A الأساسية بالإصدار البوزيتروني نظام التصوير المقطعي شيدت تحديد موقع مصدر المشعة في الفضاء ثنائي الأبعاد

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

وقد شيدت بسيطة التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) نموذج لتوصيف كامل مبادئ العمل الأساسية. تم إنشاء النموذج الأولي PET وذلك بربط بلورات ماض البلاستيك لphotomultipliers أو في PMT التي يتم وضعها في مواقف معارضة للكشف عن اثنين من أشعة غاما المنبعثة من مصدر مشع، والتي يتم وضعها في المركز الهندسي للPET انشاء. يتكون النموذج من أربعة أجهزة الكشف عن وضعها هندسيا في 20 سم قطر الدائرة، ومصدر مشع في المركز. عن طريق تحريك مصدر سم المشعة من مركز نظام واحد قادر على كشف نزوح عن طريق قياس الوقت من الفرق رحلة بين أي PMT اثنين و، مع هذه المعلومات، يمكن للنظام حساب الموقف الظاهري في واجهة رسومية. في هذه الطريقة، النموذج يستنسخ المبادئ الأساسية لنظام PET. فهي قادرة على تحديد الموقف الحقيقي للمصدر مع فترات من 4 سم في 2 خطوط دياحلماية يستغرق أقل من 2 دقيقة.

Introduction

التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني هو تقنية تصوير غير الغازية المستخدمة للحصول على الصور الرقمية من الأنسجة والأعضاء الداخلية للجسم. وتوجد العديد من التقنيات غير الغازية التي تسمح لأحد للحصول على صور ومعلومات عن الأعمال الداخلية للمريض مثل الحاسوب المحورية التصوير المقطعي (TAC) والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). كلا إعطاء القرار المكانية جيدة وتستخدم أيضا لتطبيقات في الدراسات التشريحية والفسيولوجية. على الرغم من أن نسبيا PET يعطي أقل القرار المكانية، فإنه يوفر المزيد من المعلومات بشأن عملية التمثيل الغذائي التي تحدث في منطقة الفائدة. يستخدم بشكل واسع PET للحصول على المعلومات الفنية والشكلية. التطبيقات الرئيسية في السريرية في مجالات علاج الأورام، والأمراض العصبية وأمراض القلب. أيضا، يمكن للصور PET تساعد الأطباء إعطاء تشخيص أفضل، على سبيل المثال، إنشاء تخطيط العلاج الورم.

مبدأ العمل الأساسي للأنظمة PET هو الكشف عن اثنين من هواتفطن أو أشعة جاما القادمة من زوج إبادة بوزيترون الإلكترون، سواء تحلق في اتجاهين متعاكسين نحو كشف، والتي تتكون عادة من بلورات ماض إلى جانب هذه الفرق. بلورات ماض تحويل أشعة غاما إلى الضوء المرئي، الذي يسافر إلى PMT الذي يحول إشارة ضوئية إلى نبضة كهربائية من خلال عملية الكهروضوئية. داخل PMT أجهزة إلكترونية تسمى dynodes موجودة، مما يزيد من حجم الشحنة الكهربائية قبل إرساله إلى نظام تلا. تم إنشاء هذين الفوتونات الكشف عنها عند البوزيترون (الإلكترون شحنة موجبة) المنبعثة بواسطة السائل النظائر، الذي تم حقنه في مجرى الدم من الجسم، ويقضي على مع الإلكترون في الجسم. التدابير نظام للقراءة في صدفة وقت وصول اثنين من العودة إلى الوراء الفوتونات فيما يتعلق إشارة الوقت وكذلك ركائز في كل مرة للحصول على الفرق. يستخدم النظام هذا الفارق الزمني لحساب ذوي الخوذات البيضاء موقف الفضاءيحرث مصدر الإشعاع المنبعث كل من الفوتونات، وبالتالي مكان وقوع إبادة إلكترون-بوزيترون.

يجب تحديد بعض ملامح من أنظمة PET لتحسين جودة الصورة وزيادة القرار المكانية والوقت. ميزة واحدة للنظر هو خط الاستجابة (LOR)، الذي يعرف بأنه المسافة التي الفوتونات اثنين من السفر بعد انتهاء عملية إبادة. ميزة أخرى للنظر هو زمن الطيران (TOF). جودة الصور يعتمد أيضا على الميزات الخارجية، وعلى رأسها أعضاء الجسم وحركات المريض أثناء جلسة العلاج 1. ويطلق على النظائر المشعة المستخدمة في أنظمة PET بيتا + بواعث. هذه النظائر لها فترة عمر النصف قصيرة (بناء على أمر من ثانية). يتم إنتاجها في الجسيمات المعجلة (السيكلوترونات) عندما قصفت عناصر مستقرة مع البروتونات أو دوتيرونس تسبب التفاعلات النووية. ردود الفعل هذه على تحويل العناصر مستقرة إلى نظائر غير مستقرة، مثل C-11، N-13، O-15، F-18 وغيرها2.

هناك نوعان من PET. (1) التقليدية: هذا يستخدم المعلومات TOF فقط لتحديد خط طول الذي وقع الفناء، ولكنه غير قادر على تحديد مكان الأصل من الفوتونات اثنين. فإنه يتطلب خوارزميات إضافية إعادة البناء التحليلي أو تكرارية لتقدير ذلك. (2) TOF PET: يستخدم الفرق TOF لتحديد موقف إبادة بوزيترون المنبعثة. يستخدم القرار مرة في خوارزمية إعادة الإعمار بمثابة نواة لوظيفة توطين احتمال 3.

هدفنا الرئيسي هو للتدليل على المهام الرئيسية لPET، والذي يستخدم لتحديد موقع مصدر الإشعاع في الفضاء. نطاق الرئيسي للمجموعة نظام PET المقترح هنا هو تقديم دليل البناء PET الأساسي للجمهور الأكاديمي، وشرح، بطريقة بسيطة، خصائصه الرئيسية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. إعداد إعداد PET

  1. إعداد جانب قطع من البلاستيك ماض ال PMT. اعتمادا على نوع من PMT (حجم، شكل ضوئي) بناء قطعة ماض الكافي لتتناسب مع ضوئي للPMT.
    1. التفاف قطع ماض مع شريط أسود. ترك جانب واحد كشفت، كما سيتم يقترن ذلك مع مدخل الضوء PMT.
      ملاحظة: من المهم أن هذه القطع يتم تلميع سابقا لتجنب الخسائر تراكم الخفيفة.
  2. تنظيف مدخل ضوء PMT مع الكحول (تركيز الكحول التجاري من 70٪) ثم تطبيق الشحوم بصري إليها والوجه المكشوف للماض في. إلى جانب مواجهة PMT مع ماض والتفاف عليها مع المزيد من الشريط الأسود.
    1. ربط PMT لجهد المصدر (يتم تضمين كابل لكل PMT، في هذه الحالة التحيز 14 V التحيز و 0.5 V للتحكم في الجهد). التعرف على الإشارات القادمة من PMT من خلال ربطPMT كابل إشارة إلى قناة الذبذبات الرقمية القياسية (يتم تضمين كابل إشارة أيضا لكل PMT). مراقبة التغيرات في السعة من إشارات عندما تحول على / قبالة ضوء في المختبر، للتحقق من عدم وجود خسائر الخفيفة. كرر هذه الخطوة لكل من أجهزة الكشف عن أربعة، حيث يعني كشف ماض زائد PMT.
  3. بناء نظام صدفة عن طريق وضع جزء من ماض كاشف واحد فوق الجزء المقابل من كشف آخر. وضع اثنين NIM (وحدة الأجهزة النووية) الصكوك دعا الممي وحدة المنطق وحدات في قفص NIM.
  4. ربط الناتج اشارات من أجهزة الكشف على المدخلات من وحدة نمطية الممي. استخدام وحدة المنطق في وضع و، من خلال تحديد هذه الحالة المنطق في اللوحة الأمامية وحدة المنطق. ربط مخرجات الممي اثنين في المدخلات وحدة المنطق.
    ملاحظة: AND هي عملية منطقية أن يختار عند وصول إشارتين مربع في نفس الوقت أو في صدفة.
  5. شاركnnect وحدة المنطق إشارة خرج في وحدة نمطية قشارة (التي تعتبر الإشارات الرقمية) لحساب الأحداث (تم إنشاؤه بواسطة الأشعة الكونية ضرب في صدفة كلا كشف).

2. التقاط إشارات مع PET

  1. وضع كل من كشف في الزوايا المتقابلة من مساحة مربعة محددة من قبل، حتى أنهم يواجهون بعضهم البعض، وهي 20 سم عن بعضها البعض، والقيام بنفس التمرين كما 1.4 و 1.5، ولكن هذه المرة، بدلا من استخدام الأشعة الكونية (الأشعة الكونية بمثابة مصدر مشع الطبيعي المؤقت)، استخدام مصدر الإشعاع نا-22.
    1. وضع مصدر مشع في المسافات المتوسطة بين كل من كشف وجعل الحصول على البيانات من خلال وحدة قشارة. وضع هذا النظام ويمكن أن ينظر إلى ترتيب تخطيطي للكتلة المنطق المستخدم للحصول على صدفة في أرقام 1 و 2 و 3.
  2. قياس الفارق الزمني بين الإشارات الذين يصلون عن طريق يربط بين المخرجات وPMT للتميزالناتج صدفة في الذبذبات. كل الإشارات ثلاثة يذهب إلى مدخلا الذبذبات. سوف يكون هناك ثلاثة إشارات مربع في الشاشة الذبذبات. مع المقياس الأفقي (مقياس الزمن) قياس الفارق الزمني بين اثنين من إشارات تميز.
    ملاحظة: أي فصل أو فارق التوقيت عندما يكون مصدر مشع غير مباشرة في الوسط بين كل من كشف سيكون هناك القليل أو بين ساحة يميز الإشارات في المتوسط، وعندما يكون مصدر مشع خارج المركز وعلى مقربة من أحد PMT ثم لن يكون هناك فرق الوقت في المتوسط.
  3. إرسال هذه الإشارات توقيت لإحدى القنوات ثمانية من CAMAC (الكمبيوتر القياس الآلي والتحكم) TDC (الوقت المتبقي لتحويل الرقمي) وحدة. للقيام بذلك، ربط مخرجات المنطق وللمدخلات TDC استدعاء "START" ثم ربط كاشف تميز المخرجات إلى المدخلات TDC التي تسمى "STOP". في إشارة ويجب أن يتأخر عن طريق تأخير مودولو قبل بعض نانو ثانية من أجل هذا إشارة لتصل قبل غيرها من الإشارات إيقاف اثنين (انظر الشكل 4).
  4. معايرة وحدات TDC عد مقابل الوقت الذي أظهرته الذبذبات من خلال برنامج حاسوبي (انظر الخطوات في القسم 3). هل هذه المعايرة باستخدام الفصل المسافة بين المصدر المشع واحدة من أجهزة الكشف، وقياس متوسط ​​الفارق الزمني (الخطوة 2.3) من كل موقف. إنشاء برامج الاتصالات بين مختلف وحدات وجهاز الكمبيوتر عن طريق حافلة GPIB القياسي (الغرض العام الأجهزة باص) للقيام بذلك المعايرة.

3. بناء الآلات واجهة افتراضية

  1. تحميل واستخدام البرامج ابفيف أو أي برنامج مماثل.
    ملاحظة: العمل مع ابفيف، فمن الضروري أن يكون هناك بعض المعرفة عن "G لغة البرمجة". في هذه اللغة، أي رمز أن تكون مكتوبة، وجميع الإجراءات التي يتم تنفيذها يمكن أن يتم من أداة برمجية شاحبتتيه. دليل سهل مع أمثلة عملية يمكن العثور عليها في الأداة المساعدة.
  2. تحديد فائدة مجموعة من الجبهة لوحة أداة لوحة (المتغيرات البرمجة الحاويات) لحفظ بيانات الإخراج TDC.
    ملاحظة: "اللوحة الأمامية" هو يستخدم واجهة رسومية لأداة افتراضية للمستخدم و "مخطط كتلة" لبرمجة البرامج.
  3. رسم الحصول على البيانات (البيانات في الوقت من TDC) عن طريق اختيار أداة المنطق من القائمة المؤامرات. تحديد البيانات المؤامرات ذات الصلة مع كل موقف من المصدر. القيام بذلك عن طريق متفاوتة المسافة مصدر من خط للكشف عن بعض سنتيمترات.
  4. أخذ متوسط ​​البيانات باستخدام الدوال الإحصائية (المتوسط) من أداة القائمة الرياضية، واختيار الفترة من القيم تركزت في المتوسط. ثم، وفقا لبرمجة يتبع المنطق، واستخدام الأدوات اللازمة من القائمة مجموعة لإزالة كافة البيانات مع القيم خارج هذا الفاصل الزمني.
  5. اختر مؤشرات من عشره أداة رسم بياني لوحة لعرض عدد من البيانات المخزنة في كل مجموعة، وتحديد عدد قليل من الحاويات التي تضم أكبر عدد من البيانات المخزنة.
  6. الحصول على متوسط ​​البيانات في كل مجموعة المحدد في الخطوة 3.5 واستخدام هذه المعلومات لوضع مجموعة من الوقت القيم فترات لكل منصب المصدر باستخدام لهذه الكتلة ابفيف وحة أداة الرسم البياني.
  7. تحديد مجموعة من المؤشرات من الجبهة لوحة أداة لوحة لتخزين متوسط ​​حصلت عليه في الخطوة 3.6 لسلسلة من القياسات.
  8. تحديد بنية حالة من لوحة كتلة أداة الرسم البياني لربط كل موقف مع فاصل الخاصة به من الخطوة 3.7، وربط كل فترة إلى واحد الظاهري LED في مجموعة من الجبهة لوحة أداة لوحة.
  9. لاحظ الوقت كل إشارة تستغرق للوصول إلى قنوات TDC: عند نقل مصدر مشع من منتصف أقرب إلى كشف واحد، ومراقبة حركة المصدر الظاهري في مجموعة برمجة المصابيح (انظر الشكل 5
  10. تشمل التحكم (عنصر البرمجة متغير) من الجبهة لوحة أداة لوحة لشراء الوقت الإجمالي.
    ملاحظة: إن كفاءة المواقع تعتمد على هذه الأداة قياس الزمن: المزيد من الوقت يستغرق الحصول، فإن الكائن الظاهري على نحو أدق محاكاة المصدر المشع تعطي الموضع الصحيح.

4. نتائج الرسومية

  1. لأغراض المعايرة، ضع مصدر في أي موقف قريب وسيطة لأحد أزواج بالإضافة للكشف. أخذ قياسات لمدة 30 دقيقة، ومع البيانات التي حصل عليها، واتخاذ متوسط ​​قيم المتراكمة كل 2 دقيقة. كرر هذه العملية لشغل وظائف المصادر المختلفة ورسم متوسط ​​قيمة من كل كشف في جميع الوظائف (أنظر الشكلين 6 و 7). يتم رسم الاختلافات في القيم كشف في الشكل 8.
  2. للحصول على أفضل دورة الفتشوبLTS، حدد اثنين من أجهزة الكشف عن وجود قيم بيانات مشابهة لتشكيل الزوجين. لاختبار هذا، وضعت PMT السيطرة على الجهد لانخفاض قيمتها، في هذه الحالة 0.5 V. بدء قياس عدد من الأحداث الكشف مع وحدة قشارة لفترة محددة من خلال ربط مخرجات كاشف للمدخلات قشارة. زيادة الجهد بنسبة 0.01 V وقياس مرة أخرى. كرر هذه العملية للوصول إلى أقصى قيمة الرقابة الممكنة، في هذه الحالة 0.9 V.
    1. رسم عدد من الأحداث الكشف مقابل الجهد التحكم في موازين نصف لوغاريتمي (انظر الشكل 9). زوجين أزواج للكشف عن وجود توزيعات مماثلة.
  3. لاختبار الحساسية للنظام، ووضع المصدر المشع في بعض المواقف المتوسطة تباعد متساوية على طول خطوط، في هذه الحالة هناك خمسة. الحصول على البيانات لمدة 5 دقائق في كل موقف، ورسم المتوسط ​​ومتوسط ​​القيم التي تم الحصول عليها لكل كاشف بشكل مستقل (انظر الأرقام 10 و 11).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وحقق نتيجتين الرئيسية مع هذا النظام PET. أولا: مزامنة الفعال بين التأثيرات البصرية للمصدر المشع الظاهري عندما تتحرك العينة المشعة الحقيقية. مع هذا البرنامج، يكون لدى المستخدمين السيطرة على اكتساب الوقت، وعدد من حالات التكرار في نفس الموقف، والاختلاف الفاصل حول الحصول على البيانات يعني، من بين أمور أخرى. ثانيا: بناء هيكل بسيط من المنطق صدفة للحصول على الفارق الزمني بين إشارتين، وتحويل هذا الفارق الزمني لإبعاد لحساب الموقف النهائي للمصدر.

في خط الكشف واحد، وهو ما يكفي لاستخدام فقط وحدة المنطق "و" لتميز إشارة قادمة من قبيل المصادفة أو الضوضاء الخارجية. في هذه الحالة هناك نوعان من خطوط كشف وكلاهما يتطلب وحدات منطقهم. وإذا كان عدد من أجهزة الكشف عن الزيادات، فمن الضروري أن تشملآخر خط الكشف وتشمل أيضا "OR" وحدات (انظر الشكل 3).

ميزة أخرى لتأخذ في الاعتبار هو المقارنة بين نظام TOF PET ونظام PET التقليدية الموجودة في جميع المناصب كل 5 دقائق. أرقام 6 و 7 تظهر استجابة نظام قياس لبضع كشف عن المواقف المختلفة. لكل موقف المصدر، أن هناك مؤامرة من استجابة TDC. لكل مجموعة من القياسات، هو السلوك المتوقع الخطية، ويسمح احد لإقامة علاقة بين الموقف والوقت. بالرغم من وجود اختلافات أو تداخل، هناك تحسن الاستقرار طويل مثل زيادة اكتساب الوقت.

أرقام 10 و 11 تظهر المزايا عند أخذ الفرق من متوسط ​​البيانات المتراكمة للحصول على معايرة أفضل لل نظام. باستخدام المتوسط، فإن النتائج تصبح أكثر استقرارا، وفصل من وحدات TDC زيادات إعطاء أفضل المواقع للمصدر المشع الظاهري. يتم الحصول على لدينا النتيجة النهائية بتكرار 30 القياسات في غضون 2 دقيقة. للتمييز بين هذين الخطين من الاستحواذ، كانت تسمى خطوط ط وEF. لط خط الاستحواذ، تم العثور على متوسط ​​كفاءة حوالي 90٪، في حين أن EF خط بلغ نحو 87٪. وبالنسبة للنظام كله، كانت كفاءة الحصول على نحو 85٪.

الشكل 1
الشكل 1. ترتيب لهذه الفرق. ويرد ثنائي الأبعاد مجموعة المتابعة من 4 هذه الفرق. يتم وضع كل PMT 10 سم من مركز هندسي. في وسط الصورة، والنظائر المشعة نا-22 ينتج زوج من العودة إلى الوراء الفوتونات. عن طريق الكشف عن هذه الفوتونات في صدفة، المصدر المشع يمكن أن يكون موجودا.72 / 52272fig1large.jpg "الهدف =" _ فارغة "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 2
الشكل 2. وحدات الكشف النظام. NIM استخدامها للحصول على موقف إشارة من مصدر مشع، بما في ذلك الممي، والتأخير وحدات، والوحدات المنطق. تحتها الكذب قفص CAMAC مع وحدة TDC والسيطرة GPIB. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل 3. كتلة المنطق. في هذا المخطط يتم عرض أربعة هذه الفرق، واسمه الأول، ي، ه، و و، متصلا أربعة 'OR' الوحدات النمطية التي تم وصله بجهاز "و" وحدة مشتركة. وهذه العملية بسيطة: عندما إشارة هي الصورةوالأنف والحنجرة واحد من هذه الفرق، 3 من "OR" وحدات ترسل إشارة، ولكن هذا لا يكفي لمتطلبات تشغيل "و" وحدة، وإلا يحدث عندما يرسل PMT أكثر من إشارة (أي كان هناك صدفة). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 4
الشكل مخطط النظام 4. وفي الزاوية اليمنى العليا يتم وضع النظائر المشعة بين هذه الفرق، التي ترسل إشارة إلى الممي الذي يحول من إشارة من البث التناظري إلى الرقمي نبض. نبض ثم يمر من خلال كتلة المنطق. يتم إرسال نفس إشارة إلى وحدات تأخير، من أجل قياس فارق التوقيت. الرجاء انقر هنا لعرضنسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5
الرقم 5. واجهة البرنامج تتكون من مجموعة من المصابيح التي تحاكي الموقف من مصدر مشع. عند انتهاء برنامج شراء، واحد LED على الإشارة إلى الموقف من المصدر. في الجزء العلوي من الصورة هناك نوع آخر من الصمام تمثل خطوط الانبعاثات. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (6)
الرقم 6. المعايرة باستخدام PMT دعا ط. وقد أجريت قياسات متتالية وأخذ المتوسط ​​من البيانات المتراكمة. كل قياس استمر مدة 2 دقيقة. كل الموافق اللونonds إلى كل موقف بين أجهزة الكشف. بعد بعض الوقت، تم الحصول على فصل واضحة المعالم للإشارة، وهو ما يعني أن الموقف من مصدر معروف. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 7
الرقم 7. معايرة باستخدام PMT يسمى ي. هذا الرسم البياني على النحو السابق يبين متوسط ​​من PMT ي. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 8
الرقم 8. المعايرة باستخدام الفرق بين متوسط ​​البيانات المتراكمة. يتوافق كل لون إلى افتراض واحدايون في خط الكشف. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 9
الرقم 9. منحنى هضبة. وفي هذا الرسم البياني يظهر منحنى "الهضبة" لهذه الفرق المختلفة. هنا السيطرة على الجهد يختلف 0،5-0،9 V. يبدأ منحنى على الانحناء نحو 0.6 V؛ البعض منحنيات أكثر حدة، المقابلة لقدر أكبر من الاستقرار. من ناحية أخرى قيم بعض المنحنيات مثل خط البرتقال تصل إلى قيم أعلى. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 10
الرقم 10. استجابة اقتران. Hيحرث يظهر حجم متوسط ​​ومتوسط ​​من هذه الفرق هاء وواو، ووضع موضع المصدر المشع في خمسة مواقع مختلفة على طول خط الكشف. الإحصاءات التي تم الحصول عليها استخدام البيانات التي تم الحصول عليها في 5 دقائق. يجب أن يكون منحنى الرأسي قدر الإمكان. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 11
الرقم 11. استجابة اقتران هنا المعلومات التناظرية، ولكن الآن للزوجين الثاني من هذه الفرق هو مبين i و j. ويلاحظ وجود خط أفقي نسبيا، مما يعني أن هذا الزوج PMT السابق هو أفضل، من حيث القرار المكانية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

واحد الجوانب الهامة لهذا النظام هو أن تكون هناك سيطرة جيدة جدا على القرارات المكانية والوقت. القرار المكاني للPET محدودة بسبب الخصائص الفيزيائية للالاضمحلال الإشعاعي والإبادة، ولكن أيضا الجوانب التقنية للتسجيل صدفة (الخطوات 1.1 و 1.2) ومصادر خارجية للأخطاء، مثل حركة الكائن أثناء فحص 5. وبالتالي، فإن الموضع الدقيق قياس تعتمد على الفرق TOF (الخطوة 2.4). أسلوب واحد لتحقيق قرار الوقت المناسب هو قياس نصف الحد الأقصى العرض الكامل (FWHM) من توزيع TOF 6.

وقد تميزت كل PMT من خلال الحصول على منحنى يسمى 'الهضبة' 7،8. هذا المنحنى يمثل أعداد الأحداث الكشف عنها بواسطة PMT مقابل الجهد التحكم في نطاق نصف لوغاريتمي. الجزء فلتست يتوافق مع منطقة استقرار العظيم (انظر الشكل 9). وهناك سمة أخرى لاتخاذ الباحثس الحساب هو استقرار قيم الجهد في هذه المنطقة الهضبة. في هذه الحالة تم استخدامه 0.82 V كما الجهد السيطرة (الخطوة 4.2).

لاختيار عدد من المناصب وسيطة بين كل زوج من أجهزة الكشف عن اختبار بسيط وقدم تتكون في تقييم كفاءة على المواقف المختلفة. وضعت مصدر في مواقع مختلفة بين أجهزة الكشف، ونقل البيانات لمدة 5 دقائق (أنظر الشكلين 10 و 11). لهذا الاختبار، تم اختيار 5 مواقع. خط يحتوي على 20 سم من الطول، لذلك كل موقف في 2 و 6 و 10 و 14 و 18 سم فيما يتعلق PMT واحد.

من التجارب السابقة، تم تقييم حجم من كل قياس TDC. كتحديد الأولى، تم تجاهل جميع البيانات التي كذبت بعيدا عن هذا الحجم، واحتساب المتوسط. وقد تم اختيار A مزيدا من النظر فاصل حول متوسط ​​البيانات المحسوبة من قبل، وكان البيانات خارج هذا الفاصل الزمني DISCArded. وبهذه الطريقة، كانت إشارة الضوضاء تحت السيطرة.

ومن الجدير القول أن هناك حاجة إلى 2 دقيقة فقط لتحديد موقع مصدر مشع مع كفاءة ممتازة (انظر النتائج). ومع ذلك، عندما يتم تقليل الوقت 2-1 دقيقة أو حتى 30 ثانية، وكفاءة تحديد مصدر يقلل. في هذه اللحظة، ويتكون هذا النظام PET أربعة أجهزة الكشف، ولكن من الممكن زيادة عدد أجهزة الكشف عن لتحسين الكفاءة والقرار المكانية. ولكن، مع هذا النموذج فقد بات من المؤكد أن الهدف الرئيسي من هذا العمل 9، 10.

تعيين الميزة الرئيسية لهذا الأمر هو أنها بنيت مع الأجهزة الإلكترونية المشتركة إلى أي مختبر مخصص لأجهزة في بعض المناطق مثل فيزياء الطاقة العالية. عند بعض من هذه الأجهزة موجودة بالفعل في المختبر وليس من الصعب جدا أو مكلفة لاستكمال كامل التجريبية الإعداد. كما ذكر من قبل، مع هذا النظام PET الأساتذة والطلاب لديهم صssibility لفهم الخصائص الأساسية لتحديد مصدر مشع في الفضاء، وهو PET ميزة العمل الأساسية. في المستقبل، يمكن للمرء أن تحسين العديد من عناصر مختلفة من هذا النظام، وتطبيقه، وليس فقط لأكاديمي ولكن أيضا لأغراض البحث.

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