Techniki Jądrowe w Diagnostyce i Terapii Medycznej

Transkrypt

1 Techniki Jądrowe w Diagnostyce i Terapii Medycznej Wykład 4, 10 kwietnia 2018 Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef@fuw.edu.pl

2 Obrazowanie w medycynie nuklearnej Znacznik- izotop radioaktywny, często 99m Tc Ligand- nośnik (wektor) Radiofarmaceutyk Znacznik + ligand Gamma Kamera

3 GAMMA KAMERA

4 Kamera Gamma DST-XLi

5 Schemat blokowy Kamery Gamma Kryształ + PM (Głowica KG)

6 Jak określić współrzędne x x x x x y x y x y x y y x

7 Budowa kamery Gamma Układ rejestracji promieniowania w Kamerze Gamma

8 Fotopowielacze w Kamerze Gamma PMT 10.IV.2018 TJwDTM - Wykład 4

9 Rola kolimatora w Kamerze Gamma

10 Typy kolimatorów pin-hole Parallel-hole

11 Widma

12 Rola detektora

13 Dodawanie pochłaniania/osłabienia

14 Dane emisyjne: Projekcje aktywności (dr Mikołajczyk PW) Sinogram r r r Projekcja(r,) GE Advance, 2D : 336 kątów r: 281 punktów

15 Rekonstrukcja obrazów SPECT Załóżmy dla prostoty, że rejestrujemy promieniowanie z czterech voxeli o radioaktywnościach odpowiednio A1, A2, A3 i A4. PI - to odpowiednie projekcje natężeń.

16 Filtered Back Projection (Projekcja wsteczna) 1. Generujemy pusty zbiór (macierz) 2. Dodajemy kolejne projekcje (n -projekcji) 3. Odejmujemy sumę z pojedynczej projekcji od każdego elementu 4. Dzielimy poszczególne elementy przez n-1 5. Uzyskujemy macierz aktywności

17 Rekonstrukcja iteracyjna Analytic and iterative reconstruction algorithms in SPECT Philippe P. Bruyant The Journal of Nuclear Medicine; 43(2002) 1343

18 Metoda iteracyjna 1. Zaczynamy od pustej macierzy 2. Z projekcji P1 dzielimy wartości pomiędzy voxele dające przyczynek do projekcji 3. Znajdujemy przybliżenie R1 4. Porównujemy projekcję P2 z P2(R1) i znajdujemy różnice 5. Dodajemy różnice do R1 uzyskując R2 6. Wracamy do punktu 4 z rozwiązaniem R2 i projekcją P3 7. Pętlę 4-6 wykonujemy dla kolejnych rozwiązań i projekcji.

19 Projekcja P1 Projekcje P1 Rekonstrukcja iteracyjna! Pierwsze przybliżenie macierzy Rozw. R1

20 Projekcja P2 Projekcja P2 Co wynika z projekcji R Rozw. R2 Różnice

21 Co wynika z projekcji P3(R2) Projekcja P Projekcja P3 Rozw. R3 5 Różnice

22 Co wynika z projekcji P4(R3) Projekcja P4 Co było? Rozw. R4 5 Projekcja P Różnice Rozwiązanie R4 jest już niezłe!

23 Rekonstrukcja iteracyjna

24 Obrazy z Kamery Gamma

25 Nowotwór tarczycy (GK scan)

26 Skan układu kostnego (SPECT)

27 Skan wątroby i mózgu (SPECT)

28 Jak powstaje obraz PET

29 ( 18 F) (C 6 O 5 FH 11 )

30 Osłabianie fotonów anihilacji e -d1 e -d2 d 1 d 2 Detektor A g 1 g 2 Detektor B D Prawdopodobieństwo detekcji fotonów e -md1, e -md2 Prawdopodobieństwo detekcji koincydencji e -md1 * e -md2 = e -m(d1+d2) = e -md (Dla głowy: 0.2) (Niezależnie od położenia punktu anihilacji na promieniu)

31 Pomiar części pochłoniętej Skan emisyjny g 1 g 2 Skan transmisyjny I 0 g 1 g 2 I=I 0 e -D Skan pusty I 0 g 1 g 2 I 0 Współczynnik korekcyjny: I 0 /I = e D

32 Powody zniekształcenia obrazu: fotony rozproszone Przesunięte koincydencje g Rozpraszanie g

33 Powody zniekształcenia obrazu: koincydencje losowe Koincydencja dwu niepowiązanych fotonów Rozpraszanie

34 Powody zniekształcenia obrazu: osłabianie fotonów Część fotonów jest osłabiana w tkankach Efekt zależy od miejsca emisji

35 PET korekcja osłabiania AC (Attenuation Correction) PET bez AC PET z AC

36 Współczynniki osłabienia dla PET (ACF) Sinogram pusty (I 0 ) Sinogram transmisyjny (I 0 e -md ) = = Sinogram ACF (e md ) Korekcja: Sino. emisyjny * Sino. ACF = Sino. Skorygowany

37 Efekty rekonstrukcji