minipet labor Klinikai PET-CT Pozitron Emissziós Tomográfia A Pozitron Emissziós Tomográf (PET) orvosi képalkotó eszköz, mely háromdimenziós funkcionális képet ad. Az eljárás lényege, hogy a szervezetbe pozitronkibocsátással bomló radioaktív izotópot tartalmazó molekulákat juttatnak. A humán vizsgálatokban használt izotópok: Izotóp Felezési idı 11 C ~20 min 13 N ~10 min 15 O ~2 min 18 F ~110 min Ezeket az izotópokat ciklotronban kell elıállítani, mely a felhasználás helyéhez viszonylag közel található a rövid felezési idı miatt. Az izotópokkal a szervezet által használt molekulákat kell fölépíteni, ilyen molekula lehet a víz, az ammónia vagy a glukóz. A leggyakrabban használt PET nyomjelzett radiogyógyszer a Fluorodeoxyglucose (FDG), mely 18 F-t tartalmazó cukor. Az jelzett molekulában lévı izotóp bomlása során pozitron keletkezik, mely bizonyos út megtétele után találkozik a testszövet egyik elektronjával. Az elektron pozitron bomlásából két gamma foton keletkezik melyek egymással ~180 fokot bezáró irányba repülnek szét. Ezeket a fotonokat detektálják, és ebbıl lehet a bomló atom helyzetére következtetni. Ha sok ilyen bomlásból származó fotont detektálunk, akkor fel lehet térképezni a nyomjelzett molekula eloszlását a szervezetben. A jeleket számítógép segítségével funkcionális térképpé rekonstruálják. A nyomjelzett cukor esetén azokat a területeket lehet megtalálni, amelyek nagyobb mennyiségben használnak cukrot, amely megnövekedett aktivitásra utal. PET nyomjelzéssel fel lehet deríteni, hogy a vizsgálat alatt az agynak mely területei aktívak
vagy a test mely területein van sejtosztódás (ennek a folyamatnak nagy az energiaigénye). A PET képalkotás elve Kisállat PET Állatokon végzett orvosi és gyógyszerkisérletekhez használják a kisállat PET-et. PET vizsgálattal lehetıség van az általában igen drága kisérleti állatok életben tartására illetve többszöri mérésre, hosszú folyamatok követésére. A fı különbség a humán PET és a kisállat PET között a térbeli felbontásban van. A kisállatoknál vizsgált területek jóval kisebbek mint humán esetben. A humán PET felbontása 3-4-5 mm között van míg kisállat esetén a legjobb felbontás 1-1.5 mm, mely a PET technika határát közelíti. minipet A minipet. Az Atommagkutató Intézet által fejlesztett kisállat PET a minipet, mely egy 4 detektormodulból álló demonstrációs berendezés. A 4 modul detektálja a gamma
sugarakat és Ethernet hálózaton juttatja el az adatgyőjtı számítógépekhez a pozitronelektron annihilációját leíró adatokat. A minipet blokkvázlata A detektor modulok A minipet detektormodul blokkvázlata A blokkvázlatban feltüntetett elemekrıl néhány szó: Scintillációs kristály: A gamma foton kölcsönhatásba lép a kristállyal és az fényfelvillanással (látható fotonok) válaszol. A minipet-ben alkalmazott scintillációs kristály az LSO. Kis kristálytőket használunk, melyek optikailag el vannak választva egymástól. A minipet-i esetén a kristálytők mérete 2 2 10 mm 3. A kristálytömb 8 8 kristálytőbıl áll.
Kristálytömb fényfelvillanással. A minipet kristálytömbje. Photomultiplier tube (PMT) Foto elektron sokszorozó: Egy olyan eszköz, mely a kristályból jövı fényfelvillanást elektromos impulzussá alakítja és felerısíti. Mivel a kristálytőket meg kell különböztetni ezért pozicióérzékeny PMT-t kell használni. A PMT hasznos tulajdonsága, hogy igen nagy (~10 6 ) az erısítése. A PMT-t nagyfeszültséggel (~1000V) kell elıfeszíteni.
A minipet-ben használt PMT. ADC A PMT-bıl jövı analóg jelet további erısítés után anlóg-digitális konverter (Analog Digital Converter ADC) digitalizálja. FPGA A digitalizált jelek feldolgozását Field Programable Gate Array (FPGA) végzi. Az FPGA milliónyi kapu és flip-flop összesége, melyek kapcsolatát programmal lehet kialakítani. Egyesíti a hardver gyorsaságát és a szoftver újrakonfigurálhatóságát. Igen alkalmas digitális jelfeldolgozásra a párhuzamos mőködés miatt. Az FPGA meghatározza a jelek beütésének a helyét, az energiáját és a beütés idejét. Mikrokontroller Egy mikrokontrolleres kártya az eseményt leíró adatokból Ethernet csomagokat állít össze és Etherneten keresztül elküldi a feldolgozó számítógépeknek. A minipet homogén forrással megvilágított detektorának képe. Koincidencia Egy annihilációból származó két foton közel egyidıben az egymással szemközti detektorokba csapódik. Ezek határoznak meg egy egyenest amely mentén történt
a bomlás. Biztosítani kell, hogy csak az egyszerre beérkezı gammákat tekintsük egy annihilációból származónak. Ehhez minden egyes beérkezett gammának a beérkezési idejét meg kell határozni és a számítógépek ezen idı alapján ki tudják szőrni a nem összetartozó eseményeket. Forgatás A jelenlegi demonstrációs minipet-ben csak 4 detektor található, így nem teljes a győrő. Ezért forgatni kell a detektorokat, hogy a hiányzó irányokból is adatokat kapjunk. Számítógép A számítógép cluster végzi az adatok győjtését, feldolgozását és a PET kép rekonstrukcióját. Kérdések Patkányvizsgálat a minipet-en. Mekkora a minipet látómezeje? Milyen képet kapnánk, ha nem lennének optikailag elválasztva a kristálytők? Lehet-e 1-2 secundumos idıállandójú folyamatokat vizsgálni a jelenlegi minipet redszeren?