Исследование характеристик гамма томографа

Министерство образования и науки Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный университет
Национальный проект «Образование»
Методические указания к лабораторной работе на тему:
“Исследование характеристик гамма томографа”
Выполнено в рамках проекта
Инновационная образовательная среда в классическом университете
Санкт-Петербург
2006
УДК 620.179
Исследование характеристик гамма томографа: Методические
указания/ Сидоров А.В., Новиков В.Л., Арлычев М.А., Котина Е.Д.,
Овсянников Д.А. — СПб.: СПБГУ, 2006. — 22 с.
.
Данные методические указания разработаны к лабораторной работе “Исследование
характеристик гамма томографа” в рамках курса «Физико-технические основы ядерной
медицины». К лабораторной работе прилагается компьютерная программа обработки
экспериментальных данных, позволяющая определять основные характеристики гамматомографа, такие как, собственное пространственное разрешение, неоднородность,
нелинейность, энергетическое разрешение. Методические указания могут быть полезны
студентам физико-математических специальностей вузов, студентам радиологам, а также
специалистам в области математического и компьютерного моделирования, специалистам в
области ядерной медицины.
УДК
620.179
Работа выполнена в рамках проекта
«Инновационная образовательная среда в классическом университете»
Национального проекта «Образование»
© Санкт-Петербургский государственный университет, 2006
© Сидоров А.В., Новиков В.Л., Арлычев М.А., Котина Е.Д., Овсянников Д.А., 2006
2
Содержание
1. Введение…………………………………………………………………………4
2. Устройство и принцип работы гамма-томографа……………………………..5
3. Постановка задачи……………………………………………………………..16
4. Содержание отчёта…………………………………………………………….21
5. Литература……………………………………………………………………...22
3
1. Введение.
Радиоизотопная
диагностика
получила
в
настоящее
время
широкое
распространение. Область её применения - это диагностика различных заболеваний
сердца, онкологических, неврологических, а также других заболеваний связанных с
нарушением метаболических процессов.
В процессе диагностики пациенту вводят радиофармацевтический препарат, то
есть радиоактивный изотоп, связанный с биологически активным препаратом
(например, лекарственным средством). Препарат накапливается в исследуемом органе,
а испускаемое изотопами излучение регистрируется. По регистрируемому излучению
определяют распределение радионуклида в теле пациента, а значит и связанного с ним
радиофармацевтического препарата. Распределение введенного соединения зависит от
протекающих в органе метаболических процессов, что позволяет диагностировать
нарушения биохимических функций органа.
Другие методы исследований, такие как: ультразвуковая диагностика,
рентгеновская
компьютерная
томография,
ядерно-магнитный
резонанс,
дают
информацию лишь о структуре органа, этого бывает недостаточно для диагностики
некоторых заболеваний. Например, при болезни Альцгеймера нарушения наблюдаются
только на микроскопическом уровне, а при онкологических заболеваниях важна
скорость обмена веществ, она дает информацию о том, является ли ткань
злокачественной.
Диагностическое оборудование, используемое в радиоизотопной диагностике,
это сложные и дорогостоящие комплексы, которые включают в себя позиционночувствительную систему детектирования, системы накопления данных и обработки
изображений. В настоящее время наибольшее распространение получили такие
комплексы,
как
однофотонные
эмиссионные
гамма-томографы
и
позитронно
эмиссионные томографы.
В однофотонной эмиссионной гамма-томографии, в качестве радиоактивной
метки, чаще используются моноэнергетические гамма-излучатели, то есть нуклиды,
имеющие одну гамма линию или сложный спектр при преимущественном излучении
квантов одной энергии (например
гамма-томограф
позволяет
99m
Tc,
измерять
201
Tl,
131
I). Однофотонный эмиссионный
двумерные
4
проекции
распределения
радиофармацевтического препарата в теле человека. По набору проекций измеренных
под различными углами гамма-томограф позволяет реконструировать трехмерные
распределения введенного препарата.
Альтернативой
однофотонной
эмиссионной
гамма-томографии
является
позитронная эмиссионная томография. В качестве радиоактивной метки используются
изотопы испускающие позитроны. Обычно используемые изотопы это
13
18
F,
11
C,
15
O,
N, Применение данных изотопов связано с тем, что эти элементы легко встроить в
биологически активные вещества. Например 18F-фтордиоксиглюкоза –аналог сахарозы,
показывает метаболическую активность, 15O-вода, позволяет определить кровоток, 18Fдопамин-
разновидность
нейромедиаторов,
используется
для
диагностики
неврологических заболеваний.
Детектирующая система позитронно эмиссионного томографа представляет
собой несколько колец элементарных детекторов работающих на совпадение. Если два
элементарных детектора одновременно зарегистрировали кванты аннигиляционного
излучения, то это означает, что на линии соединяющей детекторы произошла
аннигиляция позитрона с электроном среды. Такой метод регистрации излучения
позволяет получить лучшее пространственное разрешение по сравнению с гамматомографами.
Наличие
нескольких
чувствительность установки и
колец
детекторов
позволяет
увеличить
уменьшить дозовую нагрузку на пациента. К
недостаткам позитронного эмиссионного томографа следует отнести высокую
стоимость - цена таких установок в несколько раз выше, чем у самых дорогих
однофотонных гамма-томографов.
5