Gamma-kamera SPECT PET



Hasonló dokumentumok
Gamma sugárzás. Gamma-kamera SPECT PET. Tömeg-energia ekvivalencia. Nukleáris medicína. γ-sugárzás előállítása. γ-sugárzás kölcsönhatása az anyaggal

Gamma-kamera SPECT PET

A Nukleáris Medicina alapjai

Biofizika és orvostechnika alapjai

4. A nukleá ris mediciná fizikái álápjái

Gamma kamera, SPECT, PET. Készítette: Szatmári Dávid PTE ÁOK, Biofizikai Intézet, március 1.

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

PET Pozitronemissziós tomográfia

Az izotópdiagnosztika fizikai alapjai

Izotópok. Izotópok. diagnosztikai alkalmazásai. diagnosztikai alkalmazásai. Képalkotó eljárásokkal nyerhető információ

8. AZ ATOMMAG FIZIKÁJA

Izotópok. diagnosztikai alkalmazásai 2. Az izotóp kiválasztásának szempontjai. hf > 50 kev. α β γ. Maximáljuk a nyerhető információt.

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Radioaktív sugárzások az orvosi gyakorlatban. Az ionizáló sugárzások biológiai hatása. A sugárhatás osztályozása. A sugárhatás osztályozása

Klinikai Központ Elnök. A Semmelweis Egyetem K l i n i k a i K ö z p o n t E l n ö k é n e k 1/2017. (I.30.) számú U T A S Í T Á S A

Radioaktív sugárzások az orvosi gyakorlatban. Az ionizáló sugárzások biológiai hatása. A sugárhatás osztályozása. A sugárhatás osztályozása

minipet labor Klinikai PET-CT

Magsugárzások, Radioaktív izotópok. Az atom alkotórészei. Az atom felépítése. A radioaktivitás : energia kibocsátása

A nukleáris medicina alapjai: Biofizika és alapelvek. Zámbó Katalin Nukleáris Medicina Intézet

Izotópok. diagnosztikai alkalmazásai. Képalkotó eljárásokkal nyerhető információ. Izotópdiagnosztikai eljárás lépései

Röntgendiagnosztika és CT

FIZIKA. Atommag fizika

Képrekonstrukció 5. előadás

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 4. (e) Kvantummechanika. Utolsó módosítás: december 3. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Dr. Vincze Árpád

PROMPT- ÉS KÉSŐ-GAMMA NEUTRONAKTIVÁCIÓS ANALÍZIS A GEOKÉMIÁBAN I. rész

Radioaktív nyomjelzés analitikai kémiai alkalmazásai

Tantárgy neve. Környezetfizika. Meghirdetés féléve 6 Kreditpont 2 Összóraszám (elm+gyak) 2+0

Izotópos méréstechnika, alkalmazási lehetőségek

FIZIKA. Radioaktív sugárzás

-A radioaktivitás a nem stabil (úgynevezett radioaktív) atommagok bomlásának folyamata. -Nagyenergiájú ionizáló sugárzást kelt Az elnevezés: - radio

Nukleáris medicinai technikák alapjai: Gamma- kamera, SPECT, PET

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

A pozitron emissziós tomográfia (PET) egészségügyi technológiai elemzése

Sugárvédelem kurzus fogorvostanhallgatók számra. Töltött részecskék elnyelődése. Sugárzások és anyag kölcsönhatása. A sugárzások elnyelődése

Képalkotó diagnosztikai eljárások. Krasznai Zoltán. DEOEC Biofizikai és Sejtbiológiai Intézete

Radiometrikus kutatómódszer. Összeállította: dr. Pethő Gábor, dr. Vass Péter

FIZIKA. Sugárzunk az elégedettségtől! (Atomfizika) Dr. Seres István

Az atom felépítése Alapfogalmak

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)


Rekonstrukciós eljárások. Orvosi képdiagnosztika 2017 ősz

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens.

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Modern fizika vegyes tesztek

Magfizika tesztek. 1. Melyik részecske nem tartozik a nukleonok közé? a) elektron b) proton c) neutron d) egyik sem

A sugárzás és az anyag kölcsönhatása. A béta-sugárzás és anyag kölcsönhatása

Röntgendiagnosztika és CT

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei. Konzultáció: minden hétfőn 15 órakor. 1. Fizikai történések

Az atom szerkezete. Az eltérülés ritka de nagymértékű. Thomson puding atom-modellje nem lehet helyes.

Izotópok. diagnosztikai alkalmazásai. Képalkotó eljárásokkal nyerhető információ. Izotópdiagnosztikai eljárás lépései

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei

Compton-effektus. Zsigmond Anna. jegyzıkönyv. Fizika BSc III.

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

Az ionizáló sugárzások előállítása és alkalmazása

Radiokémia vegyész MSc radiokémia szakirány Kónya József, M. Nagy Noémi: Izotópia I és II. Debreceni Egyetemi Kiadó, 2007, 2008.

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Radiometrikus módszer. Összeállította: dr. Pethő Gábor, dr. Vass Péter

Az atommag összetétele, radioaktivitás

RADIOAKTIVITÁS, SUGÁRZÁSMÉRÉS

A gamma-sugárzás kölcsönhatásai

Az elektromágneses hullámok

Az expanziós ködkamra

Általános Kémia, BMEVESAA101

Tamás Ferenc: Természetes radioaktivitás és hatásai

Röntgendiagnosztikai alapok

Bővített fokozatú SUGÁRVÉDELMI TANFOLYAM

Úton az elemi részecskék felé. Atommag és részecskefizika 2. előadás február 16.

1. Az izotópdiagnosztika fizikai alapjai

Röntgen-gamma spektrometria

3. GAMMA-SUGÁRZÁS ENERGIÁJÁNAK MÉRÉSE GAMMA-SPEKTROMETRIAI MÓDSZERREL

Biofizika tesztkérdések

A sugárzások a rajz síkjára merőleges mágneses téren haladnak át γ α

A GYULLADÁSOS BÉLBETEGEK EURÓPAI NAPJA május 23. szombat Petıfi Sándor Mővelıdési Ház (1103 Budapest, Kada u )

Általános Kémia, BMEVESAA101 Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár. Az anyag Készítette: Dr. Csonka Gábor egyetemi tanár,

IDTÁLLÓ GONDOLATOK MOTTÓK NAGY TERMÉSZET TUDÓSOK BÖLCS GONDOLATAIBÓL A TUDOMÁNY ÉS A MINDEN NAPI ÉLET VONAKOZÁSÁBAN

Radioaktivitás és mikrorészecskék felfedezése

1. Az ionizáló sugárzások és az anyag kölcsönhatása

Modern Fizika Labor. 21. PET (Pozitron Annihiláció vizsgálata) Fizika BSc. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: nov. 15.

Radioaktív nyomjelzés analitikai kémiai alkalmazásai

A sötét anyag nyomában. Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen

Az ionizáló sugárzások fajtái, forrásai

Drug design Képalkotó eljárások a gyógyszerkutatásban Dr. Kengyel András GK, SPECT, PET, fmri, UH, CT, MRI Doppler UH

Atomfizikai összefoglaló: radioaktív bomlás. Varga József. Debreceni Egyetem OEC Nukleáris Medicina Intézet Kötési energia (MeV) Tömegszám

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

JÁTSSZUNK RÉSZECSKEFIZIKÁT!

Sugárzások és anyag kölcsönhatása

Megmérjük a láthatatlant

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Párhuzamok: legerjedés Párhuzamok: energia átadása

STABIL IZOTÓPOK FELHASZNÁLÁSA

Országos Onkológiai Intézet, Sugárterápiás Centrum 2. Országos Onkológiai Intézet, Nukleáris Medicina Osztály 4

Abszolút és relatív aktivitás mérése

Sugárzás kölcsönhatása az anyaggal 1. Fény kölcsönhatása az anyaggal. 2. Ionizáló sugárzás kölcsönhatása az anyaggal KAD

NUKLEÁRIS MEDICINA (klinikai molekuláris képalkotás és molekuláris alapú sugárterápia)

Pozitron emittáló izotópok. [18F]FDG előállítása. Általunk használt izotópok. Magreakció: Dual Beam 18F. Felezési idő (min) 109,7

PET VIZSGÁLAT HATÁSÁRA A BETEG KÖRÜL KIALAKULÓ SUGÁRZÁSI TÉR MÉRÉSE

Átírás:

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 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 atommag által kibocsátott sugárzás röntgen sugárzás:elektronátmenetek által kiváltott sugárzás 1

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) + kilökődött elektron Párképződés foton (E>1.02MeV=2*0.51MeV) + atommag elektromos mezője elektron-pozitron pár (1.02MeV feletti energia E kinetikus ) Tömeg-energia ekvivalencia E=mc 2 (Albert Einstein 1905) elektron, pozitron: 9.1 10-31 kg * (3 10 8 m/s) 2 = 8.2 10-14 J = 511179.4 ev = 0.51 MeV párképződés: E foton >1.02MeV e - + e + + E kinetikus E kinetikus = E foton 1.02MeV Annihiláció (megsemmisülés): elektron + pozitron 2 foton (E min = 2*0.51MeV) 2

γ-sugárzás előállítása α- és β-bomlás kísérője magizomerek alapállapotba jutása Co Ni * Ni 99m Tc 99 Tc magizomer: elemek melyeknél az atommagok azonos összetételűek de eltérő energiaállapotúak. Nukleáris medicína Nukleáris Medicina: Nyílt radioaktív készítmények gyógyászati célú felhasználásával foglalkozó szakterület. Nyílt radioaktív készítmény: Olyan radioaktív összetevőt tartalmazó készítmény, amely a felhasználáskor a környezetével elkeveredhet ill. kémiai reakcióban is részt vehet. Radiofarmakon: radioaktív izotópokkal jelölt vegyület. http://www.nmc.dote.hu/nmtk/ 3

Tomográfia tomos réteg, sík szelet tomogram egy fizikai paraméter értékének a metszeti síkban/rétegben érvényes eloszlása Tomográfiai módszerek: CT, MRI, PET Izotópok Izotóp = azonos hely (a periódusos rendszerben) Azonos rendszám (p + ) eltérő tömegszám (p + + n 0 ) azonos kémiai és biológiai tulajdonságok de eltérő fizikai tulajdonságok (radioaktív izotópok) pl. Prócium: 1 H (rövidebb jelölése: H) - 99,985 % (1p + Øn + 1e) Deutérium: 2 H (rövidebb jelölése: D) (1p + 1n + 1e) Trícium: 3 H (rövidebb jelölése: T) (1p + 2n + 1e) 4

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 féléletidő ~ 6 óra PMT Szcintillációs kristály(nai; CsF; BaF 2 ; Bi 4 Ge 3 O 12 ) Szcintillációs kristály p:piko 10-12 E:exa - 10 18 kollimátor Gamma-kamera Hátrány: alacsony érzékenység (nagy veszteség a kollimátoron). Rossz térbeli felbontóképesség (1.8 cm / 5 cm (detektortól való távolság)). Előny: relatíve olcsó 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 ~ 15-20 perc (javítható többdetektoros rendszerrel) Hátrány: rossz térbeli felbontó képesség (~1cm) Előny: relatíve olcsó 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 6

PET Pozitron Emissziós Tomográfia komputertomográfia Történeti háttér 1973 St. Louis (USA, Missouri) Washington Egyetem Edward J. Hoffman & Michael Phelps üzembe helyezi az első PET szkennert 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! 8

pozitron Elemi részecske: olyan részecske, mely tovább nem bontható. - szubatomos részecske - atommag proton + neutron kvarkok Az elektron ellenanyaga (azonos tömeg(9.1 x 10-31 kg), azonos nyugalmi energia (0.51MeV = 8.2 x 10-14 J), azonos nagyságú de eltérő előjelű töltés (+1.6 x 10-19 C). Az első bizonyított ellenanyag ( antimatter ). Chung-Yao Chao (diák a Caltech-en) - 1930: először fogott be pozitront elektron-pozitron annihiláció útján. Létezését először Paul Dirac vetette fel 1928-ban egyenletei alapján. Carl D. Anderson (elméleti fizikus) 1932: felfedezte és elnevezte a pozitront. Előállítása: - párképződés - pozitron emisszió (β bomlás) Felhasználása: PET. Pozitronok keletkezése Párképződés β-bomlás 9

Pozitronok keletkezése I. Párképződés e - foton atommag e + Párképződés előfeltétele, hogy a foton energiája legalább 1.022 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 1 1 + 0 0 1 0 ( antineutrínó) 137 55 Cs 137 56 Ba + e +ν p n+ e + ν 1 + 1 0 + 1 0 0 ( neutrínó) 22 11 Na 22 10 Ne + + e +ν 10

Annihiláció (megsemmisülés) foton 1 e - e + + 180º foton 2 Párképződés ellentéte: 1e - + 1e + 2 foton 180º β + bomló anyagok 11 6C 13 7 N 15 8O 18 9 F 124 53 I 82 37 Rb izotóp Felezési idő (t 1/2 ) jelzőmolekula Mit mutat ki felhasználás C-11 20 perc aminosavak aminosavanyagcsere Anyagcsere változások, tumorok N-13 2 perc ammónia vérátáramlás Szívizom életképessége O-15 10 perc O-15 jelzett gázok F-18 110 perc Deoxiglükóz (FDG: 18- fluoro-deoxyglukóz) oxigén anyagcsere glükózanyagcsere I-124 4.15 nap Tumorok, reziduumok detektálása Rb-82 25 nap Szívizomszövet vérátáramlásámak megváltozás Oxigén anyagcsere mérése Anyagcsere változás, tumorok Pajzsmirigy vizsgálata Koszorúér betegségek 11

PET feltételei PET készülék (~1milliárd Ft) Ciklotron (részecskegyorsító) az izotópok előállítására (~1milliárd Ft) Onkológiai központ (85-90% onkológiai beteg)?!?!? A PET laboratórium egységei 12

PET módszer alapja Detektor gyűrű Koincidencia kör (t<20ns) 180 o 0.511MeV annihiláció Mire jó? Diagnózis Terápiás válasz kiértékelése 13

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 PET előnyei és hátrányai metszetképalkotó eljárás Az élő szervezet működéséről, funkciójáról informál (anyagcserefolyamatok) Korai diagnózis (szerkezeti változás előtt) 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 (800-1200 /vizsgálat) 14

PET Magyarországon Debreceni Orvostudományi Egyetem 1994 január 26. MGC20 ciklotron (ATOMKI) GE4096 teljes test szkenner Budapest, Országos Idegsebészeti Tudományos Intézet 2005. május 26. PET-CT Vége! 15