Visualisering af low-level gamma stråling kilder ved hjælp af en billig, høj-følsomhed, retningsbestemt Compton Kamera

Environment
 

Summary

Vi præsenterer eksperimentelle protokoller til visualisering af forskellige lav-niveau gamma stråling kilder i det omgivende miljø ved hjælp af en billig, høj følsomhed, retningsbestemt, gamma-ray imaging Compton kamera.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Muraishi, H., Enomoto, R., Katagiri, H., Kagaya, M., Watanabe, T., Narita, N., Kano, D. Visualization of Low-Level Gamma Radiation Sources Using a Low-Cost, High-Sensitivity, Omnidirectional Compton Camera. J. Vis. Exp. (155), e60463, doi:10.3791/60463 (2020).

Please note that all translations are automatically generated.

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

Abstract

Vi præsenterer eksperimentelle protokoller til visualisering af forskellige lav-niveau gamma stråling kilder i det omgivende miljø. Eksperimenter blev udført ved hjælp af en billig, høj-følsomhed, retningsbestemt, gamma-ray imaging Compton kamera. I laboratoriet kan placeringen af en sub-MeV gammastrålingskilde som 137Cs nemt overvåges via retningsbestemt gamma-ray-billeddannelse opnået af Compton-kameraet. I modsætning hertil kan en stationær, vægmonteret dosishastighedsmonitor ikke altid overvåge en sådan kilde. Desuden har vi med succes vist muligheden for at visualisere radioaktivitetsbevægelsen i miljøet, f.eks. I Fukushima-feltet fik vi let omnidirectional gamma-ray billeder, der beskæftiger sig med distribution på jorden af lavradioaktiv forurening med radioaktivt cæsium frigivet af Fukushima Daiichi atomkraftværk et uheld i 2011. Vi viser klare fordele ved at bruge vores procedure med dette kamera til at visualisere gamma-ray kilder. Vores protokoller kan yderligere bruges til at opdage lavt niveau gamma stråling kilder, i stedet for stationære dosis sats skærme og / eller bærbare undersøgelse målere, der anvendes konventionelt.

Introduction

Medicinske faciliteter huser forskellige lavniveau gammastrålingskilder med en overflade- og/eller luftdosishastighed på blot nogle få μSv/h. Sådanne kilder er også til stede på tværs af brede områder af det østlige Japan udviser lavradioaktiv forurening med radioaktivt cæsium fra Fukushima Daiichi atomkraftværk ulykke i 2011. Disse miljøer udsætter undertiden arbejdstagerne for den ydre bestrålingseksponeringsgrænse for det menneskelige legeme for den almindelige befolkning, som den internationale kommission for strålingsbeskyttelse (ICRP) har anbefalet: 1 mSv/år (f.eks. 1 μSv/h i 4 timer pr. dag, 250 dage om året)1. Hvis strålingskilder visualiseres fra mere end et par meter i forvejen på korte tidsskalaer, kan mængden af stråling reduceres. En af de bedste løsninger til at visualisere disse gamma stråling kilder er at vedtage en gamma-ray imaging Compton kamera teknik2. I denne teknik måles energi og kegle-retning af hændelsesgammastråler, der udsendes fra strålekilden, af detektoren for hver hændelse, og derefter kan gammastrålekilderetningen rekonstrueres ved back-projection3. Tidligere undersøgelser har udviklet Compton kamera systemer med henblik på anvendelse af en ny diagnostisk enhed i nuklearmedicin og / eller en ny gamma-ray teleskop i astrofysik4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14, samt billede genopbygning teknikker til Compton kegle data vedanalytisk15,16 og statistiske17 tilgange. Dyrere, state-of-the-art enheder med kompliceret elektronik er ofte vedtaget for at opnå høj vinkelopløsning inden for en standard afvigelse på nogle få grader, men denne præcision gør det vanskeligt at samtidig opnå høj detektionseffektivitet.

For nylig har vi foreslået og udviklet en billig, høj-følsomhed, retningsbestemt gamma-ray imaging Compton kamera18, baseret på en dobbelt tilfældighed inden for en række uafhængige scintillators, der fungerer som enten scatterers eller absorbere19. Formålet med denne teknik er nemt at opnå høj detektionseffektivitet med en kantet opløsning på ~ 10 grader eller mindre, hvilket er tilstrækkeligt til en miljømonitor. Dette opnås ved anvendelse af en billed-skarphed teknik18,20 baseret på den filtrerede back-projektion algoritme, som anvender en convolution filter, der anvendes i billedet genopbygning for computertomografi til Compton genopbygning. Desuden kan detektorens detektionseffektivitet, vinkelopløsning og dynamiske område let optimeres, når scintillatorernes type, størrelse og placering koordineres i overensstemmelse med et bestemt formål, såsom anvendelse i miljøer, der udsender forhøjet radioaktivitet21,22.

I denne undersøgelse præsenterer vi eksperimentelle protokoller for forskellige forsøg til visualisering af lav-niveau gamma-ray stråle kilder ved hjælp af denne retningsbestemt Compton kamera teknik i en radioisotop (RI) facilitet, en positron emission tomografi (PET) facilitet og Fukushima feltet. Vi forberedte og udnyttede den retningsbestemt gamma-ray imaging Compton kamera tidligere udviklet af os18, men med nogle forbedringer, for at opnå højere detektioneffektivitet. Figur 1 viser et skematisk syn på cintillators arrangement af 11 elementer, der anvendes i denne undersøgelse. De elleve tællere består af to lag; to tællere i midten og ni tællere i en halv cirkel, overvejer frem og tilbage spredning konfigurationer. Hver CsI (Tl) scintillator terning på 3,5 cm blev læst op med super-bialkali foto-multiplier rør (PMT). Signalerne blev ført ind i en flash ADC bord med SiTCP teknologi23 og den forreste ende blev tilsluttet en pc via Ethernet. Et onlineprogram, der blev oprettet ved hjælp af Visual C++ med ROOT-bibliotek24, blev drevet på en Windows-pc. En gamma-ray billede blev rekonstrueret og skærpet18,20 på en sfærisk overflade med akkumulere nde ringe med en radius af θ, der er en spredning vinkel beregnet ud fra Compton kinematik for hver dobbelt tilfældighed begivenhed. Et retningsbestemt gammastrålebillede kan vises både online og offline ved at blive overlejret på det retningsrettede optiske billede, der tidligere blev taget af et digitalt kamera. Under målingen kan udløsningshastigheden, det samlede energispektrum (summen af energiaflejringer for hver dobbelt tilfældighedshændelse) og de rekonstruerede billeder af en forudindstillet gammastråleenergi vises på online-pc-skærmen. Disse oplysninger kan opdateres med et forudindstillet tidsinterval (f.eks. hver 10.s). Her indstiller vi skærmen til at vise to typer rekonstruerede billeder: et billede, der akkumuleres i starten af målingen og et billede, der akkumuleres igen ved hvert forudindstillet tidsinterval (f.eks. hver 1 gang). Da de rå data for hver hændelse, der er opnået ved hjælp af målingerne, gemmes, er det desuden muligt at analysere dataene igen efter målingerne og derefter regenerere et rekonstrueret billede for en vilkårlig gammastråleenergi med et vilkårligt tidsinterval. Tabel 1 viser udførelsen af Compton kamera system, der anvendes i denne undersøgelse, i forhold til den tidligere seks-counter system18. Sammenligningen viste, at en sub-MeV gamma-ray kilde blev med succes visualiseret med en detektionseffektivitet dobbelt så høj som det tidligere system, samtidig med at den kantede opløsning s på ~ 11 grader. Vi bekræftede også, at den kantede afhængighed af accept blev holdt på et minimum, der viser forskelle på s ~ 4%. Detaljerne om systemets grundlæggende teknikker er beskrevet i Watanabe et al. (2018)18. Her introducerer vi tre eksperimentelle protokoller til visualisering af forskellige lav-niveau gamma-ray stråling kilder ved hjælp af Compton kamera beskrevet ovenfor.

Protocol

Protokollen blev gennemført efter retningslinjerne fra forskningsetik udvalg på National Cancer Center Hospital East, Japan.

1. Overvågning af forseglet strålekilde i forsøgsrum på RI-anlæg

  1. Indstil Compton-kameraet ved siden af dosishastighedsmåleren som vist i figur 2a. Indstil detektorernes højde fra jorden til 2,5 m. Byg dosishastighedsmåleren, som består af et parallelt pladeioniseringskammer, ind i den øverste del af indgangen til forsøgslokalet på RI-anlægget for at overvåge positionens luftdosishastighed med intervaller på 1 min.
  2. Tænd for kraften i Compton kamera og online computer.
  3. Start den samtidige måling med Compton kamera og dosis hastighed skærm.
  4. Sæt en 137Cs forseglet kilde (3,85 MBq) på en position mærket »A« i figur 2a og lad den være i 30 min. Indstil afstanden mellem detektoren og den forseglede kilde til 3,6 m.
  5. Flyt den forseglede kilde til en position, der er mærket 'B', og lad den være i løbet af 30 min. Indstil afstanden mellem detektoren og den forseglede kilde til 6,7 m.
  6. Flyt den forseglede kilde i en position mærket 'C' og lad den være i løbet af 30 min. Indstil afstanden mellem detektoren og den forseglede kilde til 6,7 m.
  7. Flyt den forseglede kilde i en position mærket 'D' og lad den være i løbet af 30 min. Indstil afstanden mellem detektoren og den forseglede kilde til 1 m.
  8. Flyt den forseglede kilde uden for rummet. Efter 30 min stop al måling.

2. Miljøovervågning i PET-facilitet

  1. Indstil Compton-kameraet foran receptionen i PET-faciliteten som vist i figur 2b. Indstil detektorernes højde fra jorden til 1 m.
  2. Indstil onlinecomputeren i personalerummet.
  3. Tænd for kraften i Compton kamera og online computer.
  4. Start Compton kamera måling tidligt om morgenen, før patienterne ankommer til anlægget.
  5. Når alle patienter forlader for dagen, stoppe alle målinger.

3. Udendørs måling i Kawamata-machi, Fukushima, Japan

  1. Indstil Compton-kameraet i nærheden af et privat hus som vist i figur 2c, hvor der er mistanke om, at der er mistanke om nogle radiologiske Caesium-hotspots med overfladedosishastigheder på 1 μSv/h eller derunder. Indstil detektorernes højde fra jorden til 1,5 m.
  2. Tænd for kraften i Compton kamera og online computer.
  3. Start Compton kamera måling.
  4. Efter 30 min stop al måling.

Representative Results

Overvågning af forseglet strålekilde i forsøgsrum på RI-anlæg
Figur 3a viser tidsvariationen af udløsningshastigheden målt af Compton-kameraet (sort fast linje), efter at have anvendt et tidsforskydningsvalg af to-hit tællere mindre end 1 μs. Udløserhastigheden ændres hver 30 min afhængigt af placeringen af den forseglede kilde (dvs. afstand fra positiontil kameraet). Denne variation blev bekræftet ud fra de data, der blev målt ved monitoren for den stationære dosishastighed (blå stiplet linje). adfærden forblev konstant (dvs. baggrundsniveau) bortset fra mellem 5750 s og 7800 s. Her har vi foreløbigt fastsat fem perioder mærket i), ii), (iii), iv) og (v), der repræsenterer de fem positioner af den forseglede kilde(figur 3a). Figur 3b viser det samlede energispektre for hver af disse punktummer (30 min for hver), den vandrette akse, der repræsenterer summen af energiforekomster for hver dobbelt sammentræfhændelse. Vi bemærker 662 keV foto-absorption toppe stammer fra 137Cs forseglet kilde til (i), (ii), (iii) og (iv), mens (v) viser kun baggrundsniveauer. Tophøjder for (ii) og (iii) er de samme, som vi tilskriver den samme 6,7 m afstand fra kameraet til den forseglede kilde. Ved at vælge begivenheden inden for 662 ±40 keV til 662 keV beregnede vi spredningsvinklerne og rekonstruerede det retningsløse gammastrålebillede. Resultaterne er vist i henholdsvis figur 3c-ffor perioder i), ii), iii og iv. Her gamma-ray billeder er angivet af den røde region, som angiver gamma-ray intensiteter i den øverste halvdel af det observerede område. Vi finder, at placeringen af 137Cs forseglet kilde kan identificeres med succes fra gamma-ray billeder. Figur 4 viser ændringerne i billedet med integrationstid, hvor det røde felt i stedet svarer til et snævrere område (de øverste 30 %) af det observerede område. Dette snævrere interval blev vedtaget for at prioritere en spidsbelastningsintensitet. I dette tilfælde kunne 137Cs kilderetning identificeres efter 30 s.

Miljøovervågning i PET-anlæg
Figur 5a viser den samlede tidsvariation af udløsningshastigheden i dagtimerne (5,6 timer) målt ved Compton-kameraet (sort linje) foran en reception i et PET-anlæg. Vi observerer bemærkelsesværdig forbedring i udløserhastigheden med forskellige mønstre, som kan tilskrives flytning af patienter injiceret med 18F-fluorodeoxyglucose(18F-FDG) omkring receptionen. Som et eksempel på sådanne mønstre fokuserer vi på perioden fra 6200 s til 7000 s. Ifølge udløsningshastigheden i denne periode, der er vist i figur 5b,er der en række forbedringer, der har to plateauer mærket i) og ii). Figur 5c viser det samlede energispektre for figur 5b's perioder i), ii) og iii). Vi observerer 511 keV foto-absorption toppe stammer fra 18F-FDG. Figur 5d,e viser 511 keV gamma-ray omnidirectional billede i perioder (i) og (ii), henholdsvis, hvor vi valgte begivenheder inden for 511 ± 40 keV til billedrekonstruktion. Retningen af gamma-ray toppe i begge tal svarer til retninger af sofaen og toilettet bag væggen. I betragtning af udløsningsraterne for både (i) og (ii) fortolker vi gammastrålerne i (i) som lækage, der trænger ind i væggens skjold fra toilettet; vi formoder, at en patient kom ind på toilettet og tilbragte to minutter, og efter at sad på sofaen et par minutter før PET scanning.

Udendørs måling i Kawamata-machi, Fukushima, Japan
Figur 6a viser tidsvariationen af udløsningshastigheden i 30 min udendørs måling. Stabiliteten af udløserhastigheden indebærer, at vores Compton kamera system fungerer stabilt selv for målinger udført udendørs over en lang periode. For at påvise, hvordan den udvidede gammastrålekilde blev rekonstrueret, indstiller vi fire forskellige integrationsperioder mærket i) (1 min), ii) (10 min), iii) (20 min) og iv (iv) (30 min), som vist i figur 6a. Figur 6b viser det samlede energispektre for hver periode, der viser de strukturer, der er overlejret på fotoabsorptionstoppene af gammastråler, der udsendes fra radioaktive nuklider ved 605 keV og 796 keV for 134Cs og 662 keV for 137Cs. For at rekonstruere gamma-ray billedet, valgte vi begivenheder inden for 565-622 keV for 605 keV, 662 ± 40 keV for 662 keV og 796 ± 40 keV for 796 keV. Gamma-ray-omnidirectional-billederne for henholdsvis 605, 662 og 796 keV er vist i figur 6c-f for integrationsperioder (i), ii), iii) og (iv). I dette tilfælde finder vi, at den rekonstruerede gamma-ray fordeling er stabil, så længe integrationen tid overstiger 20 min. Hældningen af en bakke foran og den nederste del af regnrende er klart forurenet, mens det område, der er dækket med uforurenet jord i højre del af billedet er påviseligt ikke forurenet. Gammastråleintensiteten er i god overensstemmelse med dosishastighedsværdier målt ved en scintillationstypeundersøgelsesmåler, hvis værdier er vist med gul ti i figur 6f.

Figure 1
Figur 1: Omnidirectional Gamma-ray imaging Compton kamera system. a) Geometrisk indretning af scintillatorer med elleve elementer, der anvendes i denne undersøgelse. To scintillators blev arrangeret i midten af en cirkel, med ni mere arrangeret i en halv cirkel, forskudt lodret. b) Fotografi af detektoren uden opstaldning. Tællerne blev fastgjort inde i en udvidet polystyren. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: Eksperimentel opsætning. a) Overvågning af en forseglet strålekilde i forsøgslokalet på RI-anlægget, hvor en 137Cs-forseglet kilde blev sekventialt indstillet til de positioner, der er mærket »A«, »B«, »C« og »D«. b) Miljøovervågning foran en reception i PET-anlægget. c) Udendørs måling i Fukushima-feltet, Japan. Compton kameraet blev fastgjort på en trappestige. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: Repræsentative resultater af overvågningen af en 137Cs-forseglet kilde i forsøgslokalet. a) Tidsvariation af udløsningshastigheden målt ved Compton-kameraet (sort fast linje) og af luftdosishastigheden målt ved den stationære dosishastighedsmonitor (blå stiplede linje). b) Samlet energispektre (summen af energiaflejringer for hver dobbelt tilfældighedshændelse) i figur 3blev en»s perioder i) (rød linje), ii) (blå linje), iii) (grøn linje), iv) (lyserød linje) og v) (sort linje) nedskaleret med 0,15. c) 662 keV gamma-ray omnidirectional billede overlejret på det optiske billede i periode (i) (30 min). Det røde felt indikerer gamma-ray intensiteter i den øverste halvdel af det observerede område. d) Samme som litra c), men for perioden ii) (30 min). e) Samme som litra c), men for perioden (iii) (30 min). f) Samme som litra c), men for perioden iv (30 min). Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 4
Figur 4: Samme som figur 3c, men med forskellige måletider: 3 s, 5 s, 10 s, 15 s, 30 s og 60 s. Her gamma-ray billeder er identificeret af den røde region, som angiver gamma-ray intensiteter i de øverste 30% af det observerede område. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 5
Figur 5: Repræsentative resultater af miljøovervågning foran en reception i PET-anlægget. a) Tidsvariation af udløsningshastigheden målt af Compton-kameraet (sort linje) i dagtimerne (5,6 timer). b) Udløsningshastighed, der er beskrevet for en periode på mellem 6200 s og 7000 s i litra a). c) Samlet energispektre for figur 4b's perioder (i) (rød linje), ii) (blå linje) og iii) (sort linje). d) 511 keV gamma-ray omnidirectional billede overlejret på det optiske billede for periode (i) (2 min). e) Samme som d), men for perioden (ii) (2 min). Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 6
Figur 6: Repræsentative resultater af udendørs måling i Kawamata-machi, Fukushima, Japan. a) Tidsvariation af udløserhastigheden målt af Compton-kameraet (sort fast linje). b) Samlet energispektre for figur 5a's perioder i) 1 min (blå linje), ii) 10 min (grøn linje), iii) 20 min (rød linje) og iv) 30 min (sort linje). c) Omnidirectional billede af 605, 662 og 796 keV gammastråler overlejret på det optiske billede i perioden (i) (1 min). d) Samme som litra c), men for perioden ii) (10 min). e) Samme som litra c), men for perioden (iii) (20 min). f) Samme som litra c), men for perioden iv (30 min). Dosishastighedsværdierne målt ved en scintillationstypeundersøgelsesmåler i en højde af 1 cm fra jorden fremgår af sammenligningstallene. Klik her for at se en større version af denne figur.

Denne undersøgelse Tidligere studie18
Antal tællere 11 6
Detektionseffektivitet (cps/(μSv/h)) for 511 keV gammastråler 36 18
Kantede opløsning σ (deg)* 11 11

Tabel 1: Forestillinger af nuværende og tidligere Compton kamera systemer. *Den kantede opløsning blev anslået fra 511 keV omnidirectional gamma ray billeder opnået under måling af en 22Na forseglet kilde (0.8MBq) placeret 1 m foran detektoren.

Discussion

Vi præsenterede tre eksperimentelle protokoller til visualisering af forskellige lav-niveau gamma stråling kilder ved hjælp af omnidirectional Compton kamera, som vi udviklede. De repræsentative resultater viste, at gamma-ray imaging ved lave strålingsniveauer tillader afledning af nye og nyttige oplysninger om det omgivende miljø. I RI facilitet, afslørede protokollen, at vores Compton kamera system med succes opdager placeringen af gamma-ray kilde, samt optælling sats på den givne position i forhold til kilden. Det betyder, at den foreslåede metode kan fungere som en næste generations teknologi til overvågning af miljøstråling, der erstatter konventionelle stationære dosismålere, der allerede er monteret på væggene i næsten alle RI-anlæg. I dette dokument afbildede vi gammastråleintensiteten som et rødt felt, der kortlagde regionen med intensiteter i den øverste halvdel af observerede værdier(figur 3, figur 5og figur 6), så den passer til forskellige formål uden bias. En tilgang, der snarere prioriterer en spidsintensitet snarere end distribution af gammastrålekilder, ville anvende et snævrere område af det røde felt, måske det øverste kvartal af observerede værdier, for at gøre det muligt for direktivresultater på kortere tidshorisonter. I figur 3ckunne spidsbelastningsretningen identificeres med en måletid på 30 s for sag i) som vist i figur 4, for hvilken spidsbelastningsintensiteten var på ca. 20 optællinger.

Hvad angår miljøovervågning i PET-anlægget, viste protokollen muligheden for at visualisere radioaktivitetsbevægelsen gennem anlægget, som i dette tilfælde anses for at være flytning af en patient, der injiceres med 18F-FDG. I figur 5d,ekan patientens retning identificeres på mindre end 10 s ved at indføre det snævrere røde feltområde som nævnt ovenfor. I fremtiden vil miljøovervågning af gammastrålekilder ved animation være nyttig i forskellige situationer, ikke kun for patienternes bevægelighed som i denne undersøgelse, men også til overvågning af overførsel af nukleare brændselsmaterialer som i lufthavne med henblik på terrorisme ved at drage fordel af systemets højfølsomme og billige karakteristika, selv om energiopløsningen af et system, der anvender en scintillator, er lavere end dyrere halvlederdetektorers, såsom høj tysk renhed, er lavere end dyrere halvlederdetektorers, såsom høj tysk renhed. (HPGe) og CdZnTe (CZT).

I Fukushima-feltet visualiserede protokollen med succes den udvidede gammastrålingskilde med overfladedosishastigheder på meget mindre end 1 μSv/h, hvilket er en størrelsesorden lavere end i en nylig rapport25,26. Vores Compton kamera system blev anset for at være i stand til at fungere stabilt og robust til udendørs måling. Vi har allerede bekræftet, at systemet kan betjenes ved hjælp af WiFi og bærbart batteri til mere bekvem brug i forskellige situationer, især til udendørs måling. Miljøministeriet i Japan har fastsat en minimumssats for luftdosis til 0,23 μSv/h for at udpege områder, der skal dekontamineres. Vi mener, at vores system og protokoller vil være en stor hjælp til dekontamineringsproceduren i områder med lavradioaktiv forurening i brede områder af det østlige Japan, hvor radioaktivt cæsium blev frigivet af Fukushima Daiichi-atomkraftværkets ulykke i 2011.

Compton kamera, der anvendes i denne undersøgelse har høj følsomhed for gammastråler med energier mellem 300 keV og 1400 keV, kan henføres til brugen af 3,5 cm CsI (Tl) scintillator terninger18. Scintillator type og størrelse kan optimeres til miljøovervågning af lavt niveau gamma stråling kilder under 300 keV, såsom 99mTc (141 keV) og 111I (171 keV, 245 keV), som ofte anvendes i scintigrafi. Dette arbejde vil blive præsenteret i et andet dokument i den nærmeste fremtid. Detektoren kan fremstilles til en lav pris. Faktisk var omkostningerne ved detektormaterialer, der anvendes i denne undersøgelse ikke mere end $ 20.000, og dette beløb var domineret af prisen på tælleren bestående af CsI (Tl) og PMT; denne konfiguration er betydeligt billigere end GAGG scintillators og HPGe halvleder detektorer, der anvendes i andre Compton kameraer. Desuden bør det system, der anvendes i denne undersøgelse gøres mere kompakt af hensyn til alsidighed og bekvemmelighed. Størrelsen af det system, der produceres i denne undersøgelse var 30 cm x 25 cm x 40 cm, hvilket er større end den eksisterende bærbare gamma kamera5,27. Hovedårsagerne til så stor systemstørrelse er den store størrelse af PMT knyttet til CsI (Tl) (φ4 cm × 12 cm) og den store elektronik håndlavet af os. I fremtiden vil mobiliteten blive forbedret ved at erstatte PMT med en metalpakke PMT eller Silicon Photomultiplier (SiPM) samt ved at ompakke elektronikken i lille størrelse.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Denne undersøgelse blev støttet af Open Source Consortium of Instrumentation (Open-It), Japan, JSPS KAKENHI Grant (nr. 22244019, 26610055, 15H04769 og 19H04492).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Compton camera Custom made
Dose rate monitor Hitachi, Ltd. DAM-1102
Flash ADC board Bee Beans Technologies Co.,Ltd. BBT-019
PC Panasonic Corporation CF-SZ6
Photo-multiplier tube Hamamatsu Photonics K.K. H11432-100
Survey meter Fuji Electric Co., Ltd. NHC7

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. ICRP. Recommendations of the international commission on radiological protection. Annals of the ICRP. 21, ICRP Publication 60 (1990).
  2. Kamae, T., Enomoto, R., Hanada, N. A new method to measure energy, direction, and polarization of gamma rays. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 260, 254-257 (1987).
  3. Schoenfelder, V., et al. Instrument description and performance of the imaging gamma-ray telescope COMPTEL aboard the Compton Gamma-ray Observatory. The Astrophysical Journal Supplement Series. 86, 657-692 (1993).
  4. Suzuki, Y., et al. Three-dimensional and multienergy gamma-ray simultaneous imaging by Using a Si/CdTe compton camera. Radiology. 267, 941-947 (2013).
  5. Kataoka, J., et al. Recent progress of MPPC-based scintillation detectors in high precision X-ray and Gamma-ray imaging. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 784, 248-254 (2015).
  6. Tanimori, T., et al. Establishment of imaging spectroscopy of nuclear gamma-rays based on geometrical optics. Scientific Reports. 7, 41511 (2017).
  7. Sakai, M., et al. In vivo simultaneous imaging with 99mTc and 18F using a Compton camera. Physics in Medicine & Biology. 63, 205006 (2018).
  8. Koide, A., et al. Precision imaging of 4.4 MeV gamma rays using a 3-D position sensitive Compton camera. Scientific Reports. 8, 8116 (2018).
  9. Nagao, Y., et al. Astatine-211 imaging by a Compton camera for targeted radiotherapy. Applied Radiation and Isotopes. 139, 238-243 (2018).
  10. Draeger, E., et al. 3D prompt gamma imaging for proton beam range verification. Physics in Medicine & Biology. 63, 35019 (2018).
  11. Uenomachi, M., et al. Double photon emission coincidence imaging with GAGG-SiPM Compton camera. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. in press (2019).
  12. Nakano, T., et al. Imaging of 99mTc-DMSA and 18F-FDG in Humans Using a Si/CdTe Compton Camera. Physics in Medicine & Biology. in press (2019).
  13. Lee, W., Lee, T. 4 pi FOV compact Compton camera for nuclear material investigations. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 652, 33-36 (2011).
  14. Yamaya, T., et al. Concrete realization of the whole gamma imaging concept. Proceedings of 2017 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC). (2017).
  15. Parra, L. Reconstruction of cone-beam projections from Compton scattered data. IEEE Transactions on Nuclear Science. 47, 1543-1550 (2000).
  16. Xu, D., He, Z. Filtered Back-Projection in 4pi Compton Imaging with a Single 3D Position Sensitive CdZnTe Detector. IEEE Transactions on Nuclear Science. 53, 2787-2795 (2006).
  17. Wilderman, S., Clinthorne, N., Fessler, J., Rogers, W. List-mode maximum likelihood reconstruction of Compton scatter camera images in nuclear medicine. Proceedings of IEEE Nuclear Science Symposium. 3, 1716-1720 (1998).
  18. Watanabe, T., et al. Development of an omnidirectional gamma-ray imaging Compton camera for low-radiation-level environmental monitoring. Japanese Journal of Applied Physics. 57, 026401 (2018).
  19. Kagaya, M., et al. Development of a low-cost-high-sensitivity Compton camera using CsI(Tl) scintillators (γI). Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 804, 25-32 (2015).
  20. Muraishi, H., Kagaya, M., Katagiri, H., Takeda, T., Watanabe, T. Proposal of a new image reconstruction technique for the Compton camera. The Journal of Japan Academy of Health Science. 17, 159-164 (2014).
  21. Katagiri, H., et al. Development of an all-sky gamma-ray Compton camera based on scintillators for high-dose environments. Journal of Nuclear Science and Technology. 55, 1172-1179 (2018).
  22. Watanabe, T., et al. Remote measurement of urinary radioactivity in 18F-FDG PET patients using Compton camera for accuracy evaluation of standardized uptake value. Biomedical Physics & Engineering Express. 4, 065029 (2018).
  23. Uchida, T. Hardware-based TCP processor for gigabit ethernet. IEEE Transactions on Nuclear Science. 55, 1631-1637 (2008).
  24. Brun, R., Redemakers, R. ROOT - An Object-Oriented Data Analysis Framework. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 389, 81-86 (1997).
  25. Tomono, D., et al. First on-site true gamma-ray imaging-spectroscopy of contamination near Fukushima plant. Scientific Reports. 7, 41972 (2017).
  26. Kataoka, J., et al. Ultracompact Compton camera for innovative gamma-ray imaging. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 912, 1-5 (2018).
  27. Wahl, C. G., et al. The Polaris-H imaging spectrometer. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 784, 377-381 (2015).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

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

    Usage Statistics