एक बुनियादी पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी प्रणाली एक द्वि-आयामी अंतरिक्ष में एक रेडियोधर्मी स्रोत का पता लगाने के लिए निर्माण
Summary
We present a simple but well-constructed Positron Emission Tomography (PET) system and elucidate its basic working principles. The goal of this protocol is to guide the user in constructing and testing a simple PET system.
Abstract
एक साधारण पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी (पीईटी) प्रोटोटाइप पूरी तरह से अपने बुनियादी काम सिद्धांतों को चिह्नित करने के लिए बनाया गया है। पीईटी प्रोटोटाइप पीईटी के ज्यामितीय केंद्र में रखा गया है, जिनमें से एक रेडियोधर्मी स्रोत से उत्सर्जित दो गामा किरणों का पता लगाने के लिए विरोध करने की स्थिति में रखा जाता है जो photomultipliers या पीएमटी के लिए प्लास्टिक सिंटिलेटर क्रिस्टल युग्मन द्वारा बनाया गया था सेट अप। प्रोटोटाइप चार एक 20 सेमी व्यास सर्कल में ज्यामितीय रखा डिटेक्टरों, और केंद्र में एक रेडियोधर्मी स्रोत के होते हैं। केंद्र से रेडियोधर्मी स्रोत सेंटीमीटर चलती द्वारा इस प्रणाली से एक इस जानकारी के साथ प्रणाली एक चित्रमय इंटरफेस में आभासी स्थिति की गणना कर सकते हैं, किसी भी दो पीएमटी के बीच उड़ान अंतर के समय को मापने के द्वारा विस्थापन का पता लगाने में सक्षम है। इस रास्ते में, प्रोटोटाइप एक पालतू सिस्टम के मुख्य सिद्धांतों reproduces। यह डे के 2 लाइनों में 4 सेमी के अंतराल के साथ स्रोत की वास्तविक स्थिति का निर्धारण करने के लिए सक्षम हैtection कम से कम 2 मिनट ले रही है।
Introduction
पोजीट्रान एमिशन टोमोग्राफी शरीर के भीतरी ऊतकों और अंगों के डिजिटल छवियों को प्राप्त करने के लिए प्रयोग किया जाता है एक गैर इनवेसिव इमेजिंग तकनीक है। विभिन्न गैर इनवेसिव तकनीक है कि एक ऐसे कंप्यूटर अक्षीय टोमोग्राफी (टीएसी) और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) के रूप में एक मरीज के आंतरिक कामकाज पर चित्र और जानकारी प्राप्त करने के लिए अनुमति देने के लिए मौजूद हैं। दोनों अच्छे स्थानिक संकल्प देने के लिए और इसके साथ ही शारीरिक और शारीरिक अध्ययन में अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं। तुलनात्मक रूप से पीईटी कम स्थानिक संकल्प देता है, यद्यपि यह ब्याज के क्षेत्र में होने वाली चयापचय के विषय में अधिक जानकारी प्रदान करता है। पीईटी व्यापक रूप से कार्यात्मक और रूपात्मक जानकारी प्राप्त करने के लिए प्रयोग किया जाता है; इसकी मुख्य नैदानिक अनुप्रयोगों के कैंसर, तंत्रिका विज्ञान और कार्डियोलॉजी के क्षेत्र में हैं। इसके अलावा, पीईटी छवियों, चिकित्सकों जैसे बेहतर निदान देने में मदद ट्यूमर के इलाज की योजना बना स्थापित कर सकते हैं।
पीईटी प्रणालियों के बुनियादी काम सिद्धांत दो फोटो का पता लगाने के लिए हैएक पोजीट्रान इलेक्ट्रॉन विनाश जोड़ी से आ टन या गामा किरणों, दोनों सामान्यतः PMTs के साथ युग्मित सिंटिलेटर क्रिस्टल से मिलकर जो डिटेक्टरों, की दिशा में विपरीत दिशाओं में यात्रा। सिंटिलेटर क्रिस्टल एक photoelectric प्रक्रिया के माध्यम से एक बिजली नाड़ी के लिए प्रकाश संकेत धर्मान्तरित जो एक पीएमटी के लिए यात्रा करता है जो दृश्य प्रकाश में गामा विकिरण बदलना। एक पढ़ने के लिए बाहर सिस्टम को भेजने से पहले बिजली के प्रभारी की भयावहता को बढ़ाने के जो कहा जाता dynodes मौजूद हैं पीएमटी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, अंदर। शरीर के खून में इंजेक्ट किया गया था, जो एक आइसोटोप तरल पदार्थ, द्वारा उत्सर्जित एक पोजीट्रान (सकारात्मक इलेक्ट्रॉन लिया जाता है), शरीर में एक इलेक्ट्रॉन के साथ annihilates जब इन दोनों का पता चला फोटॉनों बनाया गया था। संयोग में पढ़ने के लिए बाहर सिस्टम उपायों दो बैक-टू-बैक फोटॉनों के आगमन के समय एक समय संदर्भ के लिए सम्मान के साथ और यह फर्क प्राप्त करने के लिए दोनों बार substrates आगे। सिस्टम अंतरिक्ष स्थिति क गणना करने के लिए इस समय का अंतर का उपयोग करता हैअरे विकिरण स्रोत दोनों फोटॉनों उत्सर्जित, और इस तरह इलेक्ट्रॉन पोजीट्रान विनाश हुआ है।
पीईटी सिस्टम की कुछ विशेषताएं छवि की गुणवत्ता का अनुकूलन करने और स्थानिक और समय संकल्प को बढ़ाने के लिए परिभाषित किया जाना चाहिए। विचार करने के लिए एक विशेषता यह दो फोटॉनों विनाश की प्रक्रिया के बाद लगता है कि यात्रा की दूरी के रूप में परिभाषित किया रिस्पांस रेखा (LOR), है। विचार करने के लिए एक अन्य विशेषता यह उड़ान (टीओएफ) का समय है। छवियों की गुणवत्ता भी बाहरी सुविधाओं, मुख्य रूप से शारीरिक अंगों और उपचार के सत्र के दौरान 1 मरीज की गतिविधियों पर निर्भर करता है। पीईटी प्रणालियों में इस्तेमाल किया आइसोटोप बीटा + उत्सर्जकों कहा जाता है। ये आइसोटोप (सेकंड के आदेश पर) एक कम आधा जीवन है। स्थिर तत्व परमाणु प्रतिक्रियाओं के कारण प्रोटॉन या deuterons साथ बमबारी कर रहे हैं जब वे कणों त्वरक (cyclotrons) में उत्पादित कर रहे हैं। इस तरह की प्रतिक्रियाओं में इस तरह के सी -11, एन -13, हे -15, एफ 18 अन्य लोगों के अलावा के रूप में अस्थिर आइसोटोप में स्थिर तत्वों को बदलने2।
पीईटी के दो प्रकार के होते हैं। (1) परम्परागत: इस विनाश हुआ जो साथ लाइन की पहचान करने के लिए केवल TOF जानकारी का उपयोग करता है, लेकिन यह दो फोटॉनों के मूल स्थान का निर्धारण करने में असमर्थ है। यह इस अनुमान लगाने के लिए अतिरिक्त विश्लेषणात्मक या चलने का पुनर्निर्माण एल्गोरिदम की आवश्यकता है। (2) TOF पीईटी: उत्सर्जित पोजीट्रान के विनाश की स्थिति का पता लगाने के लिए TOF अंतर का इस्तेमाल करता है। समय संकल्प एक स्थानीयकरण संभावना समारोह 3 के लिए एक कर्नेल के रूप में पुनर्निर्माण एल्गोरिथ्म में प्रयोग किया जाता है।
हमारा मुख्य उद्देश्य अंतरिक्ष में एक विकिरण स्रोत का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया जाता है, जो पीईटी, के प्राथमिक कार्यों का प्रदर्शन है। यहाँ प्रस्तावित पालतू सिस्टम सेट की प्रिंसिपल गुंजाइश शैक्षणिक जनता के लिए एक बुनियादी पीईटी निर्माण मार्गदर्शन प्रदान करने के लिए, और एक सरल तरीका है, इसका मुख्य गुण में, समझाने के लिए है।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस प्रणाली का एक महत्वपूर्ण पहलू स्थानिक और समय प्रस्तावों पर एक बहुत अच्छा नियंत्रण करने के लिए है। पीईटी के स्थानिक संकल्प परीक्षा 5 के दौरान रेडियोधर्मी क्षय और विनाश, की शारीरिक विशेषताओं से, ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We are very grateful for the financial support of the Physics Department of CINVESTAV. We also want to thank our technician Marcos Fontaine Sanchez for his remarkable assistance with the set up. Thanks a lot to Sarah LaPointe for reviewing the English-language of this document.
Materials
| Low threshold Discriminator | CAEN | N845 | |
| Logic Units | Lecroy | 365AL | |
| Time delay | CAEN | N108A | |
| Oscilloscope | Tektronic | TDS3014C | |
| Quad Scaler and preset counter | CAEN | N1145 | |
| TDC | Lecroy | 2228 | |
| PMT’s | Hamamatsu | H5783p | |
| Power Chasis | Lecroy | 1403 | |
| GPIB Interface | Lecroy | 8901A | |
| NIM Power Supply | Lecroy | 1002B | |
| CAMAC Crate | Borer-co | 1902A | |
| Scintillator Crystals | Bicron | 408 | 1cm x 2cm x 5cm |
| Power Supply | Agilent | E3631 | |
| Na 22 Radioactive Source | activiti 2μCi | ||
| Software LabView 7.1 | National intruments | ||
| lemo cables connectors | 2ns, 3ns and 8ns | ||
| isolator film |
References
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