Gamma-kamera SPECT PET



Hasonló dokumentumok
Gamma-kamera SPECT PET

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

Biofizika és orvostechnika alapjai

PET Pozitronemissziós tomográfia

A pozitron emissziós tomográfia (PET) egészségügyi technológiai elemzése

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal. Dr. Vincze Árpád

PET VIZSGÁLAT HATÁSÁRA A BETEG KÖRÜL KIALAKULÓ SUGÁRZÁSI TÉR MÉRÉSE

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

Környezetgazdálkodás ban gépészmérnöki diplomát szerzett Dr. Horváth Márk ben ő lett az első Fizikai Nobel-díj tulajdonosa.

Röntgensugárzás 9/21/2014. Röntgen sugárzás keltése: Röntgen katódsugárcső. Röntgensugárzás keletkezése Tulajdonságok Anyaggal való kölcsönhatás

Nehéz töltött részecskék (pl. α-sugárzás) kölcsönhatása

Tamás Ferenc: Természetes radioaktivitás és hatásai

Biofizika tesztkérdések

Hibrid módszerek m SPECT/CT, PET/CT. Pécsi Tudományegyetem Nukleáris Medicina Intézet

NUKLEÁRIS MEDICINA DEFINÍCIÓ. Szilvási István SE ÁOK Nukleáris Medicina Tanszék és Honvédkórház 2013 RADIOIZOTÓPOK A MEDICINÁBAN HEVESY GYÖRGY


Neurotoxikológia VII. Neurotoxikológiai vizsgáló módszerek elektrofiziológia és viselkedésvizsgálat

A Nukleáris Medicina alapjai

PET Pozitron annihiláció vizsgálata

Részecske- és magfizikai detektorok. Atommag és részecskefizika 9. előadás május 3.

A HÚZÓSOK NYOMTASSÁK KI ÉS HOZZÁK MAGUKKAL A RÁJUK VONATKOZÓ TÉTELEKET. A KIHÚZOTT TÉTELT (CSAK AZT) MAGUKNÁL TARTHATJÁK A FELKÉSZÜLÉS ALATT.

töltéssel rendelkező vagy semleges részecskék kinetikus energiája és (vagy) impulzusa a kondenzált közegek atomjaival ütközve megváltozhat.

4. A nukleá ris mediciná fizikái álápjái

SE Bővített fokozatú sugárvédelmi tanfolyam, 2005 márc IONIZÁLÓ SUGÁRZÁSOK DOZIMETRIÁJA. (Dr. Kanyár Béla, SE Sugárvédelmi Szolgálat)

Dr. Fröhlich Georgina

EGÉSZTESTSZÁMLÁLÁS. Mérésleírás Nukleáris környezetvédelem gyakorlat környezetmérnök hallgatók számára

MULTIDROG REZISZTENCIA IN VIVO KIMUTATÁSA PETEFÉSZEK TUMOROKBAN MOLEKULÁRIS LEKÉPEZÉSSEL

GÁZIONIZÁCIÓS DETEKTOROK VIZSGÁLATA. Mérési útmutató. Gyurkócza Csaba

L Ph 1. Az Egyenlítő fölötti közelítőleg homogén földi mágneses térben a proton (a mágneses indukció

II./3.4. fejezet: Daganatos betegségek sugárkezelésének alapelvei

NEUTRON-DETEKTOROK VIZSGÁLATA. Mérési útmutató BME NTI 1997

emissziós leképezés fajtái nukleáris medicina - 1 leképezés Gamma-kamera PET PET-CT

Mikrokozmosz - makrokozmosz: hova lett az antianyag?

Cserenkov-sugárzás, sugárzás,

Képrekonstrukció 2. előadás

Az Orvosi Fizika Szigorlat menete a 2012/2. tanévtől

Sugárzásmérés. PTE Műszaki és Informatikai Kar DR. GYURCSEK ISTVÁN

3. RADIOAKTÍV MINTÁK AKTIVITÁSÁNAK MEGHATÁROZÁSA

Radioaktivitás. 9.2 fejezet

Gamma-spektrometria HPGe detektorral

A testek részecskéinek szerkezete

Izotópos méréstechnika, alkalmazási lehetőségek

A talliummal szennyezett NaI egykristály, mint gammasugárzás-detektor

SZALAY PROFESSZOR HATÁSA A DEBRECENI NUKLEÁRISMEDICINÁRA

2 Mekkora az egyes sejtekre vonatkozó nyugalmi potenciál értéke? 30 és 100 mikrovolt közötti értékek nagyságrendjébe esik

Orvosi képdiagnosztika. Horváth Gábor, Hadházi Dániel, Horváth Áron, Czétényi Benjámin,...

Ph Mozgás mágneses térben

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Az ionizáló és nem ionizáló sugárzások összehasonlító elemzése. Készítette: Guáth Máté Környezettan Bsc Témavezető: Pávó Gyula

Fizika 2 (Modern fizika szemlélete) feladatsor

KÉPSZŐRİK A NUKLEÁRIS

KOVÁCS ENDRe, PARIpÁS BÉLA, FIZIkA II.

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

A FIZIKUS SZEREPE A DAGANATOS BETEGEK GYÓGYÍTÁSÁBAN

9. Radioaktív sugárzás mérése Geiger-Müller-csővel. Preparátum helyének meghatározása. Aktivitás mérés.

Képrekonstrukció 5. előadás

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

19. Az elektron fajlagos töltése

Modern Fizika Labor. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: A röntgenfluoreszcencia analízis és a Moseley-törvény

Az izotópdiagnosztika fizikai alapjai

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

Atommag, atommag átalakulások, radioaktivitás

FIZIKA PRÓBAÉRETTSÉGI EMELT SZINT. 240 perc

Részecske- és magfizika vizsgakérdések

Gombás osteomyelitis: 67 Ga-citrát. Tüdıtályog: 67 Ga-citrát

1. tesztlap. Fizikát elsı évben tanulók számára

RÖNTGEN-FLUORESZCENCIA ANALÍZIS

Néhány PET Radiofarmakon. F-18 FDG Aminosav transzport C-11 MET C-11 Cholin F-18 FET Celluláris proliferáció: F-18 FLT

Sugárterápia. Ionizáló sugárzások elnyelődésének következményei

GAMMA-SPEKTROSZKÓPIAI GYAKORLAT ALACSONY-HÁTTERŰ MÉRŐHELYEN

Az időtől független Schrödinger-egyenlet (energia sajátértékegyenlet), A Laplace operátor derékszögű koordinátarendszerben

Elektronspektrométerek fejlesztése az ATOMKI-ben ( )

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

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

Dr. Fröhlich Georgina

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

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

F1404 ATOMMAG- és RÉSZECSKEFIZIKA

Pozitron-Diagnosztika Központ. Képet alkotunk egészségéről!

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

Diagnosztikai röntgen képalkotás, CT

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

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

Az ATOMKI ESS programja

A FIZIKA KÖZÉPSZINTŰ SZÓBELI ÉRETTSÉGI VIZSGA TÉTELEINEK TÉMAKÖREI MÁJUSI VIZSGAIDŐSZAK

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

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

Molekuláris képalkotás és terápia hazánkban

Mágneses alapjelenségek

Az atommag története

M E G O L D Ó L A P. Emberi Erőforrások Minisztériuma. Korlátozott terjesztésű!

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

Tumorbiológia Dr. Tóvári József (Országos Onkológiai Intézet)

I. Az anyagszerkezetről alkotott kép változása Ókori görög filozófusok régi kérdése: Miből vannak a testek? Meddig osztható az anyag?

Rekonstrukciós eljárások. Orvosi képdiagnosztika 2017 ősz

Rutherford-féle atommodell

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

Az expanziós ködkamra

Ásványi anyagok. Foszfor (P)

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

Átírás:

Gamma-kamera SPECT PET 2012.04.16. 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

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

Hevesy György (1885 1966) 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 10-12 E:exa - 10 18 kollimátor (latin collimare, colineare: törekedni arra, hogy valami egyenes legyen) 3

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

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 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

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

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

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) - 1930: 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

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 9

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 PET feltételei PET készülék (~1milliárd Ft) Ciklotron (részecskegyorsító) az izotópok előállítására (~1milliárd Ft) Onkológiai központ (85-90% onkológiai beteg)?!?!? 10

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

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

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

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 (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 14

Vége! 15