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

Engineering

Your institution must subscribe to JoVE's Engineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Montaño-Zetina, L. M., Villalobos-Mora, O. A Basic Positron Emission Tomography System Constructed to Locate a Radioactive Source in a Bi-dimensional Space. J. Vis. Exp. (108), e52272, doi:10.3791/52272 (2016).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

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.

Introduction

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 "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"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.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. הכנת התקנת PET

  1. 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.
    1. 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.
  2. 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.
    1. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. מְשׁוּתָףnnect אות יחידת היגיון הפלט במודול scaler (אשר מונתה אותות דיגיטליים) לספור את האירועים (שנוצרה על ידי הקרניים הקוסמיות פוגעות בצירוף מקרים שניהם הגלאים).

2. רכישת אותות עם PET

  1. 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.
    1. 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.
  2. 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.
  3. 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 "התחל" ולאחר מכן לחבר את הגלאי להפלות יציאות לכניסות TDC הנקראים "STOP". והאות יש להתעכב דרך מודו עיכובle על ידי כמה ננו שניות כדי האיתותים להגיע לפני שני אותות STOP האחרים (ראה איור 4).
  4. 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.

3. בניית כלי הממשק הווירטואלי

  1. להוריד ולהשתמש בתוכנת LabView או כל תוכנה דומה.
    הערה: כדי לעבוד עם Labview, יש צורך לקבל קצת ידע של "שפת תכנות G". 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.
  2. בחר את שירות המערך מתוך לוח כלי לוח הקדמי (מכולות משתני תכנות) כדי לשמור את נתוני תפוקת TDC.
    הערה: "הלוח הקדמי" הוא הממשק הגרפי של המכשיר הווירטואלי למשתמש ו" התרשים בלוקים "משמש לתכנות תוכנה.
  3. 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.
  4. 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.
  5. אינדיקטורים בחרו מהלוח כלי תרשים בלוקי דואר להראות מספר נתונים המאוחסנים בכל מערך ולזהות כמה מכולות עם המספר הגדול ביותר של נתונים מאוחסנים.
  6. 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.
  7. בחר מערך של מדדים מתוך לוח כלי לוח הקדמי לאחסון הממוצע שהושג בשלב 3.6 לרצף של מדידות.
  8. 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.
  9. 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
  10. 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.

4. תוצאות גרפי

  1. 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.
  2. 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
    1. עלילה מספר האירועים שזוהו לעומת מתח השליטה בקשקשי לוגריתמים למחצה (ראה איור 9). זוג הזוגות של גלאים שיש הפצות דומות.
  3. 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).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

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.

בשורת זיהוי אחד, זה מספיק כדי להשתמש רק מודול היגיון 'ו', להפלות האות מגיעה מצירוף מקרים או רעש חיצוני. במקרה זה יש שני קווי זיהוי ששניהם דורשים מודולים ההיגיון שלהם. אם המספר של עליות גלאים, יש צורך לכלולקו אחר איתור וכולל גם "או" מודולים (ראה איור 3).

תכונה נוספת לקחת בחשבון היא ההשוואה בין מערכת PET הקונבנציונלית ממוקמת בכל העמדות כל 5 דקות מערכת TOF PET ו. איורים 6 ו -7 להראות את התגובה של המערכת נמדדה במשך כמה גלאים לתפקידים שונים. לכל תפקיד של המקור, יש עלילה של תגובת TDC. עבור כל קבוצה של מדידות, התנהגות יניארי צפויה, ומאפשרת להקים בין העמדה והזמן ביחס. למרות שיש וריאציות או חופפות, יש שיפור יציבות כל עוד עליות זמן הרכישה.

איורים 10 ו -11 מציגים את היתרונות כאשר לוקחים את ההבדל מממוצע נתונים שנצבר כדי להשיג כיול טוב יותר של מַעֲרֶכֶת. שימוש הממוצע, התוצאות להיות יציבה יותר, וההפרדה של עליות יחידות TDC נותנים מיקום טוב יותר של מקור רדיואקטיבי הווירטואלי. התוצאה הסופית שלנו מתקבלת על ידי חזרה על 30 מדידות בתוך 2 דקות. להבחין בין שתי השורות של רכישה, הם נקראו קווי IJ וEF. לIJ קו הרכישה, יעילות ממוצעת סביב 90% נמצאת, ואילו קו EF הגיע סביב 87%. למערכת כולה, את היעילות שהושגה הייתה סביב 85%.

איור 1
איור 1. מסדרים של PMTs. הגדרה דו ממדים של 4 PMTs מוצגת. כל PMT ממוקם 10 סנטימטרים מהמרכז הגיאומטרי. במרכז התמונה, הרדיו-איזוטופי Na-22 מייצר זוג הפוטונים גב-אל-גב. על ידי איתור פוטונים אלה בצירוף מקרים, יכול להיות ממוקם מקור רדיואקטיבי.72 52272fig1large.jpg "target =" / _ blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
2. מודולים איתור מערכת. NIM איור משמשים להשגת עמדת האות של מקור רדיואקטיבי, כוללים מאבחן, מעכבים מודולים, ויחידות היגיון. מתחת להם לשקר ארגז CAMAC עם מודול TDC והשליטה GPIB. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
בלוק איור 3. היגיון. לפי שיטה זו ארבעה PMTs מוצג, בשם i, j, E ו- F, מחובר לארבעה 'או' מודולים שמחוברים למודול "ו'משותפים. הפעולה היא פשוטה: כאשר אות היא שלאף אוזן גרון על ידי אחד מPMTs, 3 של "או" מודולים לשלוח אות, אבל זה לא מספיק לדרישות התפעול של מודול "ו", ומתרחש רק כאשר PMT יותר מאחד שולח אות (כלומר, לא היה צירוף מקרים). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
איור ערכת מערכת 4.. בפינה הימנית העליונה הרדיו-איזוטופי ממוקם בין PMTs, ששולח אות למאבחן אשר ממיר מהאות מאנלוגית לדיגיטלי דופק. הדופק אז עובר דרך בלוק ההיגיון. אותו האות נשלחה למודולים העיכוב, כדי למדוד את הפרש הזמן. אנא לחץ כאן לצפייהגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 5
ממשק תוכנת איור 5. מורכב ממערך של נוריות המדמה את עמדתו של מקור רדיואקטיבי. כאשר התכנית מסתיימת הרכישה, אחד LED דולקת כדי לציין את מיקומו של המקור. בחלק העליון של התמונה יש סוג של LED של המייצגים את קווי פליטה אחר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 6
איור 6. כיול באמצעות PMT נקרא i. מדידות בוצעו ברציפות והממוצע של הנתונים שנצברו נלקח. כל מדידה נמשכה 2 דקות. כל corresp צבעonds לכל עמדה בין הגלאים. לאחר זמן מה, הפרדה מוגדרת היטב של אות הושגה, מה שאומר שהעמדה של המקור ידועה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 7
איור 7. כיול באמצעות PMT נקרא j. גרף זה כמו הקודם מציג את הממוצע של PMT j. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 8
איור 8. כיול באמצעות ההבדל בין ממוצע הנתונים שהצטבר. בכל צבע מתאים להציב אחדיון בקו זיהוי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 9
איור 9. עקומת רמה. בגרף זה עקום 'הרמה' לPMTs שונה מוצגת. כאן מתח הבקרה משתנה 0.5-0.9 V. העקומה מתחילה להתכופף סביב 0.6 V; כמה יש עקומות חדות, המקביל ליציבות גדולה יותר; לעומת זאת הערכים של כמה עקומות כגון קו תפוזים להגיע לערכים גבוהים יותר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 10
איור 10. תגובת צימוד. Here גודל הממוצע והחציונים מדואר PMTs וF, הצבת עמדת מקור רדיואקטיבי בחמישה מקומות שונים לאורך קו זיהוי מוצג. הסטטיסטיקה הושגה להשתמש בנתונים המתקבלים ב 5 דקות. העקומה צריכה להיות אנכית ככל האפשר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 11
איור 11. תגובת צימוד. הנה מידע האנלוגי, אבל עכשיו לזוג השני של PMTs i ו j מוצג. קו אופקי יחסית הוא ציין, מה שאומר שזוג PMT הקודם הוא טוב יותר, במונחים של רזולוציה מרחבית. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

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.

כל PMT התאפיין בקבלת העקומה שלה בשם "רמה" 7,8. עקומה זו מייצגת את המספרים של אירועים שזוהו על ידי PMT לעומת מתח השליטה בסולם לוגריתמים למחצה. החלק השטוח מתאים לאזור של יציבות גדולה (ראה איור 9). מאפיין נוסף לקחת into חשבון הוא היציבות של ערכי המתח באזור רמה זו. במקרה זה 0.82 V שימשו כבקרת המתח (שלב 4.2).

כדי לבחור את מספר עמדות ביניים בין כל זוג של גלאי בדיקה פשוטה נעשתה מורכבת בהערכת היעילות על עמדות שונות. המקור הוצב במקומות שונים בין הגלאים, והנתונים נלקחו למשך 5 דקות (ראה איורים 10 ו -11). לבדיקה זו, 5 עמדות נבחרו; יש הקו 20 סנטימטרים של אורך, ולכן כל עמדה היא ב2, 6, 10, 14 ו -18 סנטימטרים ביחס לPMT אחד.

מבדיקות קודמות, את הגודל מכל מדידת TDC הוערך. כבחירה ראשונה, כל הנתונים ששקרו רחוק מבסדר הגודל כזה הושלכו, וחושב הממוצע. בחירה נוספת נעשתה על ידי לשקול מרווח סביב נתונים הממוצע מחושבים לפני, ונתונים מחוץ מרווח זה היה discaבעלה ראה. בדרך זו, האות לרעש הייתה בשליטה.

ראוי לומר שצריך רק 2 דקות לאתר את מקור רדיואקטיבי עם יעילות מצוינת (ראה תוצאות). עם זאת, כאשר הזמן מצטמצם בין 2 ל 1 דקות או אפילו 30 שניות, את היעילות של איתור המקור פוחת. כרגע, מערכת PET זה מורכבת מארבעה גלאים, אבל זה אפשרי להגדיל את מספר הגלאים כדי לשפר את היעילות ורזולוציה מרחבית. עם זאת, עם אב הטיפוס הזה, המטרה העיקרית של עבודה זו התגשמה 9, 10.

היתרון העיקרי של זה הוא להגדיר שהוא נבנה עם מכשירים אלקטרוניים משותפים לכל מעבדה המוקדשת למכשור באזורים מסוימים כגון פיזיקת אנרגיה גבוהה. כאשר חלק מהמכשירים אלה כבר נמצאים במעבדה זה לא קשה או יקר מדי כדי להשלים את הסט עד ניסיוני כולו. כפי שהוזכר קודם לכן, עם מערכת PET זה יש פרופסורים וסטודנטים POssibility להבין את המאפיינים הבסיסיים של איתור מקור רדיואקטיבי בחלל, שהיא התכונה הבסיסית PET עובדת. בעתיד, אפשר לשפר רב של האלמנטים השונים של מערכת זו, ולהחיל אותו, לא רק לאקדמיה אלא גם למטרות מחקר.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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 1 cm x 2 cm x 5 cm
Power Supply Agilent E3631
Na 22 Radioactive Source activity 2 μCi
Software LabView 7.1 National intruments
lemo cables connectors 2 nsec, 3 nsec and 8 nsec
isolator film

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cerello, P., Pennazio, F., et al. An innovative detector concept for hybrid 4D-PET/MRI. Imaging. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 702, 1-3 (2013).
  2. Muehllerher, G., Karp, J. S. Positron tomography emission. Phys. Med. Biol. 51, R117-R137 (2006).
  3. Conti, M. State of the art and challenges of time of flight PET. Physica Medica. 25, (1), 1-11 (2008).
  4. Abreu, Y., Piñera, I., et al. Simulation of a PET system and study of some geometry parameters. AIP conference. 1032, 219-221 (2008).
  5. Langner, J. Development of a parallel Computing optimized head movement correction method in PET. University of Applied Sciences in Dresden. Saxony, Germany. (2003).
  6. Budinger, T. F. Time-of-flight PET. J. Nucl Med. 28, (3), 73-78 (1983).
  7. Leo, W. R. Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments. second, Springer-Verlag. Germany. (1987).
  8. Budinger, T. F. Instrumentation trends in nuclear medicine. Semin Nucl Med. 7, (4), 285-297 (1977).
  9. Burnham, C., Bradshaw, J., Kaufmann, D., Chesler, D., Browner, G. L. A Positron tomography employing a one dimension BGO scintillation camera. IEEE Trans. Nucl. Sci. 30, (1), 661-664 (1983).
  10. Burnham, C., Bradshaw, J., Kaufmann, D., Chesler, D., Steams, C. W., Browner, G. L. Design of a cylindrical shape scintillation camera for positron tomographs. IEEE Trans. Nucl. Sci. 32, (1), 889-893 (1985).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics