Эмиссионная томография с позитронными РФП (ПЭТ). Методы реконструкции изображений в ПЭТ - Медицина реферат

Главная

Медицина
Эмиссионная томография с позитронными РФП (ПЭТ). Методы реконструкции изображений в ПЭТ

История развития позитронной эмиссионной томографии, ее прменение для диагностики заболеваний. Производство ПЭТ-радионуклидов и радиофармапрепаратов. Чувствительность и пространственное разрешение ПЭТ-сканера. Алгоритмы реконструкции ПЭТ-изображений.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»
Курс «Физика радиоизотопной медицины»
Эмиссионная томография с позитронными РФП (ПЭТ). Методы реконструкции изображений в ПЭТ
2. Производство ПЭТ-радионуклидов и РФП
2 .2 Ядерно-химические реакции в мишенях
3.1 Компонента рассеянного излучения
3.2 Счетная характеристика ПЭТ-сканера
4. Чувствительность и пространственное разрешение ПЭТ-сканера
4.6 Позитронная эмиссия и аннигиляция
5. Применение ПЭТ. Алгоритмы реконструкции. Применение коррекций
5.2 Алгоритмы реконструкции ПЭТ-изображений
5.3 Измерение и коррекция ослабления излучения
5.6 ПЭТ-исследования с альтернативными РФП
5.7 Количественный анализ данных ПЭТ
Словарик основных медицинских терминов
Позитронная эмиссионная томография - это диагностическая процедура визуализации пространственно-временного распределения позитронно-излучающего радиофармпрепарата 1 РФП (Радиофармпрепарат) - радиоактивные изотопы или их соединения с различными неорганическими или органическими веществами, предназначенные для медико-биологических исследований, радиоизотопной диагностики и лечения различных заболеваний, главным образом для лучевой терапии злокачественных опухолей. в теле пациента по аннигиляционному излучению. Для визуализации патологических изменений при проведении ПЭТ используются соответствующие биологически активные молекулы, меченые позитронно-излучающими радионуклидами. Эти меченые соединения содержат минимальное количество активного вещества и поэтому не нарушают естественного хода излучаемых биологических процессов. Проведение измерений без нарушения гомеостаза Гомеостаз - (греч. homoios подобный, одинаковый + греч. stasis стояние, неподвижность) способность организма поддерживать функционально значимые переменные в пределах, обеспечивающих его оптимальную жизнедеятельность. - фундаментальный принцип метода ПЭТ.
Неоспоримое преимущество метода ПЭТ заключается в его уникальной чувствительности, примерно на два порядка большей, чем у метода однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ), а также возможности использования позитронно-излучающих изотопов биогенных элементов ( 11 С, 13 N, 15 O) в составе РФП для исследования процессов, характерных для заболевания. Метод ПЭТ, наиболее часто используемый в режиме сканирования всего тела с фтородезоксиглюкозой, меченной 18 F (ФДГ), с применением коррекций на ослабление излучения и шум, стал по клинической значимости эквивалентом сканированию костей в традиционной ядерной медицине. Поглощение ФДГ в опухоли отражает её функциональный статус, а не морфологическую структуру, и позволяет получить дополнительную диагностическую информацию, а в некоторых случаях даже заменить альтернативные морфологические технологии такие, как магниторезонансная томография (МРТ) или рентгеновская компьютерная томография (КТ).
В своем стремлении сделать метод ПЭТ доступным для клиник разного уровня разработчики и производители предлагают ПЭТ-сканеры с различными характеристиками и качеством получаемых ПЭТ-изображений. К ним относятся томографы с конструкцией детекторов в виде сплошного и незамкнутого кольца, гамма-камеры двойного назначения с двумя либо тремя детекторными головками, работающие в режимах совпадений и однофотонного детектирования, а также ПЭТ-сканеры, совмещенные с многосрезовыми КТ-сканерами.
В основу первых конструкторских разработок ПЭТ-сканеров в начале 60-х годов был положен опыт гамма-сцинтиграфии и ОФЭКТ. Первые сканеры были созданы на основе сдвоенных детекторных головок гамма-камер, поворачивающихся на 180° относительно тела пациента, и были предназначены для исследований головного мозга. В этих камерах использовалась методика детектирования совпадений, однако их возможности были ограничены получением лишь двумерных планарных изображений. ПЭТ-сканеры, построенные по простой в исполнении ротационной схеме, были способны вести одновременно сбор информации по многим срезам. Однако временные ограничения, связанные с поворотом гантри на 180°, не позволяли таким ПЭТ-сканерам регистрировать быстропротекающие процессы, что обусловливало их непригодность для проведения динамических ПЭТ-исследований.
В 1976 г. для проведения динамических ПЭТ-исследований была сконструирована камера, состоящая из трех противоположно установленных пар детекторов, образующих шестиугольник, что позволило снизить угол поворота гантри до 60°. При проведении ПЭТ с такой камерой успешно использовался алгоритм реконструкции, названный обратным проецированием фильтрованных проекций, для исследований головного мозга, сердца, печени и костей. В 80-х годах метод ПЭТ уже позволял регистрировать и визуализировать трехмерные распределения РФП в теле человека, а разработанная конструкция со схемой совпадений кристалл- кристалл, стала базисом для разработки первого серийно выпускаемого ПЭТ-сканера ЕСАТ.
Тем не менее, быстродействие многоугольных камер оставалось недостаточным для проведения целого ряда динамических исследований. Поэтому закономерным стал переход к кольцевой схеме ПЭТ, предложенной Phelps в 1983 г. Кольцевая компоновка детекторов была призвана обеспечить максимальную геометрическую эффективность, получение томограмм без механического перемещения детекторов, большую плотность их упаковки и высокое быстродействие.
Долгое время единственным сцинтиллятором, используемым для ПЭТ-детектирования, оставался йодид натрия NaI(Tl), на основе которого и был создан первый ПЭТ-сканер. В начале 80-х были разработаны кристаллы германата висмута Bi 4 Ge 3 O 12 (BGO) и ортосиликата гадолиния - Gd 2 SiO 5 :Ce (GSO). Кристалл BGO доминировал в качестве основного материала для ПЭТ вплоть до 2000 г. В начале 90-х годов стал доступным для применения в ПЭТ- технологии кристалл ортосиликата лютеция Lu 2 SiO 5 :Ce (LSO), но первый ПЭТ-сканер на его основе был создан лишь в 2001 г. Другими важными шагами развития ПЭТ-технологии явились разработки конструкций детекторов в виде блока, состоящего из модулей детектирующих элементов (1984г.), а также в виде криволинейной матрицы из кристаллов GSO, фиксированных на непрерывном световоде (2001 г.).
В 90-х годах появилась возможность совмещения ПЭТ- и КТ- изображений для получения анатомно-физиологической информации. Первый совмещенный ПЭТ/КТ-сканер, предназначенный для проведения клинических исследований, был произведен в 1998 г., а его серийный выпуск начался в 2001 г. В настоящее время доля производимых совмещенных ПЭТ/КТ-сканеров составляет 65% от общего числа всех стандартных ПЭТ-систем, а в будущем ожидается ее рост до 95%.
К основным направлениям развития технических средств ПЭТ за последние 15-20 лет следует отнести:
· расширение порта (отверстия гантри) сканера для перехода от исследований отдельных органов (например, головного мозга) к исследованиям всего тела;
· переход от двумерного (2D) к трехмерному (3D) режиму измерений;
· увеличение количества детектирующих элементов в детекторных сборках;
· совершенствование системной конструкции детекторов;
· увеличение скорости обработки электронных сигналов;
· разработка соответствующей уровню развития ПЭТ компьютерной базы и программного обеспечения;
· разработка новых детекторных материалов.
Результатом такого развития явилось непрерывное улучшение качества получаемых ПЭТ-изображений, что имеет существенное значение для повышения эффективности, в частности, онкологических исследований. При этом усилия разработчиков аппаратуры и программного обеспечения для ПЭТ были направлены на решение главной задачи - повышения точности и надежности метода ПЭТ - путем разработки новых совершённых систем сбора и обработки информации и РФП с повышенной тканеспецифичностью Тканеспецифичность - комплекс факторов, позволяющий регулировать функции только тех органов и систем, которые являются объектом исследования. .
2. Производство ПЭТ-радионуклидов и РФП
Основными источниками получения ПЭТ-радионуклидов для ядерной медицины являются ядерные реакторы ( 64 Сu), радионуклидные генераторы, как вторичные источники ( 62 Cu, 62 Zn, 68 Ga, 82 Rb, 110 In, 134 La), а также ускорители заряженных частиц - циклотроны ( 11 C, 13 N, 15 О, 18 F, 55 Со, 62 Cu, 64 Cu, 62 Zn, 75 Br, 76 Br, 82 Rb, 86 Y, 89 Zr,, 94 m Tc, 110 I, 124 I).
В ядерном реакторе используется реакция деления тяжелых атомов, обогащенных нейтронами (количество нейтронов больше, чем протонов), а освобождающиеся при этом нейтроны в свою очередь используются для поддержания процесса цепной реакции. В колонке радионуклидного генератора, содержащей материнский радионуклид, происходит накопление дочернего ПЭТ-радионуклида, который после промывки колонки физиологическим раствором, выводится в составе образующегося элюата Элюат - продукт, получающийся на выходе (в данном случае генератора). .
Наиболее распространенным способом производства РФП для ПЭТ является бомбардировка нерадиоактивных атомов мишени ускоренными на циклотроне до высоких энергий (10-20 МэВ) частицами - обычно протонами (атомарным водородом) или дейтронами (ядрами дейтерия, состоящими из одного протона и одного нейтрона). Для мишенных веществ используются стабильные элементы с низким эффективным атомным номером Z такие, как 14 N, 16 O, 18 O. Высокоэнергетические частицы необходимы для преодоления электростатических и ядерных сил атомов мишени и инициирования ядерных реакций синтеза ПЭТ-радионуклидов.
Период полураспада большинства ПЭТ-радионуклидов невелик (2-110 мин), что, как правило, делает невозможным доставку РФП на их основе из мест производства, удаленных от клинических ПЭТ-отделений, на значительные расстояния. В такой ситуации для успешного использования, в частности, 15 О, 13 N и 11 С ускоритель должен размещаться близко к ПЭТ-сканеру, т.е. на территории самой клиники, в то время как 18 F может доставляться туда в виде уже приготовленных радиофармпрепаратов из не слишком отдаленных мест их производства. В настоящее время основной акцент делается на организацию в крупных городах ПЭТ-центров, включающих в себя помимо ПЭТ-сканера также циклотронно-радиохимический комплекс для производства позитронно-излучающих радионуклидов и синтеза РФП с контролем их качества. Такой комплекс содержит также системы компьютерного управления, радиационной безопасности и мониторинга. Отделения ПЭТ в клиниках, не имеющих своего циклотрона, получают РФП из таких ПЭТ-центров, либо используют генераторы 82 Rb, 68 Ga и 62 Cu для собственного производства РФП для ПЭТ.
Существуют два типа циклотронов, почти идентичных по конструкции, но работающих на положительных либо отрицательных ионах. Одно из немногих отличий этих двух типов состоит в том, что положительные ионы в циклотроне циркулируют в направлении, противоположном направлению движения отрицательных ионов, при действии на них магнитного поля одного и того же направления.
Циклотрон состоит из четырех основных частей: ионного источника, основного магнита, высоковольтной радиочастотной ускорительной системы, а также системы вывода пучка ионов из циклотрона.
Ионный источник используется для получения ионов с их последующим ускорением. Для проведения реакций используется газообразный водород, либо дейтерий. Ионный источник (И) располагается в центре циклотрона, как это показано на рис. 1. Поток газа (2-10 мл/мин) низкого давления поступает в камеру источника, расположенную между двумя танталовыми катодами, к которым приложено отрицательное высоковольтное напряжение (1-3 кВ). Электроны, вылетающие из катодов и удерживаемые полем основного магнита, вызывают появление плазмы. Отрицательные или положительные ионы (например, Н + либо Н - ) вытягиваются из узкой вертикальной щели в источнике под действием сил электрического притяжения дуанта (Д) - одного из двух (ближайшего) полукруглых полых медных электродов. К дуантам прикладывается переменное напряжение в несколько десятков киловольт от альтернативного источника в диапазоне радиочастот 16-25 МГц, приводящее к возникновению в щели между дуантами ускоряющего электрического поля.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Дуанты находятся внутри вакуумной камеры между полюсами главного электромагнита, создающего в центре полюсов диаметром 50 - 80 см магнитное поле с магнитной индукцией В=1,2-2 Тл, направленное перпендикулярно плоскости дуантов (рис.1). В циклотроне происходит ступенчатое ускорение ионов. Так, частица, попадая в щель между дуантами, ускоряется электрическим полем и влетает внутрь одного из них. Внутри дуанта она не испытывает на себе воздействие электрического поля, а подвергается лишь действию магнитного поля. На заряженную частицу, двигающуюся в магнитном поле со скоростью х перпендикулярно вектору В, действует постоянная по модулю сила Лоренца F L :
Эта сила, направленная перпендикулярно к траектории частицы с массой m, создает центростремительное ускорение. Описав полуокружность радиуса R, определяемого как:
частица вновь попадает в щель между дуантами. К этому моменту при совпадении частоты генератора щ с циклотронной частотой щ C , определяемой по формуле:
электрическое поле меняет направление на обратное, и ион получает повторное ускорение, увеличивая свою скорость х. В результате во втором дуанте частица будет двигаться по окружности большего радиуса R согласно формуле (2). Так как время, затрачиваемое частицей на один полный оборот (Т), равно:
и не зависит от его энергии, то при следующем прохождении щели фаза напряжения опять изменится на р и опять произойдет ускорение иона и т.д. Максимальная энергия ионов (Е макс ), достижимая в циклотроне с индукцией В, определяется выражением:
Так, например, для типичных средних параметров протонного ускорителя Q/m = 0,96?10 8 Кл/кг, В = 1 Тл, R = 0,5 м величина Е ма кс = 12 МэВ. При такой величине Е макс и пиковом значении прикладываемого напряжения к дуантам 50 кВ частицы совершают 240 оборотов за весь цикл ускорения.
Система вывода пучка отличается в циклотронах с разными типами ионов. Так, для положительных ионов электростатическое отклоняющее устройство (дефлектор) поддерживается при напряжении в диапазоне от -30 кВ до -50 кВ и используется для притяжения частиц с самой удаленной от центра орбиты. При пересечении траектории частицы с областью пониженного магнитного поля на периферии полюса главного магнита радиус орбиты резко возрастает и ионы покидают область дуанта, направляясь к мишени для инициирования ядерной реакции. В циклотроне с отрицательными ионами используется тонкая углеродная фольга (толщиной 2,5-5 мкм), устанавливаемая на пути циркулирующего пучка. Отрицательный ион, проходя через эту фольгу, теряет два электрона, приобретая положительный заряд, и под действием сил магнитного поля изменяет направление своего движения на противоположное. Располагая фольгу на разных радиусах, можно регулировать максимальную энергию выводимых частиц согласно формуле (5). Следует отметить, что циклотрон на отрицательных ионах обладает преимуществами, заключающимися в простоте системы вывода пучка, снижении активации внутренних компонент циклотрона и возможности одновременного облучения сразу нескольких мишеней.
2.2 Ядерно-химические реакции в мишенях
Сила тока в пучке ускоренных ионов на выходе медицинского циклотрона составляет 80-100 мкА. Традиционные мишени с тонкими металлическими фольгами, которые содержат мишенное вещество (природного изотопного состава или изотопно-обогащенное) не могут противостоять таким значительным токам. Обычно газовые мишени работают при токах 10-40 мкА, а жидкие - 10-25 мкА, т.е. циклотронный пучок превышает технические возможности мишеней. Мишени могут располагаться как на внешней стороне циклотрона, так и на конце внешней линии транспортировки пучка, показанной на рис. 2.
Рис. 2. Внешняя линия транспортировки ионного пучка циклотрона
При бомбардировке мишенного вещества пучком ионов в результате ядерных реакций образуются дочерние ядра, которые получают энергию отдачи 1-4 МэВ, намного превышающую энергию связи атомов в молекуле и электронов в атоме. Вылетающие высокоионизованные дочерние частицы при замедлении постепенно теряют энергию и приобретают электроны в результате столкновений с другими молекулами. При снижении энергии до 10 эВ становится возможным протекание химических реакций, приводящих к образованию неустойчивых продуктов - ионов и свободных радикалов. При торможении атомов отдачи до энергий 0,1 эВ возможно образование переходных комплексов и последующее мономолекулярное разложение по каналам реакций с наибольшим тепловым эффектом. В конечном итоге радионуклиды в мишенях циклотрона стабилизируются в очень немногочисленных химических формах, часть из которых приводится ниже.
Одним из основных параметров качества многих РФП для ПЭТ является мольная активность (Ки/моль или МБк/моль). Величина мольной активности определяется природой метки, составом облучаемой смеси и изотопным разбавлением в процессе синтеза и/или наработки радионуклида.
Получение l 8 F осуществляется по двум реакциям:
? 20 Ne(d,б) 18 F - мишень наполняется смесью неона с добавкой 0,1-0,2 % фтора, что в зависимости от содержания фтора в мишени определяет мольную активность образующегося при облучении [ 1 8 F] F 2 , лежащую в диапазоне 1-10 мКи/мкмоль;
? 18 О(p,n) 18 F - фторид (носитель) не добавляется в облучаемый материал (обогащенную 18 О воду), но в зависимости от его наличия в качестве естественной примеси позволяет получать [ 18 F] F с мольной активностью 0,3-140 Ки/мкмоль.
Для получения 11 С чаще всего используется реакция 14 N(p,б) 11 С. В качестве материала мишени используют азот высокой частоты, либо его смесь с кислородом. Образующийся 11 С стабилизируется в виде [ 11 С]СО и [ 11 С]СО 2 . При этом относительный выход последнего возрастает с уменьшением концентрации кислорода в мишени и при увеличении дозы облучения. Мольная активность резко увеличивается при использовании азота высокой частоты вместо азотнокислородных смесей. Однако не удается получать соединения, меченные 11 C, разбавленные нерадиоактивным продуктом менее, чем в 2000 раз (4,5 Ки/мкмоль). При получении 1 1 С РФП в виде 11 СО 2 одним из важнейших источников разбавления на стадии синтеза являются молекулы 12 СО 2 и 1 3 СО 2 , содержащиеся в растворителе, в котором проводится улавливание этого газа.
В процессе синтеза [ 13 N]NH 3 носитель обычно не добавляется, однако ввиду присутствия следов азотистых соединений в облучаемом материале продукт содержит некоторое его количество, которое и обусловливает мольную активность порядка 50 Ки/мкмоль.
Одним из методов получения 1 6 О является облучение дейтронами газовой смеси азота и кислорода, в которой мольная доля последнего составляет 0,2-4 %. Образующийся 1 5 О стабилизируется в форме [ 15 О]О 2 .
Короткий период полураспада ПЭТ-радионуклидов обусловливает необходимость получения высоких начальных активностей. Активности, получаемые к концу времени облучения мишени на циклотроне (А ЕО В ), зависят от продолжительности процесса облучения (t), конструкционных особенностей мишени, тока бомбардирующих частиц и поперечного сечения ядерной реакции (у), зависящей от их энергии. Величина А ЕОВ может быть рассчитана по формуле:
где:Ф 0 - поток попавших на мишень частиц за время;
n - число ядер изотопа, вступающего в реакцию в единице объема мишени;
л - постоянная распада дочернего изотопа.
На практике измеряется не поток заряженных частиц, а ток бомбардирующих частиц (I). Поэтому для расчета величины А ЕОВ пользуются другой формулой:
где ток I выражен в мкА, у - в см 2 , л - в c -1 , t - в с, l-в см, n-в см -3 .
Величиной, характеризующей эффективность работы мишени циклотрона, является выход продукта при насыщении (Y), т.е. радиоактивность радионуклида (А нас ), образующаяся при облучении мишени током частиц 1 мкА в течение времени, необходимого для установления равновесия между процессами образования и распада радионуклида. Для определения величины Y измеряют активность извлекаемого из мишени материала после его облучения, а также средний ток бомбардирующих частиц. Расчет величины Y проводят по формуле:
Современные циклотроны и мишенные устройства дают возможность получать до 2 Ки [ 11 С]СO 2 при токе пучка протонов 45 мкА в течение 0,5 часа, до 0,8 Ки [ 15 O]O 2 при токе дейтронов 40 мкА в течение 6 мин и до 3 Ки [ 18 F]F - при токе пучка протонов 40 мкА.
Из-за короткого периода полураспада ПЭТ-радионуклидов следует минимизировать продолжительность синтеза РФП, что достигается максимальной автоматизацией этого процесса путем использования как роботов, так и замкнутых систем - радиохимических модулей синтеза РФП. По первой технологии транспорт реагентов осуществляется при помощи шприцов или пипеток, захватываемых дистанционно-управляемыми манипуляторами, а по второй - все функциональные операции выполняются единой вакуумноплотной коммуникационной системой - модулем синтеза, содержащим нагреватели, экстракторы, фильтры и т.д. и осуществляющим транспортировку реагентов и растворителей путем «передавливания» газов и/или вакуумным «отсосом». Такие технологии в совокупности с программным и приборным обеспечением, а также входным контролем качества реагентов гарантируют высокую воспроизводимость результатов синтеза РФП при минимальном участии в нем персонала.
Выделение радионуклидов, получение меченных ими предшественников и синтез на их основе РФП производят в защитной горячей камере или в мини-боксе. В мини-боксе все операции проводятся в условиях стерильности с помощью полностью автоматизированного радиохимического модуля синтеза. В горячей камере синтез проводится в режиме дистанционного управления с полной или частичной автоматизацией.
Для получения каждого РФП используется свой радиохимический модуль. В то же время для однотипных реакций, например, 11 С-метилирования или 18 F-фторирования по механизму нуклеофильного замещения возможно использование универсальных программно-перестраиваемых автоматизированных радиохимических модулей. Модули позволяют осуществлять контроль синтеза РФП в течение всех технологических операций, а некоторые из них комплектуются аналитическим оборудованием, позволяющим проводить контроль качества получаемых РФП.
Особенностью роботизированных технологий по сравнению с радиохимическими модулями синтеза является возможность проведения синтеза различных РФП на одном и том же оборудовании. Кроме того, сочетание прецизионной Прец и зионность - степень близости друг к другу независимых результатов измерений, полученных в конкретных установленных условиях. Прецизионность зависит только от случайных факторов и не связана с истинным значением или принятым опорным значением. механики и компьютерного управления делают робот идеальным инструментом для разработки методов синтеза новых РФП при минимальном профессиональном облучении персонала.
По окончании синтеза РФП производят отбор проб препарата для проведения контроля его качества (активности, удельной активности, радионуклидной, радиохимической и химической чистоты, подлинности РФП, а также теста на присутствие эндотоксинов Эндотоксины - бактериальные токсические вещества, которые представляют собой структурные компоненты определённых бактерий и высвобождаются только при лизисе (распаде) бактериальной клетки. Это отличает эндотоксины от экзотоксинов, растворимых соединений, секретируемых живой бактериальной клеткой. ). Полный микробиологический контроль и некоторые методики химического анализа имеют значительную продолжительность, превышающую период полураспада ПЭТ-радионуклидов. Поэтому эти виды контроля проводят не в каждом цикле облучения-наработки РФП, а лишь перед началом очередной серии производства, после каждой остановки производства, а также при смене исходных веществ, растворов и элементов оборудования.
Радионуклидную чистоту РФП определяют как отношение активности продукта к общей активности, измеряемой в пробе препарата с использованием метода радиотонкослойной хроматографии. Методы газовой и жидкостной хроматографии используются для определения подлинности РФП. При некоторых ограничениях возможно также использование тех же методов для определения радиохимической чистоты РФП, имеющих преимущество перед методом радиотонкослойной хроматографии в быстроте и селективности разделения компонентов. Подлинность препарата по радионуклиду и радионуклидную чистоту устанавливают также при помощи гамма-спектрометра с германиевым детектором.
Основным методом стерилизации препаратов для ПЭТ является пропускание готового раствора РФП через стерилизующие фильтры с диаметром пор 0,22 мкм в стерильные флаконы, гарантирующее очистку РФП от микроорганизмов. К моменту инъекции РФП врачу передают сертификат (результаты анализа) РФП. Контроль стерильности и апирогенности Апирогенность - отсутствие в инъекционных растворах продуктов метаболизма микроорганизмов - так называемых пирогенных веществ, или пирогенов. радиофармпрепаратов для ПЭТ является одним из важнейших условий их применения. Методы контроля на стерильность и апирогенность в РФ регулируются Государственной Фармакопеей Государственная Фармакопея - сборник официальных документов (свод стандартов и положений), устанавливающих нормы качества лекарственного сырья - медицинских субстанций, вспомогательных веществ, диагностических и лекарственных средств и изготовленных из них препаратов. .
При наработке значительных активностей ПЭТ-радионуклидов образуются большие потоки бета-частиц или гамма-излучения. Преимущество производства ПЭТ-радионуклидов на циклотроне состоит в том, что при его остановке эмиссия основной части радиации прекращается. Остаточное излучение исходит только от активированных компонентов ускорителя и от уже произведенных ПЭТ-радионуклидов.
При распаде ПЭТ-радионуклидов и последующей аннигиляции позитронов испускаются фотоны с энергией 511 кэВ, от которых легко защититься свинцом (слой половинного ослабления равен 4 мм). Активируемые в циклотроне материалы имеют более продолжительные периоды полураспада - вплоть до года ( 65 Zn, 109 Cd и др.), поэтому для работы с циклотроном необходима радиационная защита. Для ее обеспечения существуют два способа:
§ помещение циклотрона в бетонный каньон с толстыми стенами;
§ изготовление циклотрона в комплекте с собственной автономной защитой.
Чем выше энергия ускоренных частиц, тем толще должна быть защита. Каньон циклотрона обычно обеспечивает хороший доступ ко всем его компонентам. С другой, стороны собственная защита циклотрона имеет несколько меньшую стоимость, ее легче устанавливать, она занимает меньше места, однако при ее наличии доступ к мишени и к компонентам циклотрона оказывается затрудненным. Собственная защита включает такие материалы как железо, свинец, вода, борированный полиэтилен. При снятии защиты с циклотрона, например, для его технического обслуживания, может возникать значительная радиационная опасность для обслуживающего персонала от активированных нейтронами компонент циклотрона.
Защита циклотрона должна обеспечивать экспозиционную дозу не более 1-2 мР/час на внешней стороне защиты. Во время работы циклотрона не должно быть людей в каньоне, но они могут присутствовать там при работе с системой защиты, при ремонте циклотрона и т.д. Для непрерывного мониторинга среды используются приборы радиационного контроля с динамическим диапазоном 0,01-100000 мР/час Мониторинг активности, выводимой в окружающую среду во время радионуклидного производства, осуществляется с помощью чувствительных сцинтилляционных радиометров на основе NaI(Tl).
Типичная величина экспозиционной мощности дозы в каньоне при работе циклотрона (протоны с энергией 17 МэВ, 20 мкА, мишень 18 О-вода) составляет приблизительно 10 Р/час, в то время как на мишенях при работе с пучком в течение 24 часов эта величина лежит в диапазоне 0,2-1 Р/час.
Синтез РФП сопряжен с использованием начальных активностей ПЭТ-радионуклидов, достигающих нескольких Ки, что приводит к необходимости защиты персонала от облучения. Ввиду высокой проникающей способности аннигиляционного излучения все технологические операции по радиохимии производятся в замкнутом, как правило, небольшом пространстве свинцовых тяжелых боксов, что обусловливает жесткие требования к компоновке элементов технологической схемы.
Позитроны (в + ) испускаются при распаде и переходе в устойчивое состояние дефицитных по нейтронам атомов таких, как 1 1 С, 13 N, 15 O, 18 F, вводимых пациенту в составе РФП. Проходя короткое расстояние (до нескольких мм) в тканях тела, они теряют кинетическую энергию (Е кин ) вследствие кулоновских взаимодействий и ионизации. При значениях Е кин , близких к нулю, позитроны взаимодействуют с электронами вещества (в - ) и аннигилируют с испусканием двух аннигиляционных фотонов. Энергия каждого из них составляет 511 кэВ. Почти одновременное измерение двух противоположно разлетающихся аннигиляционных фотонов называется детектированием истинных совпадений, которое и создает основу для регистрации проекционных данных ПЭТ-сканером. Такая регистрация сигнала двумя противоположно установленными детекторами означает, что точка аннигиляции находится на соединяющей их линии. Положение линии фиксируется детекторами, а координата точки на линии остается неизвестной. Однако регистрация нескольких подобных линий, проходящих через эту точку, позволяет установить ее точные координаты. Из-за малой длины пробега позитрон практически не имеет шансов покинуть тело пациента, и его аннигиляция с электроном обеспечивает единственный механизм детектирования концентрации активности в теле пациента.
Детектирующие элементы соединяются в сборки и модули с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ) для генерации электрического импульса, пропорционального энергии падающего фотона. Регистрируемые импульсы, попадающие в выбранное энергетическое окно с центром 511 кэВ, используются для выделения фотонов этой энергии от рассеянных фотонов с более низкой энергией.
Рис. 3. Графическое представление истинных совпадений (А), рассеянного излучения (B) случайных совпадений (С).
Параллельно сигнал
Эмиссионная томография с позитронными РФП (ПЭТ). Методы реконструкции изображений в ПЭТ реферат. Медицина.
Курсовая работа по теме Лингвистические особенности наименования блюд
11 Сынып Эссе Тақырыптары
Дипломная Работа На Тему Бизнес-План Горнолыжного Курорта
Курсовая работа по теме Имущество предприятия и анализ эффективности его использования
Дипломная работа по теме Практическое формирование политики положительного имиджа отечественных и зарубежных коммерческих банков
Реферат: Средства массовой информации 4
Курсовая Работа На Тему Приемы Перевода Эллиптических Конструкций На Приеме Англоязычной Прозы
Мастер И Маргарита Декабрьское Сочинение 2022
Диссертация Медицинские Учреждения
Дипломная работа по теме Кастрация молодых хрячков
Курсовая работа: Подростковый алкоголизм глазами родителей
Реферат: Проблемы управления жилищной сферы города Тюмени
Егэ Направления Итогового Сочинения 2022
Контрольная работа: Психодиагностика и психокоррекция
Дипломная работа по теме Устройство для регистрации ночной остановки дыхания
Реферат: Норма, образец в русской культуре второй половины XVIII века
Дипломная работа по теме Порядок роботи персоналу з конфіденційними документами
Зачем Человеку Нужна Семья Сочинение
Билеты: ЕГЭ по физике 2022 Спецификация
Курсовая работа по теме Английские фразеологические единицы, связанные с погодой
Место криминалистики в проведении следствия - Государство и право контрольная работа
Влияние колониального фактора на Дальневосточную историю Франции - История и исторические личности реферат
До и послеродовая гимнастика для женщин - Медицина реферат