ועל ידי מקורות חיצוניים של טעויות, כגון תנועת אובייקט בזמן הבדיקה 5. לפיכך, את המיקום המדויק שנמדד יהיה תלוי בהבדל TOF (שלב 2.4). אחת טכניקות להשגת רזולוציה טוב זמן מדידת המקסימום מלא רוחב המחצית (FWHM) של חלוקת TOF 6. <p class="jov...

Positron פליטת טומוגרפיה היא טכניקת הדמיה לא פולשנית המשמשת לקבלת תמונות דיגיטליות של הרקמות ואיברים הפנימיים של הגוף. טכניקות לא פולשנית שונות קיימות המאפשרים אחד כדי להשיג תמונות ומידע על פעולותיו הפנימיות של מטופל, כגון מחשב צירי טומוגרפיה (TAC) ותהודה מגנטית (MRI). שניהם לתת רזולוציה מרחבית טובה ונמצאים בשימוש גם עבור יישומים במחקרים אנטומיים ופיסיולוגיים. למרות שיחסית PET נותן פחות רזולוציה מרחבית, הוא מספק מידע נוסף בנוגע לחילוף החומרים המתרחשים באזור של עניין. PET נעשה שימוש נרחב כדי לקבל מידע פונקציונלי וצורני; היישומים הקליניים העיקריים שלה הם בתחומי האונקולוגיה, נוירולוגיה וקרדיולוגיה. כמו כן, תמונות PET יכולות לסייע לרופאים לתת אבחנות טובות יותר, למשל, להקים תכנון טיפול בגידול. עיקרון העבודה הבסיסי של מערכות PET הוא זיהוי של שני טלפוניםטון או קרני גמא מגיע מצמד השמדת פוזיטרונים-אלקטרון, גם עף בכיוונים מנוגדים כלפי הגלאים, אשר מורכבים בדרך כלל מגבישי scintillator יחד עם PMTs. גבישי scintillator להפוך קרינת גמא לאור הנראה, שנוסע לPMT אשר ממיר את אות האור לדופק חשמלי באמצעות תהליך הפוטואלקטרי. בתוך המכשירים האלקטרוניים PMT dynodes נקרא נוכח, המגדילים את גודל המטען החשמלי לפני שליחתו למערכת לקריאה החוצה. שני פוטונים זוהו אלה נוצרו כאשר פוזיטרונים (מטען חשמלי חיובי אלקטרונים) הנפלטים על ידי נוזל איזוטופ, אשר הוזרק לזרם הדם של הגוף, משמידה עם אלקטרונים בגוף. צעדי הקריאה מתוך מערכת במקרה את זמן ההגעה של שני הפוטונים גב-אל-גב ביחס להתייחסות זמן ולקדם אותו בשתי הפעמים מצעים להשיג את ההבדל. המערכת עושה שימוש בהפרשי זמן זה כדי לחשב את &quot;ש עמדת החללere מקור הקרינה הנפלט שני הפוטונים, ובכך שבי השמדת אלקטרון-הפוזיטרון התרחשה. חלק מהתכונות של מערכות PET חייבים להיות מוגדרות כדי לייעל את איכות התמונה ולהגדיל את הרזולוציה מרחבית וזמן. תכונה אחת היא לשקול את הקו של תגובה (שרה&quot;ט), מוגדר כמרחק ששני הפוטונים לנסוע לאחר תהליך ההשמדה. תכונה נוספת שיש לשקול היא הזמן של טיסה (TOF). האיכות של התמונות תלויות גם בתכונות חיצוניות, בעיקר איברי הגוף ותנועותיו של המטופל במהלך פגישת טיפול 1. איזוטופים בשימוש במערכות PET נקראים קרינת ביתא +. יש איזוטופים אלה זמן מחצית חיים קצרים (בסדר הגודל של שניות). הם מיוצרים במאיצי חלקיקים (cyclotrons) כאשר אלמנטים יציבים מופגזים פרוטונים או deuterons שגורמים לתגובות גרעיניות. תגובות כאלה להפוך את האלמנטים יציבים לאיזוטופים יציבים, כגון C-11, N-13, O-15, F-18, בין השאר2. ישנם שני סוגים של PET. (1) קונבנציונלי: זו משתמשת במידע TOF רק כדי לזהות את הקו שלאורכו התרחשה ההשמדה, אך אין באפשרותו לקבוע את מקום מוצאם של שני הפוטונים. זה דורש אלגוריתמים אנליטיים שחזור או איטרטיבי נוספים כדי להעריך את זה. (2) TOF PET: מנצל את הבדל TOF כדי לאתר את מיקום השמדת פוזיטרונים הנפלטים. הרזולוציה הזמן משמשת באלגוריתם השחזור כליבה לפונקציה הסתברות לוקליזציה 3. המטרה העיקרית שלנו היא להדגים את הפונקציות העיקריות של PET, המשמש לאיתור מקור קרינה בחלל. ההיקף העיקרי של קבוצת מערכת PET המוצעת כאן הוא לספק מדריך בניית PET בסיסי לציבור האקדמי, ולהסביר, בצורה פשוטה, המאפיינים העיקריים שלה.

<table><tbody><tr><td>מפלה סף נמוך</td><td>CAEN</td><td>N845</td><td></td></tr><tr><td>יחידות לוגיות</td><td>Lecroy</td><td>365AL</td><td></td></tr><tr><td>עיכוב זמן</td><td>CAEN</td><td>N108A</td><td></td></tr><tr><td>אוסילוסקופ</td><td>Tektronic</td><td>TDS3014C</td><td></td></tr><tr><td>Quad Scaler ומונה מוגדר מראש</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>Power Chasis</td><td>Lecroy</td><td>1403</td><td></td></tr><tr><td>ממשק GPIB</td><td>Lecroy</td><td>8901A</td><td></td></tr><tr><td>NIM ספק כוח</td><td>Lecroy</td><td>1002B</td><td></td></tr><tr><td>CAMAC ארגז</td><td>Borer-co</td><td>1902A</td><td></td></tr><tr><td>גבישי נצנוץ</td><td>Bicron</td><td>408</td><td>1 ס"מ x 2 ס"מ x 5 ס"מ</td></tr><tr><td>ספק כוח</td><td>Agilent</td><td>E3631</td><td></td></tr><tr><td>Na 22 פעילות מקור</td><td></td><td></td> רדיואקטיבי <td>2&nbsp; &mu; Ci</td></tr><tr><td>Software LabView 7.1</td><td>מחברי</td> כבלי לימוז לאומיים <td></td><td></td></tr><tr><td></td> 2&nbsp;<td></td><td></td><td> nsec, 3&nbsp; nsec ו- 8&nbsp; </td></tr><tr><td>סרט</td><td></td><td></td><td></td> מבודד</tr> Nsec</tbody></table>

מערכת פליטת פוזיטרוני טומוגרפיה יסוד נבנתה לאתר מקור רדיואקטיבי בשטח הדו-ממדי

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

אב טיפוס פשוט Positron פליטת טומוגרפיה (PET) נבנה לאפיין באופן מלא את עקרונות העבודה הבסיסיות שלו. אב טיפוס PET נוצר על ידי צימוד גבישי scintillator פלסטיק למכפיל אור או PMT של אשר ממוקמים בעמדות מנוגדות לזהות שתי קרני גאמא הנפלטת ממקור רדיואקטיבי, אשר ממוקם במרכז הגיאומטרי של PET הגדרה. אב הטיפוס מורכב מארבעה גלאים להציב גיאומטרי במעגל בקוטר 20 סנטימטר, ומקור רדיואקטיבי במרכז. על ידי הזזת סנטימטרים מקור רדיואקטיבי ממרכז המערכת אחת הוא מסוגל לזהות התזוזה על ידי מדידת הזמן של הבדל טיסה בין כל שני PMT של ו, עם המידע הזה, המערכת יכולה לחשב את המיקום הווירטואלי בממשק גרפי. בדרך זו, אב הטיפוס מתרבה העקרונות העיקריים של מערכת PET. הוא מסוגל לקבוע את העמדה האמיתית של המקור במרווחים של 4 סנטימטר ב2 קווים של דהtection לוקח פחות מ -2 דקות.

שתי תוצאות עיקריות שהושגו עם מערכת PET זה. ראשון: סנכרון יעיל בין אפקטים החזותיים של מקור רדיואקטיבי הווירטואלי בעת העברת מדגם רדיואקטיבי האמיתי. עם תכנית זו, למשתמשים יש שליטה בזמן הרכישה, מספר החזרות באותה התנוחה, הווריאציה של המרווח סביב רכישת נתונים אומר, בין יתר. שני: הבנייה של מבנה פשוט של היגיון צירוף מקרים להשיג הפרש הזמן בין שני אותות, המרת הבדל הפעם להרחיק כדי לחשב את המיקום הסופי של המקור. <p class="jove_content" fo:keep-together.wit...

אנו מציגים מערכת טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET) פשוטה אך בנויה היטב ומבהירים את עקרונות העבודה הבסיסיים שלה. מטרת פרוטוקול זה היא להדריך את המשתמש בבנייה ובדיקה של מערכת PET פשוטה.

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

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא להדגים את העקרונות הבסיסיים של מערכת טומוגרפיה במיסוף פוזיטרוני (PET) באמצעות שני זוגות של גלאים פוטוניים. היתרון המרכזי בשימוש באב-טיפוס זה על פני מערכות PET מסחריות הוא שהמשתמשים יכולים לראות בבירור את עקרונות העבודה הבסיסיים של ה-PET. הרעיון למערכת זו עלה לראשונה כאשר ביקשנו להרחיב את פעילות המעבדה עבור סטודנטים לתואר שני בתחום הפיזיקה הרפואית.את הפרוצדורה ידגים מרקוס פונטיין, טכנאי מהמעבדה שלי. התחילו בעבודה על מערך ה-PET על ידי הכנת מערכת הגילוי. הכינו כל גלאי באמצעות שפופרת מכפיל פוטונים וחלק פלסטיק סינצילטור מלוטש.יש לתכנן את חלק הסינצילטור כך שיתאים לגודלו ולצורתו של פתח המכפיל הפוטואלקטרי (photo-multiplier tubelight) כדי לאפשר צימוד יעיל. השלב הבא הוא לעטוף את הסינצילטור בסרט שחור. יש להשאיר צד אחד ללא כיסוי כדי שניתן יהיה לצימדו עם פתח המכפיל הפוטואלקטרי.הניחי את הסינצילטור בצד והתחילי לעבוד עם שפופרת מכפיל הפוטונים. השתמשי באלכוהול ובבד נקי כדי לנקות את כניסת האור של שפופרת מכפיל הפוטונים. בסיום הפעולה, קחי גריז אופטי ומרי אותו על כניסת האור עד כי תהיה מכוסה לחלוטין.חזור לעבודה עם הסינטילטור ומריח גריז אופטי על פניו החשופים. לאחר מריחת הגריז האופטי, יישר את פתח הכניסה לאור של מכפיל הפוטו-אלקטרונים עם פני הסינטילטור החשופים. לאחר מכן, חבר בין שני הפני השטח המטופלים.להשלמת הגלאי, עטפו את שפופרת מכפיל הפוטונים ואת הסינצילטור בסרט שחור נוסף, כפי שמוצג בדוגמה זו. הכינו לפחות ארבעה גלאים לפני שתעברו לבדיקתם. בדקו את הגלאי על ידי חיבורו למקור מתח ולoscilloscope דיגיטלי סטנדרטי.הדליקו וכבו את האור במעבדה תוךما ניטור האות באוסילוסקופ כדי לוודא שאין אובדן אור. לאחר מכן, חברו את מוצא שפופרת פוטו-מכפיל (photomultiplier tube) לסקלר (scaler) לצורך ספירת האירועים שזוהו. כווננו את מתח הגלאי לערכו הנמוך ביותר; במקרה זה 0.5 volts.כעת העבירו את תשומת הלב לגלאי. הניחו את מקור ה-sodium 22 ישירות על פני חלק הסינצילציה. רשמו את מספר האירועים שזוהו במשך שלוש דקות באמצעות הסקאלר.לאחר מכן, הגבירו את מתח הבקרה ב-0.01 וולט. חזרו על מדידת הזמן של האירועים שזוהו עבור ערך זה ועבור כל שאר הערכים עד למתח הבקרה המקסימלי. לאחר שכל הגלאים נבדקו באופן מלא, ציירו גרף של מספר האירועים שזוהו מול מתח הבקרה.תרשים זה כולל נתונים מ-12 גלאים. בחרו שני גלאים בעלי עקומות דומות כדי ליצור זוג גלאים במקביל (coincidence pair). לדוגמה, גלאים O ו-I בתרשים זה.לאחר זיהוי שני זוגות תואמים, עברו לבנייה ובדיקה של שתי מערכות מקבילות (coincident systems). בנו את המערכת המקבילה על ידי הצבת שני גלאים תואמים כך שחלק הסינץילטור של גלאי אחד ימוקם ישירות מעל הסינץילטור של השני. לאחר מכן, בדקו את הרכיבים האלקטרוניים.מערכת התאימות דורשת שלושה מודולים של מכשור גרעיני: מבדיל (discriminator), יחידת לוגיקה ומונה (scaler). חבר את אותות המוצא של הגלאים לכניסות של מודול המבדיל. ביחידת הלוגיקה, בחר במצב end בלוח הבקרה הקדמי.לאחר מכן, חברו את שני מוצאי המבדיל (discriminator) לכניסות של יחידת הלוגיקה. חברו את מוצא יחידת הלוגיקה למודול הסכימה (scaler) כדי לספור את האירועים. בתצורה זו, הסוכם אמור לרשום אירועי התלכדות (coincidence) עקב פגיעת קרניים קוסמיות במערכת ההתלכדות.סכימה זו מציגה את מערכת גילוי הצמידות המוגמרת לבדיקת זוג גלאים. בדקו כל אחד מזוג הגלאים לפני ההמשך. השלב הבא הוא הקמת מערך ה-PET.מקמו את ארבעת הגלאים בפינות של ריבוע. כווןו את הסינטילטורים כך שיפנו אל מרכז הריבוע. הגלאים הפונים זה אל זה ישירות מהווים זוג קואינסידנציה (coincidence pair).מרחקי פני השטח של הגלאים הם כ-20 סנטימטרים. המשך בחיבור כל אחד מהגלאים לערוצים נפרדים של דיסקרמינטור, בלוק לוגיקה וסקלר. לספירת תאימות עם ארבעה גלאים, יישם את בלוק הלוגיקה המוצג בדיאגרמה זו.כאן הגלאים מסומנים כ-I, J, E ו-F ואותותיהם מועברים דרך מבדיל (discriminator) שאינו מוצג. בדיאגרמה זו, כל גלאי מקושר למודול OR. חברו את הפלט של כל גלאי לכניסות של שלושת מודולי ה-OR שאליהם הוא אינו מקושר, כפי שמוצג על ידי הקווים הצבעוניים.כעת חברו את מוצאי מודול ה-OR למודול AND כדי להשלים את לוגיקת הצירוף. בשלבים הבאים, אספקו מתח לזוג צירוף אחד בלבד. לאחר מכן, חזרו על השלבים עבור הזוג השני.חזרו למערך הגלאים עם מקור קרינה של נתרן 22. מקמו את המקור לאורך הקו שבין הגלאים של זוג הצמיגות. השתמשו באחד הגלאים כנקודת ייחוס ומדדו את המרחק למקור.במדף האלקטרוניקה, השתמשו במוצאי הדיסקרימינטור של שני הגלאים ככניסות לאוסצילוסקופ. הציגו את האותים באוסצילוסקופ כאשר הזמן מוצג על הציר האופקי. בנוסף, קחו את המוצא של בלוק לוגיקת הסינכרון (coincidence logic) והזינו אותו לאוסצילוסקופ.אותות הריבוע המשוכללים אמורים להופיע על המסך. השתמשו בהפרשי הזמנים בין אותות המבדיל (discriminator) שנמדדו באוסצילוסקופ לצורך שלבי כיול מאוחרים יותר. לאחר מכן, הכינו את המדידה הממוחשבת האוטומטית ואת מודול ממיר הזמן לדיגיטל, או TDC.חברו את המוצא של בלוק הלוגיקה לכניסת ההתחלה (start) של ה-TDC. לאחר מכן, חברו את המוצאים של הדיסקרימינטור למודול השהיה. העבירו את המוצא של מודול ההשהיה לכניסות העצירה (stop) של ה-TDC.סכימה זו מספקת סקירה כללית של המערך בנקודה זו. חברו את המודולים והמחשבים באמצעות אפיק מכשירים לשימוש כללי (instrumentation bus) לצורך בקרה באמצעות תוכנה. התקינו Labview או תוכנה דומה כדי ליצור מכשיר וירטואלי.בשלב זה, בצע את שלבי כיול ה-TDC עבור זוג הסינכרוניזציה. השלב הבא הוא כיול המערכת, החל ממערכת סינכרוניזציה אחת. לאורך הקו שבין שני הגלאים, סמן חמש נקודות במרווחים שווים, כולל נקודת האמצע.בסידור זה יש נקודות במרווחים של ארבעה סנטימטרים. לאחר מכן, מקמו את מקור הקרינה בין הנקודות. כאשר המקור במקומו, התחילו באיסוף אירועי התקלות (coincidence events) ונתוני TDC למשך 30 דקות.שרטטו את הממוצע של כל נתוני ה-TDC שנאספו בכל דקה או שתי דקות. זהו גרף טיפוסי לאחר 30 דקות מלאות. שני העקומות תואמות לשני הגלאים של זוג ההתלכדות.השתמשו בגרף של הממוצע של ההפרש בין ערכי ה-TDC משני הגלאים כדי להגדיר חלון זמן לצורך איתור המקור. כעת, העבירו את מקור הקרינה לעמדה מסומנת אחרת בין הגלאים. רכשו נתונים למשך 30 דקות, קבעו חלון זמן חדש וחזרו על הפעולה עבור כל אחת מחמש הנקודות.בשלב הבא, התחילו לבחון את הרגישות של הזוג. חזרו על מדידות ה-TDC בכל הנקודות המסומנות עבור זמני איסוף שונים. לאחר בדיקת הרגישות, המשיכו להגדרת מכשיר וירטואלי.המכשיר ישייך נורית LED תוכנתית למיקום של מקור הקרינה. חמש נוריות ה-LED האנכיות במרכז מערך זה תואמות לחמש המיקומים המסומנים המשמשים להגדרת אזורי הזמן. באיור זה, נתוני ה-TDC שלנו עבור שני מיקומים סמוכים.הממוצע של נתוני הפרשי ה-TDC עבור מיקום מסוים נמצא במרכזו של רווח. הרווח מייצג את סטיית התקן של הנתונים. הנתונים צריכים להיות מזמן האיסוף שישמש לקביעת המיקומים, שבפרוטוקול זה הוא שתי דקות.בחר חלון של מדידות זמן לשייך למיקום עם LED על ידי קיטוע האינטרוולים כך שלא יחפפו. ההגדרה תושלם לאחר כיול שני זוגות קואינסידנציה (התלכדות). בנקודה זו, צריכים להיות תשעה מיקומים מסומנים בין הגלאים.הניחו את מקור הקרינה באחת העמדות. אספו נתונים למשך שתי דקות ובחנו את דיוקו של המכשיר הווירטואלי באיתור מיקומו של מקור הקרינה. אלו הם גרפים של התגובה עבור כל גלאי וזוג ההגלאים המרכיבים מערכת קואינסידנציה (סנכרון).ערך ה-TDC הממוצע המצטבר לאורך פרק זמן של דקה אחת מוצג על הציר האנכי. האינדקס של פרק הזמן של דקה אחת מופיע על הציר האופקי. הנתונים נאספו במשך 30 דקות.הקווים בצבעים השונים תואמים למיקומים שונים של מקור הקרינה. ההבדל בין ערכי ממוצעים אלו מוצג כאן בגרף. התנהגות ליניארית צפויה עבור כל סדרת מדידות, מה שמאפשר המרה בין זמן למרחק.שימו לב כי היציבות גוברת ככל שזמן הרכישה עולה. גרפים אלו מספקים מדד לרגישות של מערכות התאימות (coincidence systems). החציון והממוצע של ספירות ה-TDC מוצגים על פני הציר האנכי.האינדקס של מיקום מקור הקרינה בין הגלאים E ו-F מוצג לאורך הציר האופקי. הנתונים המשמשים לכל נקודה נאספו במשך חמש דקות. אינדקס מיקום אחד תואם למצב שבו מקור הקרינה ממוקם בערך במרכז.ככל שהאינדקס עולה, המקור נע לעבר ה-F-detector. מערכת צירוף זו מציגה רזולוציה מרחבית טובה, שכן העקומות עבור החציוני והממוצע מתבדרות כפונקציה של המיקום. להשוואה, החציוני והממוצע במערכת זו אינם מתבדרים במהירות רבה, מה שמעיד על רזולוציה מרחבית דלה.עם השלמת הבנייה, מכשיר זה יכול להציג את מיקומו של מקור קרינה תוך דקה אחת או פחות. בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור להניח את מקור הקרינה במיקום שבו זוג אחד של גלאים הוא רגיש. אין לשכוח שעבודה עם חומרים רדיואקטיביים עלולה להיות מסוכנת ביותר.הסתעדו בהדרכת בטיחות בקרינה כדי ללמוד את אמצעי הזהירות שיש לנקוט בעת ביצוע ניסוי זה.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

טומוגרפיה הקרינה מפוזר מציע גישה בעלות נמוכה יחסית ואפשרות גבוהה ברחבי כדי...

טומוגרפיה ממוחשבת מונחה תחום בזמן מפוזר טומוגרפיה זוהר על בעלי חיים קטנים על לוקליזציה של סמנים לסרטן

מקור: Jamadar, S. et al. מינהל רדיו-טריסר לטומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים ברזולוציה טמפורלית גבוהה של המוח האנושי: יישום ל-FDG-fPET. J. Vis. Exp. (2019)סרטון זה מדגים את כימות חילוף החומרים של גלוקוז במוח באמצעות טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET). המשתתף מוזרק לעוקב F-18 fluorodeoxyglucose (FDG) במהלך הסריקה. FDG מצטבר בתאי עצב פעילים ופולט פוזיטרונים עם דעיכת F-18. פוזיטרונים אלה מקיימים אינטראקציה עם אלקטרונים, ומייצרים פוטונים שזוהו על ידי סורק ה-PET כדי ליצור מפות פעילות מוחית ברזולוציה...

הדמיית טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים של המוח האנושי באמצעות רדיוטרסר

בעבר, הקרנה בעלי חיים קטנים בוצעה בדרך כלל ללא יכולת למקד נפח הגידול מוגדרים היטב היטב. המטרה הייתה כדי לחקות את הטיפול של גליובלסטומה אנושי אצל חולדות. באמצעות פלטפורמה הקרנה בעלי חיים קטנים, ביצענו מונחה MRI תלת-ממד קונפורמיים הקרנה עם חיית המחמד המשנה של אמצעי אחסון מבוססי לחיזוק באווירה פרה.

PET ו- MRI מודרך הקרנה של מודל גליובלסטומה עכברים באמצעות מיקרו-בעוצמה

כאן פרוטוקול לדגימת דם רציפה במהלך הדמיה PET/CT של חולדות כדי למדוד את פונקציית קלט העורקים (AIF) מתוארת. הצנתור, הכיול והכיוונון של המערכת וניתוח הנתונים של הרדיואקטיביות בדם מומחש. הנתונים שנוצרו מספקים פרמטרי קלט למידול ביו-קינטי הבאים.

דגימת דם רציפה בפליטת פוזיטרון של בעלי חיים קטנים טומוגרפיה ממוחשבת/טומוגרפיה ממוחשבת מאפשרת את המדידה של פונקציית הקלט העורקי

שיטה זו מעריכה את המינון נספג של מבנים שונים עבור פפטיד-קולטן-רדיונוקלידה תרפיה (PRRT) עם האפשרות של הימנעות איברים חופפים על 2D-תחזיות. טורי מישורי הגוף הסדרתי תמונות לאפשר הערכה של מינונים נספג לאורך כל הגוף, בעוד הגישה היברידית, שילוב של תמונות מישורי 3D-הזהיר/CT התמונה, מתגבר על מגבלות של חופפים מבנה.

הגוף שלמות קרינה פרוטוקול לקולטן פפטיד (PRRT): 2D תמונה מישורי היברידית 2D + 3D שיטות הטיפול הזהיר/CT תמונה

כתב יד זה מתאר פרוטוקול לרדיוגרפיה של נייטרונים וטומוגרפיה ממוחשבת של דגימות ביולוגיות באמצעות אלומת CG-1D של כור איזוטופים בשטף גבוה (HFIR) כדי למדוד שתל מתכת בעצם הירך של חולדה, ריאה של עכבר ומערכת שורשים/קרקע עשבונית של צמחים.

רדיוגרפיה של נייטרונים וטומוגרפיה ממוחשבת של מערכות ביולוגיות בכור איזוטופ השטף הגבוה של המעבדה הלאומית אוק רידג'

כאן אנו מציגים פרוטוקול לביצוע טומוגרפיה מבוססת טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים פרה-קלינית במודל גליובלסטומה עכברוש באמצעות אלגוריתמים שפותחו בתוך הבית כדי לייעל את הדיוק והיעילות.

פוזיטרונים פליטת טומוגרפיה מבוסס מינון ציור הקרנות טיפול במודל חולדת Glioblastoma באמצעות פלטפורמת מחקר קרינה בבעלי חיים קטנים

מדידות כמותיות של מטבוליזם של חמצן וגלוקוז על ידי PET הן טכנולוגיות מבוססות, אך פרטים על פרוטוקולים מעשיים מתוארים בדלילות בספרות. מאמר זה מציג פרוטוקול מעשי המיושם בהצלחה על סורק טומוגרפיה ממוחשבת של פליטת פוזיטרונים.

מחקרים מרובי מעקב של חמצן במוח ומטבוליזם של גלוקוז באמצעות סורק טומוגרפיה ממוחשבת של טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים בזמן טיסה

מאמר זה מתאר את הרדיוסינתזה, הניסוח, בקרת האיכות של בדיקה חדשה עם תווית רדיו (כלומר, 68ננו-גוף NM-02 עם תווית Ga), והשימוש בו להדמיית PET/CT של בעלי חיים קטנים במודל קסנוגרפ.

רדיוסינתזה, בקרת איכות והדמיית טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים של בעלי חיים קטנים של 68מולקולות ננו עם תווית Ga

הושגה התקדמות בשימוש ספין הד נפתרה פיזור שכיחות מרעה (SERGIS) כטכניקת פיזור נויטרונים כדי לחקור את קשקשי אורך בדגימות לא סדירות. גבישים של [6,6]-פניל-C61-חומצה בוטירית מתיל אסתר נבדקו בטכניקת SERGIS והתוצאות אושרו על ידי מיקרוסקופיה של כוח אופטי ואטומי.

באמצעות נויטרונים ספין הד נפתרה שכיחות מרעה פיזור לחקור חומרים אורגניים תאים סולאריים

למד את עקרונות הבסיס של מערכת טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET) באמצעות זוגות של גלאי פוטו. פרוטוטיפ חינוכי זה מספק ניסיון מעשי לסטודנטים לתואר שני בפיזיקה רפואית.

מערכת פליטת פוזיטרוני טומוגרפיה יסוד נבנתה לאתר מקור רדיואקטיבי בשטח הדו-ממדי

גלה סרטונים נוספים