Name: Een Basic Positron Emissie Tomografie systeem gebouwd om een radioactieve bron localiseren een bi-dimensionale ruimte (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 19 s
Description: Leer de basisprincipes van Positron Emissie Tomografie door een eenvoudig PET-systeem te bouwen met fotomultiplierbuizen en plastic scintillatoren. Dit praktische onderwijsinstrument biedt masterstudenten medische fysica waardevolle hands-on ervaring.

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

We zijn zeer dankbaar voor de financiële ondersteuning van de afdeling Natuurkunde van CINVESTAV. We willen ook onze technicus Marcos Fontaine Sanchez bedanken voor zijn opmerkelijke hulp bij de installatie. Heel veel dank aan Sarah LaPointe voor het controleren van de Engelse taal van dit document.

1. Voorbereiding van de PET-Setup <ol><li> Bereid de PMT&#39;s gekoppeld aan plastic scintillator stukjes. Afhankelijk van het soort PMT (grootte, vorm van de fotokathode) berust voldoende scintillator stuk te passen bij de fotokathode van de PMT. <ol><li> Wikkel de scintillator stukken met zwarte tape. Laat een kant ontdekt, want het zal worden gekoppeld aan de PMT licht ingang. LET OP: Het is belangrijk dat deze stukken eerder zijn gepolijst tot lichte accumulatie verliezen te vermijden. </li></ol></li><li> Reinig de PMT lichte entree met alcohol (commerciële alcoholconcentratie van 70%) dan van toepassing optische vet aan het en onbedekt gezicht van de scintillator&#39;s. Gekoppeld aan de PMT gezicht met de scintillator en wikkel ze met meer zwarte tape. <ol><li> Sluit de PMT om de bronspanning (kabel opgenomen voor elke PMT, in casu 14 V voorspanning voorspanning en 0,5 V voor spanningsregeling). Identificeer de signalen van de PMT door het aansluiten van dePMT signaalkabel aan een standaard digitale oscilloscoop kanaal (een signaal kabel is ook opgenomen voor elke PMT). Let op de variaties in de amplitude van de signalen bij het draaien aan / uit het licht in het lab, om te controleren of er geen licht verliezen. Herhaal deze procedure voor elk van de vier detektoren, waarbij een detector betekent scintillator plus PMT. </li></ol></li><li> Bouw een samenvallingstelsel Door de scintillator deel van één detector boven het overeenkomstige gedeelte van een andere detector. Leg twee NIM (Nuclear Instrument Module) instrumenten genoemd discriminator en logische eenheid modules in een NIM krat. </li><li> Verbind de uitgangssignalen van de detektoren met de ingangen van een discriminator module. Gebruik een logische eenheid in de AND-modus, door het selecteren van deze logica geval het voorpaneel logische eenheid. Sluit de twee discriminator uitgangen in de logische inputs. OPMERKING: AND is een logische operatie die kiest wanneer twee vierkante signalen komen op hetzelfde moment of op toeval. </li><li> Connect de logische eenheid uitgangssignaal in een scaler module (die digitale signalen telt) om de gebeurtenissen te tellen (gemaakt door de kosmische straling raken in toeval beide detectoren). </li></ol> 2. Het verwerven Signalen met PET <ol><li> Plaats beide detectoren in de tegengestelde hoeken van het vierkante gebied hiervoor gedefinieerd, zodat ze naar elkaar, en die 20 cm uit elkaar en doe dezelfde oefening als 1,4 en 1,5, maar deze keer in plaats van kosmische straling (kosmische straling diende als een voorlopige natuurlijke radioactieve bron), gebruik maken van de stralingsbron Na-22. <ol><li> Plaats de radioactieve bron in een midden afstand tussen de beide detectoren en maakt data-acquisitie door de scaler module. Het systeem opgezet en de schematische opstelling van het logisch blok gebruikt voor toeval krijgen te zien in de figuren 1, 2 en 3. </li></ol></li><li> Meet het tijdsverschil van de aankomende signalen door de twee discrimineren uitgangen en PMTtoeval output in de oscilloscoop. Elk van de drie signalen gaat naar een oscilloscoop ingang; er zullen drie vierkante signalen in het oscilloscoopscherm. Met de horizontale schaal (tijdschaal) meet de tijd verschil van de twee discrimineren signalen. Opmerking: Als de radioactieve bron rechtstreeks in het midden tussen beide detectoren zal er weinig of geen scheiding tijdsverschil tussen de rechte discrimineren signalen gemiddeld, en wanneer de radioactieve bron uit het midden en dichtbij een van de PMT dan zal er tijdsverschil gemiddeld zijn. </li><li> Stuur deze timing signalen naar een van de acht kanalen van de CAMAC (Computer Automated meet- en regeltechniek) TDC (Time to Digital Converter) module. Om dit te doen, sluit de uitgang van de logica en de TDC ingang noemen &quot;START&quot; en sluit vervolgens de detector discrimineren uitgangen met de TDC ingangen die &quot;STOP&quot; worden genoemd. De AND signaal moet worden vertraagd door een vertraging Module door enkele nanoseconden zodat dit signaal vóór de andere twee stopsignalen (zie figuur 4). </li><li> Kalibreren van de TDC tellen eenheden vs. toonde door de oscilloscoop door middel van een software-programma (zie stappen in hoofdstuk 3). Doe kalibratie met de afstand scheiding tussen de radioactieve bron en één van de detectoren, meet het gemiddelde tijdsverschil (stap 2,3) van elke positie. Opzetten van een software de communicatie tussen de verschillende modules en de computer via een standaard bus GPIB (General Purpose Instrumentation Bus) om dit te doen kalibratie. </li></ol> 3. Het bouwen van de Virtual Instrument Interface <ol><li> Downloaden en gebruiken een LabView software of een soortgelijke software. Opmerking: Om te werken met Labview, is het noodzakelijk om enige kennis van de &quot;G programmeertaal&quot; hebben. In deze taal geen code worden geschreven en alle uitgevoerde handelingen kan vanuit een software tool blekette. Een gemakkelijke gids met praktische voorbeelden zijn te vinden in de hulp tool. </li><li> Selecteer de array hulpprogramma van het voorpaneel palet (programmering variabelen containers) naar de BDP-uitgang gegevens op te slaan. Opmerking: De &quot;voorzijde&quot; is de grafische interface van het virtuele apparaat aan de gebruiker en de &quot;blokschema&quot; gebruikt voor het programmeren van software. </li><li> Zet de data-acquisitie (tijd gegevens van TDC) door het selecteren van een logische instrument uit het menu percelen. Identificeren van de percelen gegevens in verband met elke positie van de bron. Doe dit door het variëren van de bron afstand van de detectoren lijn door enkele centimeters. </li><li> Neem het gemiddelde van de gegevens met behulp van de statistische functies (gemiddelde) van de wiskundige menu tool, en kies een interval van waarden in het midden van het gemiddelde. Vervolgens wordt aan de programmeerlogica gevolgd, met de nodige instrumenten uit de array menu om alle gegevens waarden buiten dit interval te verwijderen. </li><li> Kies indicatoren uit the blokschema hulpmiddelenpalet het aantal gegevens in elke array te tonen en te identificeren enkele containers met het grootste aantal opgeslagen. </li><li> Haal het gemiddelde van de gegevens in elke array geselecteerd in stap 3,5 en deze informatie gebruiken om een ​​bepaalde tijdsintervallen worden vastgesteld voor elke bronpositie behulp van deze de LabView blokschema pictogrammenkolom. </li><li> Selecteer een reeks indicatoren uit het voorpaneel hulpmiddelenpalet de gemiddelde verkregen in stap 3.6 een reeks metingen te slaan. </li><li> Kies een case structuur van het blok diagram palet aan elke positie verband met zijn respectievelijke interval uit stap 3.7, en associëren elk interval een virtuele LED in een array van het voorpaneel palet. </li><li> Merk tijde elk signaal aan te komen voor de TDC Ontvangst: wanneer de radioactieve bron vanuit het midden is dichter bij één detector, zich aan een beweging van de virtuele bron in de programmering matrix van LED&#39;s (zie figuur 5 </strong&gt;) naar rechts beweegt in de computer. </li><li> Omvatten een controle (variabele programmering element) van het voorpaneel hulpmiddel palet voor de totale tijd overname. OPMERKING: De efficiency van de positioneerinrichting is afhankelijk deze controletijd instrument: hoe langer de overname neemt, hoe nauwkeuriger de virtuele object de radioactieve bron simuleert de juiste positie te bepalen. </li></ol> 4. Grafische resultaten <ol><li> Kalibreren, plaatst de bron op een tussenpositie ten opzichte van de gekoppelde paren detectoren. Maat opnemen gedurende 30 min, en de verkregen gegevens, neemt het gemiddelde van de waarden geaccumuleerde elke 2 min. Herhaal deze procedure voor verschillende bronposities en plot van de gemiddelde waarde van elke detector in alle posities (zie figuren 6 en 7). De verschillen van de detectoren zijn uitgezet in figuur 8. </li><li> Om beter resu verkrijgenlts, selecteer twee detectoren die vergelijkbare data waarden om een ​​paar te vormen. Om dit te testen, zet de PMT stuurspanning naar zijn lagere waarde, in dit geval 0,5 V. meting van het aantal gedetecteerde gebeurtenissen met scaler module gedurende een vastgestelde tijd door de detector uitvoeraansluitorgaan de scaler ingang. Verhoog de spanning van 0,01 V en opnieuw te meten. Herhaal dit proces tot de maximaal mogelijke controlewaarde bereikt, in dit geval 0,9 V. <ol><li> Plot het aantal gedetecteerde gebeurtenissen ten opzichte van de stuurspanning in halve logaritmische schaal (zie figuur 9). Paar de paren detectoren met soortgelijke verdelingen. </li></ol></li><li> Om de gevoeligheid van het systeem te testen, plaatst de radioactieve bron in een aantal gelijke tussenruimte tussenstanden de lijn, in dit geval zijn er vijf. Verwerven van gegevens voor 5 min in elke positie en plot de gemiddelde en de mediaan van het resultaat voor elke detector waarden afzonderlijk (zie figuren 10 en 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>

Er zijn geen concurrerende financiële belangen.

Een belangrijk aspect van dit systeem is een zeer goede controle over ruimte en tijd resoluties. De ruimtelijke resolutie van PET wordt beperkt door de fysische eigenschappen van het radioactief verval en vernietiging, maar ook technische aspecten van het samenvallen inschrijving (stap 1,1 en 1,2) en externe fouten, zoals verplaatsing object tijdens het onderzoek 5. Aldus zal de exacte positie gemeten afhankelijk van het verschil TOF (stap 2,4). Eén techniek om het bereiken van een goede tijdsresolutie meet d...

Positron Emissie Tomografie is een niet-invasieve beeldvormingstechniek voor het verkrijgen van digitale beelden van het inwendige weefsels en organen van het lichaam. Verschillende niet-invasieve technieken bestaan ​​die het mogelijk maken een tot beelden en informatie te verkrijgen over de interne werking van een patiënt, zoals Computer Axial Tomography (TAC) en Magnetic Resonance Imaging (MRI). Beide geven een goede ruimtelijke resolutie en worden bovendien gebruikt voor toepassingen in de anatomische en fysiologische studies. Hoewel relatief PET geeft minder ruimtelijke resolutie, biedt meer informatie over de stofwisseling die zich in de zone van belang. PET wordt veel gebruikt om functionele en morfologische informatie te verkrijgen; de belangrijkste klinische toepassingen zijn op het gebied van oncologie, neurologie en cardiologie. Ook kan PET beelden helpen artsen geven een betere diagnoses, bijvoorbeeld vast tumor behandeling planning. Het fundamentele werkingsprincipe van PET-systemen is de detectie van twee photons of gammastralen uit een positron annihilatie-electron pair, zowel die in tegengestelde richtingen naar de detectoren, die gewoonlijk bestaan ​​uit scintillator kristallen gekoppeld PMT. De scintillator kristallen transformeren gammastraling in zichtbaar licht, die reist naar een PMT die het lichtsignaal omzet in een elektrische puls via een foto-elektrische proces. Binnen de PMT elektronische apparaten genaamd dynoden aanwezig zijn, waarbij de grootte van de elektrische lading te verhogen voordat deze naar een uitleessysteem. Deze twee gedetecteerde fotonen gemaakt wanneer een positron (positief geladen elektron) uitgezonden door een isotoop vloeistof, dat werd geïnjecteerd in de bloedstroom van het lichaam, vernietigt een elektron in het lichaam. De uitlees systeem meet samenvalt de aankomsttijd van de twee back-to-back fotonen ten opzichte van een tijdsreferentie en verder deze substraten beide keren om het verschil te verkrijgen. Het systeem gebruikt deze tijdsverschil speelt stand wh berekenenere van de stralingsbron uitgezonden zowel fotonen, en dus waar de elektron-positron annihilatie plaatsvond. Sommige functies van PET systemen moeten worden gedefinieerd om de kwaliteit van het beeld te optimaliseren en ruimtelijke en tijdsresolutie verhogen. Een punt van overweging is de Lijn van Response (LOR), gedefinieerd als de afstand die de twee fotonen te reizen na de vernietiging proces. Een ander punt van overweging is de Time of Flight (TOF). De kwaliteit van de beelden is ook afhankelijk van uiterlijke kenmerken, voornamelijk lichaamsorganen en bewegingen van de patiënt tijdens de behandeling 1 sessie. De isotopen worden gebruikt in PET systemen Beta + emitters genoemd. Deze isotopen hebben een korte halfwaardetijd (in de orde van seconden). Ze worden geproduceerd in deeltjesversnellers (cyclotrons) bij stabiele elementen worden gebombardeerd met protonen of deuteronen veroorzaken van kernreacties. Dergelijke reacties transformeren de stabiele elementen in onstabiele isotopen, zoals C-11, N-13, O-15, F-18 onder anderen2. Er zijn twee soorten PET. (1) Conventioneel: Deze gebruikt de TOF gegevens alleen om de lijn waarlangs de vernietiging plaatsvond identificeren, maar het is niet in staat de plaats van oorsprong de twee fotonen te bepalen. Het vereist extra analytische of iteratieve reconstructie algoritmen om dit te schatten. (2) TOF PET: maakt gebruik van de TOF verschil met de vernietiging positie van het uitgezonden positron lokaliseren. De tijdsresolutie wordt gebruikt in de reconstructie-algoritme als een kern voor een lokalisatie kansfunctie 3. De belangrijkste doelstelling is de primaire functies van PET, die gebruikt wordt om een ​​stralingsbron in de ruimte te tonen. De belangrijkste strekking van de hier voorgestelde PET-systeem set is om een ​​basis PET bouw handleiding voor het academisch publiek, en om uit te leggen, op een eenvoudige manier, de belangrijkste eigenschappen.

<table><tbody><tr><td>Low threshold Discriminator</td><td>CAEN</td><td>N845</td><td></td></tr><tr><td>Logic Units</td><td>Lecroy</td><td>365AL</td><td></td></tr><tr><td>Time delay</td><td>CAEN</td><td>N108A</td><td></td></tr><tr><td>Oscilloscope</td><td>Tektronic</td><td>TDS3014C</td><td></td></tr><tr><td>Quad Scaler and preset counter</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>GPIB Interface</td><td>Lecroy</td><td>8901A</td><td></td></tr><tr><td>NIM Power Supply</td><td>Lecroy</td><td>1002B</td><td></td></tr><tr><td>CAMAC Crate</td><td>Borer-co</td><td>1902A</td><td></td></tr><tr><td>Scintillator Crystals</td><td>Bicron</td><td>408</td><td>1 cm x 2 cm x 5 cm</td></tr><tr><td>Power Supply</td><td>Agilent</td><td>E3631</td><td></td></tr><tr><td>Na 22 Radioactive Source</td><td></td><td></td><td>activiteit 2&nbsp;&mu;Ci</td></tr><tr><td>Software LabView 7.1</td><td>National Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>lemo kabels connectoren</td><td></td><td></td><td>2&nbsp;nsec, 3&nbsp;nsec en 8&nbsp;nsec</td></tr><tr><td>isolator film</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

een basic positron emissie tomografie systeem gebouwd om een ​​radioactieve bron localiseren een bi-dimensionale ruimte

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

Een eenvoudige Positron Emissie Tomografie (PET) prototype is gebouwd om de fundamentele werkingsprincipes volledig te karakteriseren. De PET prototype werd door plastic scintillator kristallen koppeling aan fotomultiplicators of PMT&#39;s die zijn geplaatst op tegenover elkaar plaatsen van twee gammastralen uitgezonden door een radioactieve bron, die is geplaatst in het geometrische midden van het PET detecteren opstelling. Het prototype bestaat uit vier detektoren geometrisch in een 20 cm diameter cirkel geplaatst, en een radioactieve bron in het midden. Door het verplaatsen van de radioactieve bron centimeters van het centrum het systeem is men in staat om de verplaatsing te detecteren door het meten van de vluchttijd tussen twee PMT en, met deze informatie kan het systeem de virtuele positie in een grafische interface te berekenen. Zo prototype neemt de hoofdprincipes van een PET systeem. Het is in staat om de werkelijke positie van de bron met intervallen van 4 cm in 2 lijnen van de te bepalenbescherming nemen van minder dan 2 min.

Twee belangrijke resultaten worden bereikt met deze PET-systeem. Ten eerste: een efficiënte synchronisatie tussen visuele effecten van de virtuele radioactieve bron bij het verplaatsen van de werkelijke radioactief monster. Met dit programma gebruikers controle op de verwerving, het aantal herhalingen in dezelfde positie, de variatie van het interval rond het verkrijgen data betekenen, onder anderen. Ten tweede: de opbouw van een eenvoudige constructie van toeval logica om het tijdsversc...

We presenteren een eenvoudig maar goed geconstrueerd Positron Emissie Tomografie (PET) systeem en verduidelijken de basisprincipes van zijn werking. Het doel van dit protocol is om de gebruiker te begeleiden bij het bouwen en testen van een eenvoudig PET-systeem.

Een Basic Positron Emissie Tomografie systeem gebouwd om een ​​radioactieve bron localiseren een bi-dimensionale ruimte

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

Het algemene doel van het volgende experiment is om de basisprincipes van een positron-emissie-tomografie-systeem te laten zien met behulp van twee paren fotodetectoren. Het belangrijkste voordeel van het gebruik van dit prototype ten opzichte van commerciële PET-systemen is dat gebruikers de basiswerkingsprincipes van PET duidelijk kunnen zien. We kregen het idee voor dit systeem toen we onze laboratoriumactiviteiten voor masterstudenten in het veld van de medische fysica wilden uitbreiden.De procedure zal worden gedemonstreerd door Marcus Fontaine, een technicus uit mijn laboratorium. Begin de PET-opstelling met het voorbereiden van het detectiesysteem. Maak elke detector met behulp van een fotomultiplicatorebuis en een gepolijst plastic scintillatiestuk.Ontwerp het scintillatiestuk zodanig dat de grootte en vorm overeenkomen met de ingang van de fotovermenigvingsbuis om een goede koppeling mogelijk te maken. De volgende stap is om de scintillator in zwart plakband te wikkelen. Laat één zijde onbedekt om deze te kunnen koppelen met de ingang van de fotovermenigvingsbuis.Leg de scintillator opzij en begin met het werken aan de fotomultiplicatorbuis. Gebruik alcohol en een schone doek om de lichtingang van de fotomultiplicatorbuis te reinigen. Wanneer dit is voltooid, neem optisch vet en breng dit aan op de lichtingang tot deze volledig is bedekt.Keer terug naar de scintillator en breng optische vet aan op het onbedekte oppervlak. Nadat het optische vet is aangebracht, lijnt u de lichtingang van de fotomultiplicator uit met het onbedekte oppervlak van de scintillator. Koppel vervolgens de twee behandelde oppervlakken aan elkaar.Om de detector te voltooien, wikkelt u de fotomultiplicatorbuis en de scintillator in meer zwart plakband, zoals geïllustreerd in dit voorbeeld. Maak ten minste vier detectoren voordat u overgaat naar het testen ervan. Test de detector door deze aan te sluiten op een spanningsbron en op een standaard digitale oscilloscoop.Schakel het licht in het laboratorium aan en uit terwijl u het signaal op de oscilloscoop bewaakt om te verifiëren dat er geen lichtverliezen optreden. Sluit vervolgens de uitgang van de fotomultiplicatorbuis aan op een scaler om de gedetecteerde gebeurtenissen te tellen. Stel de detectorspanning in op de laagste waarde; in dit geval 0,5 V.Richt de aandacht nu op de detector. Plaats de natrium 22-bron direct op het oppervlak van het scintillatiedeel. Registreer het aantal gedetecteerde gebeurtenissen over drie minuten met behulp van de teller.Verhoog vervolgens de stuurspanning met 0,01 V. Herhaal de tijdmeting van gedetecteerde gebeurtenissen voor deze waarde en alle volgende waarden tot aan de maximale stuurspanning. Nadat alle detectoren volledig zijn getest, wordt een grafiek gemaakt van het aantal gedetecteerde gebeurtenissen tegenover de stuurspanning.Deze grafiek bevat gegevens van 12 detectoren. Selecteer twee detectoren met vergelijkbare curves om een coincidentiepaar te vormen. Bijvoorbeeld detectoren O en I in deze grafiek.Nadat twee overeenkomstige paren zijn geïdentificeerd, kan worden overgegaan tot het bouwen en testen van twee covariante systemen. Constructeer het covariante systeem door twee overeenkomstige detectoren zodanig te plaatsen dat het scintillatorgedeelte van de ene detector zich direct boven de scintillator van de andere bevindt. Controleer vervolgens de elektronische componenten.Het coincidentiesysteem vereist drie nucleaire instrumentatiemodules: een discriminator, een logische eenheid en een scaler. Verbind de uitgangssignalen van de detectoren met de ingangen van de discriminatormodule. Selecteer op de logische eenheid de end-modus op het voorpaneel.Verbind vervolgens de twee discriminator-uitgangen met de ingangen van de logische eenheid. Verbind de uitgang van de logische eenheid met de scaler-module om de gebeurtenissen te tellen. In deze configuratie zou de scaler coincidentiegebeurtenissen moeten registreren als gevolg van kosmische straling die het coincidentiesysteem raakt.Dit schema is van het voltooide coincidentiedetectiesysteem voor het testen van een paar detectoren. Test elk van de detectoren in het paar voordat u verdergaat. De volgende stap is het creëren van de PET-opstelling.Plaats de vier detectoren op de hoeken van een vierkant. Richt de scintillatoren zo dat ze naar het midden van het vierkant wijzen. De detectoren die direct tegenover elkaar staan, vormen een coincidentiepaar.De detectoroppervlakken bevinden zich op ongeveer 20 centimeter afstand van elkaar. Ga verder door elke detector aan te sluiten op afzonderlijke kanalen van een discriminator, een logisch blok en een teller. Implementeer voor coincidentietelling met vier detectoren het logische blok dat in dit diagram wordt weergegeven.Hier zijn de detectoren aangeduid als I, J, E en F en hun signalen worden door een discriminator geleid die niet wordt getoond. In dit schema is elke detector gekoppeld aan een OF-module. Verbind de uitgang van elke detector met de ingangen van de drie OF-modules waaraan deze niet is gekoppeld, zoals aangegeven door de gekleurde lijnen.Verbind vervolgens de uitgangen van de OR-module met een AND-module om de coincidentielogica te voltooien. Voer in de volgende stappen stroom toe aan slechts één coincidentiepaar. Herhaal daarna de stappen voor het tweede paar.Keer terug naar de detectoroppervlakte met een natrium-22 stralingsbron. Plaats de bron langs de lijn tussen de detectoren van het coincidentiepaar. Gebruik één detector als referentie en meet de afstand tot de bron.Gebruik bij het elektronica-rek de discriminator-uitgangen voor de twee detectoren als ingangen voor een oscilloscoop. Toon de signalen op de oscilloscoop met de tijd op de horizontale as. Voer daarnaast de uitgang van het coincidentielogicablok in de oscilloscoop in.De resquare-signalen zouden op het scherm moeten verschijnen. Gebruik de tijdsverschillen tussen de discriminator-signalen die op de oscilloscoop zijn gemeten voor latere kalibratiestappen. Bereid vervolgens de computergestuurde meting en de tijd-digitaal-omzetter of TDC-module voor.Verbind de uitgang van het logische blok met de startingang van de TDC. Verbind vervolgens de uitgangen van de discriminator met een vertragingsmodule. Leid de uitgang van de vertragingsmodule naar de stopingangen van de TDC.Dit schema geeft een overzicht van de opstelling op dit punt. Verbind de modules en computers met een algemene instrumentatiebus voor softwarematige aansturing. Installeer LabVIEW of vergelijkbare software om een virtueel instrument te creëren.Voer op dit punt de TDC-kalibratiestappen uit voor het coincidentiepaar. De volgende stap is om het systeem te kalibreren, beginnend met één coincidentiesysteem. Identificeer vijf gelijkmatig verdeelde punten, inclusief het middelpunt, op de lijn tussen de twee detectoren.Deze opstelling heeft punten met intervallen van vier centimeter. Plaats vervolgens de stralingsbron tussen de punten. Begin, zodra de bron is geplaatst, met het verzamelen van coincidentie-events en TDC-data gedurende 30 minuten.Zet het gemiddelde van alle verzamelde TDC-gegevens elke één of twee minuten uit. Dit is een typische grafiek na de volledige 30 minuten. De twee curven komen overeen met de twee detectoren van het coincidentiepaar.Gebruik een plot van het gemiddelde van het verschil in de TDC-waarden van de twee detectoren om een tijdzone te definiëren met het doel de bron te lokaliseren. Verplaats de stralingsbron nu naar een andere gemarkeerde positie tussen de detectoren. Verzamel 30 minuten aan gegevens, bepaal een nieuwe tijdzone en herhaal dit voor elk van de vijf punten.Begin vervolgens met het testen van de gevoeligheid van het paar. Herhaal de TDC-metingen op alle gemarkeerde punten voor verschillende verzameltijden. Ga na het testen van de gevoeligheid over tot het instellen van een virtueel instrument.Het instrument zal een software-led koppelen aan een positie van de stralingsbron. De vijf verticale led's in het midden van deze matrix komen overeen met de vijf gemarkeerde posities die worden gebruikt om de tijdzones te definiëren. In deze figuur worden onze TDC-gegevens voor twee aangrenzende posities getoond.Het gemiddelde van de TDC-verschilgegevens voor een positie bevindt zich in het midden van een interval. Het interval stelt de standaarddeviatie van de gegevens voor. De gegevens moeten afkomstig zijn van de verzameltijd die in dit protocol zal worden gebruikt om de posities binnen twee minuten te bepalen.Kies een tijdsinterval voor de meting om te koppelen aan een positie met een LED door de intervallen in te korten zodat ze elkaar niet overlappen. De configuratie is voltooid zodra beide coincidentieparen zijn gekalibreerd. Op dit punt moeten er negen gemarkeerde posities tussen de detectoren zijn.Plaats de stralingsbron op een van de posities. Verzamel gedurende twee minuten gegevens en test de nauwkeurigheid van het virtuele instrument bij het bepalen van de positie van de stralingsbron. Dit zijn grafieken van de respons voor elke detector en een paar dat een coincidentiesysteem vormt.De cumulatieve gemiddelde TDC-waarde over een interval van één minuut wordt weergegeven op de verticale as. De index van het interval van één minuut bevindt zich op de horizontale as. De gegevens werden verzameld over een periode van 30 minuten.De verschillend gekleurde lijnen komen overeen met verschillende posities van de stralingsbron. Het verschil tussen deze gemiddelde waarden is hier uitgezet. Voor elke set metingen wordt een lineair gedrag verwacht, wat conversie tussen tijd en afstand mogelijk maakt.Let op dat de stabiliteit toeneemt naarmate de acquisitietijd toeneemt. Deze grafieken bieden een meting van de gevoeligheid van coincidentiesystemen. De mediaan en het gemiddelde van de TDC-tellingen zijn uitgezet langs de verticale as.De index van de positie van de stralingsbron tussen de detectoren E en F is uitgezet langs de horizontale as. De gegevens die voor elk punt worden gebruikt, zijn gedurende vijf minuten verzameld. Positie-index één komt overeen met de stralingsbron die ongeveer gecentreerd is.Naarmate de index toeneemt, beweegt de bron richting de F-detector. Dit coincidentiesysteem vertoont een goede ruimtelijke resolutie, aangezien de curves voor de mediaan en het gemiddelde uiteenlopen als functie van de positie. Ter vergelijking: voor dit systeem lopen de mediaan en het gemiddelde minder snel uiteen, wat duidt op een gebrekkige ruimtelijke resolutie.Zodra dit apparaat is voltooid, kan het de locatie van een stralingsbron binnen één minuut of minder weergeven. Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te onthouden dat de stralingsbron in een positie moet worden geplaatst waar één paar detectoren gevoelig is. Vergeet niet dat het werken met radioactief materiaal extreem gevaarlijk kan zijn.Volg een training in stralingsveiligheid om de voorzorgsmaatregelen te leren die genomen moeten worden tijdens het uitvoeren van dit experiment.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Diffuse fluorescentie tomografie biedt een relatief goedkope en potentieel hoge hele benadering van de...

Computed Tomography-begeleide tijd-domein Diffuus fluorescentie tomografie in kleine dieren voor het lokaliseren van Cancer Biomarkers

Source: Jamadar, S. et. al. Radiotracer Administration for High Temporal Resolution Positron Emission Tomography of the Human Brain: Application to FDG-fPET. J. Vis. Exp. (2019)This video demonstrates the quantification of brain glucose metabolism using positron emission tomography (PET). The participant is infused with the tracer F-18 fluorodeoxyglucose (FDG) during scanning. FDG accumulates in active neurons and emits positrons upon F-18 decay. These positrons interact with electrons,...

Positron Emission Tomography Imaging of the Human Brain Using a Radiotracer

Kleine dierlijke bestraling werd in het verleden meestal uitgevoerd zonder de mogelijkheid om gericht een goed afgebakende tumor volume. Het doel was om na te bootsen de behandeling van menselijke glioblastoma bij ratten. Met behulp van een kleine dierlijke bestraling platform, wij uitgevoerd MRI geleide 3D hoekgetrouwe bestraling met PET gebaseerde sub volume boost in een preklinische instelling.

PET en MRI geleide bestraling van een Glioblastoma Rat-Model met behulp van een Micro-irradiator

Hier wordt een protocol voor continue bloed bemonstering tijdens PET/CT-beeldvorming van ratten beschreven om de arteriële invoer functie (AIF) te meten. De catheterisatie, de kalibratie en opzet van het systeem en de gegevensanalyse van de bloed radioactiviteit worden aangetoond. De gegenereerde gegevens bieden invoerparameters voor daaropvolgende bio-kinetische modellering.

Continue bloedafname in kleine dierlijke positron emissie tomografie/computertomografie maakt de meting van de arteriële ingangsfunctie mogelijk

Deze methode schat de geabsorbeerde dosis van verschillende structuren voor peptide-receptor-radionuclidetherapie (PRRT) met de mogelijkheid om orgaanoverlapping op 2D-projecties te vermijden. Seriële body-body planar beelden maken schatting van de gemiddelde geabsorbeerde doses langs het hele lichaam, terwijl de hybride aanpak, het combineren van vlakke beelden en 3D-SPECT / CT beeld, overwint de beperkingen van de structuur overlappende.

Een Whole Body Dosimetrie Protocol voor Peptide-Receptor Radionuclide Therapie (PRRT): 2D Planar Image en Hybride 2D +3D SPECT/CT Image Methods

Dit manuscript beschrijft een protocol voor neutronenradiografie en computertomografie van biologische monsters met behulp van een High Flux Isotope Reactor (HFIR) CG-1D-bundellijn om een metalen implantaat in een rattendijbeen, een muizenlong en een kruidachtig plantenwortel / bodemsysteem te meten.

Neutronenradiografie en computertomografie van biologische systemen in de hogefluxisotoopreactor van het Oak Ridge National Laboratory

Hier presenteren we een protocol om preklinische positronemissietomografie-gebaseerde radiotherapie uit te voeren in een rattenglioblastoommodel met behulp van algoritmen die intern zijn ontwikkeld om de nauwkeurigheid en efficiëntie te optimaliseren.

Positronemissie Tomografie-gebaseerde dosis schilderen Bestralingstherapie in een glioblastoom rat model met behulp van het Small Animal Radiation Research Platform

Kwantitatieve metingen van het zuurstof- en glucosemetabolisme door PET zijn gevestigde technologieën, maar details van praktische protocollen worden schaars beschreven in de literatuur. Dit artikel presenteert een praktisch protocol dat met succes is geïmplementeerd op een state-of-the-art positronemissietomografie-computertomografiescanner.

Multi-tracerstudies van het zuurstof- en glucosemetabolisme in de hersenen met behulp van een time-of-flight positronemissietomografie-computertomografiescanner

Dit artikel beschrijft de radiosynthese, formulering, kwaliteitscontrole van een nieuwe radioactief gelabelde sonde (d.w.z. 68Ga-gelabelde nanobody NM-02) en het gebruik ervan voor PET/CT-beeldvorming bij kleine dieren in een xenotransplantaatmodel.

Radiosynthese, kwaliteitscontrole en positronemissietomografie bij kleine dieren Beeldvorming van 68Ga-gelabelde nanomoleculen

Er is vooruitgang geboekt bij het gebruik van spin-echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) als neutronenverstrooiingstechniek om de lengteschalen in onregelmatige monsters te onderzoeken. Kristallieten van [6,6]-fenyl-C61-boterzuurmethylester zijn onderzocht met behulp van de SERGIS-techniek en de resultaten bevestigd door optische en atoomkrachtmicroscopie.

Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering gebruiken om organische zonnecelmaterialen te onderzoeken

Leer de basisprincipes van Positron Emissie Tomografie door een eenvoudig PET-systeem te bouwen met fotomultiplierbuizen en plastic scintillatoren. Dit praktische onderwijsinstrument biedt masterstudenten medische fysica waardevolle hands-on ervaring.

Een Basic Positron Emissie Tomografie systeem gebouwd om een ​​radioactieve bron localiseren een bi-dimensionale ruimte

Meer video's verkennen

Een Basic Positron Emissie Tomografie systeem gebouwd om een radioactieve bron localiseren een bi-dimensionale ruimte