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

Hasonló dokumentumok
Gamma-kamera SPECT PET

Gamma-kamera SPECT PET

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

A Nukleáris Medicina alapjai

4. A nukleá ris mediciná fizikái álápjái

Az izotópdiagnosztika fizikai alapjai

8. AZ ATOMMAG FIZIKÁJA

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Biofizika és orvostechnika alapjai

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

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

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

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

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

PET Pozitronemissziós tomográfia

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

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

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

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

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

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Izotópos méréstechnika, alkalmazási lehetőségek

Röntgendiagnosztika és CT

Képrekonstrukció 5. előadás

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


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

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Dr. Vincze Árpád

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

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

Az elektromágneses hullámok

minipet labor Klinikai PET-CT

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

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

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

FIZIKA. Radioaktív sugárzás

Az ionizáló sugárzások előállítása és alkalmazása

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei

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

Az ionizáló sugárzások fajtái, forrásai

FIZIKA. Atommag fizika

Radioaktív nyomjelzés analitikai kémiai alkalmazásai

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

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

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

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

Sugárzások és anyag kölcsönhatása

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Az atom felépítése Alapfogalmak

Rekonstrukciós eljárások. Orvosi képdiagnosztika 2017 ősz

Röntgendiagnosztika és CT

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

A gamma-sugárzás kölcsönhatásai

1. Az izotópdiagnosztika fizikai alapjai

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

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

A pozitron emissziós tomográfia (PET) egészségügyi technológiai elemzése

Bővített fokozatú SUGÁRVÉDELMI TANFOLYAM

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

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

Az expanziós ködkamra

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

A sötét anyag nyomában. Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen

Röntgendiagnosztikai alapok

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

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

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Radioaktivitás és mikrorészecskék felfedezése

Miért érdekes? Magsugárzások. Az atommag felépítése. Az atom felépítése

JÁTSSZUNK RÉSZECSKEFIZIKÁT!

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

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

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

Bevezetés a részecske fizikába

Jelöljük meg a kérdésnek megfelelő válaszokat! 1, Hullámokról általában: alapösszefüggések a harmonikus hullámra. A Doppler-effektus

AZ ATOMMAG FIZIKÁJA. Az atommag szerkezete. Tömeghiány, kötési energia Magerők Magmodellek Az atommag stabilitása

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

Modern fizika vegyes tesztek

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

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

Az ionizáló sugárzások előállítása és alkalmazása

Általános Kémia, BMEVESAA101

Alapfogalmak. Magsugárzások. A magsugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Töltött részecskék ionizáló hatása. tulajdonságai.

Tamás Ferenc: Természetes radioaktivitás és hatásai

Miért érdekes? Magsugárzások. Az atommag felépítése. Az atom felépítése

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

Röntgen-gamma spektrometria

A ciklotron működési elve. Ciklotron. A ciklotron működési elve

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

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

1. Az ionizáló sugárzások és az anyag kölcsönhatása

Magspektroszkópiai gyakorlatok

1. Az ionizáló sugárzások és. az anyag kölcsönhatása. Prefixumok. levegőben (átlagosan) 1 ionpár keltéséhez 34 ev = 5.4 aj energia szükséges

NEUTRONAKTIVÁCIÓS ANALÍZIS (NAA) II. rész

Abszolút és relatív aktivitás mérése

Sugárvédelem kurzus fogorvostanhallgatók számra. Méretek. Az ionizáló sugárzások fajtái. 1. Atomfizika, Radioaktivitás és Röntgensugázás

Az atommagtól a konnektorig

Átírás:

2011.05.02. SPECT PET 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 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) γ-sugárzás előállítása α- és β-bomlás kísérője magizomerek alapállapotba jutása Co Ni * Ni Ir Pt 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/ 1

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) 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 Hátrány: alacsony érzékenység (nagy veszteség a kollimátoron). Rossz térbeli felbontóképesség (1.8 cm / 5 cm (detektortól való távolság)). Előny: relatíve olcsó p:piko 10-12 E:exa - 10 18 kollimátor 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 2

Történeti háttér PET Pozitron Emissziós Tomográfia komputertomográfia 1973 St. Louis (USA, Missouri) Washington Egyetem Edward J. Hoffman & Michael Phelps üzembe helyezi az első PET szkennert 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! 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 3

Pozitronok keletkezése I. Párképződés Pozitronok keletkezése II. β + sugárzás (magsugárzás) e - foton atommag n p + e + ν 1 1 + 0 0 1 0 ( antineutrínó ) 137 55 Cs 137 56 Ba + e +ν e + p n+ e + ν 1 + 1 0 + 1 0 0 ( neutrínó) 22 11 22 + Na Ne + e +ν 10 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). Annihiláció (megsemmisülés) β + bomló anyagok foton 1 e - e + Párképződés ellentéte: 1e - + 1e + 2 foton 180º + foton 2 180º 11 6C 13 7 N 15 8O 18 9 F 124 53 I 82 37 Rb izotóp C-11 N-13 O-15 F-18 I-124 Rb-82 Felezési idő (t 1/2) 20 perc 2 perc 10 perc 110 perc 4.15 nap 25 nap jelzőmolekula aminosavak ammónia O-15 jelzett gázok Deoxiglükóz (FDG: 18- fluoro-deoxyglukóz) Mit mutat ki aminosavanyagcsere vérátáramlás oxigén anyagcsere glükózanyagcsere Tumorok, reziduumok detektálása Szívizomszövet vérátáramlásámak megváltozás felhasználás Anyagcsere változások, tumorok Szívizom életképessége Oxigén anyagcsere mérése Anyagcsere változás, tumorok Pajzsmirigy vizsgálata Koszorúér betegségek PET feltételei A PET laboratórium egységei PET készülék (~1milliárd Ft) Ciklotron (részecskegyorsító) az izotópok előállítására (~1milliárd Ft) Onkológiai központ (85-90% onkológiai beteg)?!?!? 4

Diagnózis Mire jó? Terápiás válasz kiértékelése 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) 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! 5