Gamma-kamera SPECT PET

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Gamma-kamera SPECT PET"

Klaudia Szilágyi
9 évvel ezelőtt
Látták:

1 Gamma-kamera SPECT PET Gamma sugárzás Elektromágneses sugárzás (f>10 19 Hz, E>100keV (1.6*10-14 J), λ<10-12 m) gamma-bomlás (atommag alacsonyabb energiájú állapotba történő átmenetét kísérő foton kibocsátás) - többnyire az α- és a β-bomlást kíséri ionizáló sugárzás Paul Ulrich Villard, francia kémikus-fizikus fedezte fel 1900-ban miközben rádiummal dolgozott 1903-ban Ernest Rutherford nevezte el angol fizikus, kémiai Nobel-díj 1908 ("az elemek bomlásának kutatásáért és a radioaktív anyagok kémiájában elért eredményeiért") atommag által kibocsátott sugárzás röntgen sugárzás:elektronátmenetek által kiváltott sugárzás 1

kíséri ionizáló sugárzás Paul Ulrich Villard, francia kémikus-fizikus fedezte fel 1900-ban miközben rádiummal dolgozott 1903-ban Ernest Rutherford nevezte el

2 γ-sugárzás kölcsönhatása az anyaggal Fotoelektromos hatás foton (E<50keV) + elektron kilökődött elektron Compton effektus (szóródás) foton (E 1 :100 kev-10 MeV) + elektron foton (E 2 <E 1, megváltozott irány) +kilökődöttelektron Párképződés foton (E>1.02MeV=2*0.51MeV) + atommag elektromos mezője elektron-pozitron pár (1.02MeV feletti energia E kinetikus ) γ-sugárzás előállítása α- és β-bomlás kísérője magizomerek alapállapotba jutása Co Ni * Ni 99m Technécium 99 Technécium magizomer: elemek melyeknél az atommagok azonos összetételűek de eltérő energiaállapotúak. 2

51MeV) + atommag elektromos mezője elektron-pozitron pár (1.

3 Hevesy György ( ) vegyész (kémikus) felismerte az izotópok nyomjelző képességét (1913) kémiai Nobel-díj (1943) a radioaktív nyomjelzési technika kidolgozásáért. felfedezte a 72. sorszámú kémiai elemet, a Hafniumot (1922). Radioaktív nyomjelzési technika ha egy vegyület valamelyik atomját annak sugárzó izotópjával helyettesítjük, a kapott "radioaktívan jelzett" anyag kémiailag és biológiailag az eredeti, nem sugárzó vegyülettel azonosan viselkedik. Gamma-kamera Gamma fotonok detektálására alkalmas eszköz (2D leképezés). Gamma sugárzás: (f>10 19 Hz, E>100keV (1.6*10-14 J), f<10-12 m) Szcintigráfia. Gamma sugárzó radioaktív izotópok detektálása. 99m Tc (metastabil Technécium izotóp) nagy energiájú gamma sugárzás kibocsátása felezési idő ~ 6 óra PMT Szcintillációs kristály(nai; CsF; BaF 2 ; Bi 4 Ge 3 O 12 ) Szcintillációs kristály p:piko E:exa kollimátor (latin collimare, colineare: törekedni arra, hogy valami egyenes legyen) 3

Radioaktív nyomjelzési technika ha egy vegyület valamelyik atomját annak sugárzó izotópjával helyettesítjük, a kapott "radioaktívan jelzett" anyag kémiailag és biológiailag az eredeti, nem sugárzó

4 Hátrány: alacsony érzékenység (nagy veszteség a kollimátoron). Rossz térbeli felbontóképesség (1.8 cm / 5 cm (detektortól való távolság)). Előny: relatíve olcsó Gamma-kamera tomē - szeletelni graphē - írni Tomográfia tomos réteg, sík szelet tomogram egy fizikai paraméter értékének a metszeti síkban/rétegben érvényes eloszlása Tomográfiai módszerek: CT, MRI, PET 4

Előny: relatíve olcsó Gamma-kamera tomē - szeletelni graphē - írni Tomográfia tomos réteg,

5 SPECT Single Photon Emisson Computed Tomography Képalkotó eljárás mely a gamma kamera által rögzített, több szögből (360 ) felvett 2D képeket rekonstruálja számítógép segítségével. Eredmény: 3D kép. Szükséges: gamma sugárzó izotóp ( 99m Tc; 123 I; 131 I; 133 Xe). Felvétel ideje ~ perc (javítható többdetektoros rendszerrel) Hátrány: rossz térbeli felbontó képesség (~1cm) Előny: relatíve olcsó és nem invazív Használat: - szívizom funkciójának vizsgálata (CO; MI diagnózisa) - agyi funkció vizsgálata SPECT hátrányai alacsony érzékenység (nagy veszteség a kollimátoron). rossz térbeli felbontó képesség (~1cm) Hosszú lehet a mérési idő (a detektor pozícionálása miatt). Sugárterhelés! gamma sugárzás - égési sebek, daganat, genetikai mutációk 5

Felvétel ideje ~ 15-20 perc (javítható többdetektoros rendszerrel) Hátrány: rossz térbeli felbontó képesség (~1cm) Előny: relatíve olcsó és nem invazív Használat: - szívizom funkciójának

6 PET Pozitron Emissziós Tomográfia Történeti háttér 1973 St. Louis (USA, Missouri) Washington Egyetem Edward J. Hoffman & Michael Phelps üzembe helyezi az első PET készüléket 6

7 Definíció A PET olyan, a nukleáris medicina körébe tartozó tomográfiai, képalkotó eljárás, amely a szervezetben zajló funkcionális folyamatokat képes 3D kép vagy térkép formájában ábrázolni pozitront emittáló izotóppal jelölt jelzőmolekulák eloszlásának vizsgálatán keresztül. - anyagcsere folyamatok kvantitatív mérése! Definíció A PET olyan, a nukleáris medicina körébe tartozó tomográfiai, képalkotó eljárás, amely a szervezetben zajló funkcionális folyamatokat képes 3D kép vagy térkép formájában ábrázolni pozitront emittáló izotóppal jelölt jelzőmolekulák eloszlásának vizsgálatán keresztül. - anyagcsere folyamatok kvantitatív mérése! 7

- anyagcsere folyamatok kvantitatív mérése! - anyagcsere folyamatok kvantitatív mérése! 7

8 pozitron Elemi részecske: olyan részecske, mely tovább nem bontható. szubatomos részecske atommag proton + neutron kvarkok Az elektron ellenanyaga: azonos tömeg (9.1 *10-31 kg) azonos nyugalmi energia (0.51MeV=8.2 *10-14 J) azonos nagyságú de eltérő előjelű töltés (+1.6 *10-19 C) Az első bizonyított ellenanyag ( antimatter ). Chung-Yao Chao (diák a Caltech -en) : először fogott be pozitront elektron-pozitron annihiláció útján. Előállítása: Párképződés pozitron emisszió (β bomlás) Létezését először Paul Dirac vetette fel 1928-ban egyenletei alapján. Carl D. Anderson 1932: elnevezte a pozitront. Felhasználása: PET. Pozitronok keletkezése Párképződés β-bomlás 8

Chung-Yao Chao (diák a Caltech -en) - 1930: először fogott be pozitront elektron-pozitron annihiláció útján.

9 Pozitronok keletkezése I. Párképződés e - foton atommag e + Párképződés előfeltétele, hogy a foton energiája legalább MeV legyen (0.511MeV az elektron nyugalmi tömegéhez rendelhető energiamennyiség.) Gamma sugárzás nagy energiájú fotonok (E>100 kev). Pozitronok keletkezése II. β + sugárzás (magsugárzás) n p + e + ν ( antineutrínó) Cs Ba + e +ν p n+ e + ν ( neutrínó) Na Ne + + e +ν 9

511MeV az elektron nyugalmi tömegéhez rendelhető energiamennyiség.

10 β + bomló anyagok 11 6C 13 7 N 15 8O 18 9 F I Rb izotóp Felezési idő (t 1/2 ) jelzőmolekula Mit mutat ki felhasználás C perc aminosavak aminosavanyagcsere Anyagcsere változások, tumorok N-13 2 perc ammónia vérátáramlás Szívizom életképessége O perc O-15 jelzett gázok F perc Deoxiglükóz (FDG: 18- fluoro-deoxyglukóz) oxigén anyagcsere glükózanyagcsere I nap Tumorok, reziduumok detektálása Rb nap Szívizomszövet vérátáramlásámak megváltozás Oxigén anyagcsere mérése Anyagcsere változás, tumorok Pajzsmirigy vizsgálata Koszorúér betegségek PET feltételei PET készülék (~1milliárd Ft) Ciklotron (részecskegyorsító) az izotópok előállítására (~1milliárd Ft) Onkológiai központ (85-90% onkológiai beteg)?!?!? 10

11 A PET laboratórium egységei Detektor gyűrű PET módszer alapja Koincidencia kör (t<20ns) Szcintillációs kristály CsF- BaF 2 - Bi 4 Ge 3 O 12 - fotoelektron sokszorozó 180 o 0.511MeV Detektor blokk annihiláció 11

12 PET módszer alapja Detektor gyűrű Koincidencia kör (t<20ns) 180 o 0.511MeV Annihiláció!!!!!! Indikációi Onkológia fej és nyaki neopláziák, tüdőtumor, emlőrák, pajzsmirigyrák, nyelőcsőrák, végbélrák,. Kardiológia szívizom életképesség vizsgálata (szívizom infarktuskardiális FDG-PET), myocardiális perfúzió Neuropszichiátria Refrakter epilepszia, dementia, Parkinson-kór, Huntington-chorea 12

13 FDG használata (2-[18F]-fluoro-2-deoxy-D-glucose) FDG szintézis iv beadás detektálás Sejtek anyagcseréjének intenzitása - cukorfelvétel Daganatos sejt fokozott növekedés, alacsony hatékonyság: Membrán glukóz transzporterek fokozott expressziója Glukózanyagcsere enzimeinek fokozott expressziója fokozott FDG felvétel Szívizomsejtek életképességének vizsgálata Központi idegrendszeri sejtek funkciójának megítélése (Parkinson-kór) FDG a daganatok diagnosztikájában Korai felismerés, lokalizáció, kizárás Primer tumor megtalálása Távoli metasztázisok kimutatása Rosszindulatúság fokának megítélése (rosszabb indulat fokozottabb cukorfelhasználás) Rosszindulatú és jóindulatú daganat elkülönítése Elhalt és aktív daganat elkülönítése (terápiás válasz kiértékelése) Stádium besorolás ( staging ) 13

funkciójának megítélése (Parkinson-kór) FDG a daganatok diagnosztikájában Korai felismerés, lokalizáció, kizárás Primer tumor megtalálása Távoli metasztázisok kimutatása Rosszindulatúság fokának

14 PET előnyei és hátrányai metszetképalkotó eljárás (3D) Az élő szervezet működéséről, funkciójáról informál (anyagcserefolyamatok) Korai diagnózis (szerkezeti változás előtt) nem invazív Abszolút egységekben skálázható gyengítési korrekciós faktor (kalibrálás) Gyenge térbeli felbontóképesség (4-6mm) (SPECT-nél jobb) Nem szolgáltat struktúrális információt képfúziós eljárások (PET-CT) drága a telepítés (1+1 milliárd Ft) Drága a vizsgálat ( /vizsgálat) PET Magyarországon Debreceni Orvostudományi Egyetem 1994 január 26. MGC20 ciklotron (ATOMKI) GE4096 teljes test szkenner Budapest, Országos Idegsebészeti Tudományos Intézet május 26. PET-CT 14

szolgáltat struktúrális információt képfúziós eljárások (PET-CT) drága a telepítés (1+1 milliárd Ft) Drága a vizsgálat (800-1200 /vizsgálat) PET Magyarországon

15 Vége! 15

Hasonló dokumentumok

Gamma-kamera SPECT PET

Gamma-kamera SPECT PET 2011.04.17. Gamma sugárzás Elektromágneses sugárzás (f>10 19 Hz, E>~50keV (6.6 10-15 J), λ< 3 10-11 m) gamma-bomlás (atommag alacsonyabb energiájú állapotba történő átmenetét kísérő