Perfusion tracer O15water Glucose metabolism tracer Pozitron Emissziós Tomográfia Normal heart Tracer for receptor binding PET technika, korrekciók Normal brain Amino acid metabolism tracer Low-grade Lowglioma Balkay lászló Debreceni Egyetem Nukleáris Medicina intézet Radiofarmakon szintézis I. Radiofarmakon szintézis II. A PET vizsgálatokban használt radionuklidok fizikai jellemzıi Radionuklid Felezési idı Magreakció Példák radiofarmakon okra O15 2.0 perc N14 (d,n) O15 O152, C15O2, C15O N13 10.0 perc O16(p,α) N13 N13H3, N132 C11 20.4 perc N14(p,α)C 11 C11O2, C11O, C11H3I F18 110 perc O18(p,n) F18 F182, NaF18, F18DG Br76 16 óra As75(He,2n) Br76 Br762 Cu64 12,8 óra Ni64(p,n) Cu64 Cu64-ATSM, 4.2nap Te124(d,2n) I124 Na124I I124 A PET módszer kialakulása IV Izotópok és radiofarmakonok fejlıdése 1950-1975. Csak O-15, Ga-68 izotópok: H2O, CO2, CO, Ga-ATP 1976F-18, N-13,C-11 izotópok 1980-1990 Orvosi ciklotronok fejlesztése
PET adatgyüjtés ñǩṭǩcṭō ōḍxł Āⁿał ā Á a kı ık ñiāiṭʈłiṣ Á a kı ık ōiⁿciḍǩⁿcia Á a kı X ñiāiṭʈłiṣ XX X Xⁿǩ āia ṣ Đḍı Āḍaṭōk ñiāiṭʈłiṣ iṣṭʈłʸ Xōzưci ṣ Đḍı Āḍaṭōk ñiāiṭʈłiṣ ōiⁿciḍǩⁿcia Āḍaṭ iṣṭʈłʸ Xłō łōkk łiⁿikai k X ńʸǩ ṣ aḍaṭ şiⁿōā a A rekonstrukció szerepe PET Scintillators A PET készülékekben leggyakrabban alkalmazott inorganikus szcintillátorok fizikai jellemzıi NaI (TI) (1940s, Hofstadter) (ECAT II-1977, ADAC CPET-1996) BGO (1970s, Weber) (ECAT 911-1982, GE Advance- 1994) GSO (1980s, Takagi) (Scanditronix PC-2048, 1983) LSO (1990s, Melcher) (ECAT ACCEL-2000) Az Anger logika X = A / (A+B) Y Y = C / (C+D) E = A+B+C+D A, B, C,D az ellenállásháló négy sarokjele X E : A gamma foton energiájával arányos elektromos jel
Time window < 10 ns!! Térbeli Felbontás SR = 1.25 * ( p r2 + ss 2 ) + ( 0.0022 * ds ) 2 + ( cw / 2 ) 2 + ( be ) 2 PET térbeli felbontása II Gamma noncollinearity Térbeli Felbontás III (Szimuláció) Humán PET (D~70 cm) Annihilation gives 511 kev 2x 511 kev gamma rays ~ 180 degrees apart Line of response e+ e511 kev Resolution blurring: Positron range & gamma noncollinearity Kisállat PET (D~20 cm) 23
Important Detector Properties - Detection efficiency (sensitivity, stopping power) - Reduces noise from counting statistics - Currently > ~ 30% (singles) Important Detector Properties - Time resolution ( t) - Affects acceptance of random coincidences - Currently ~ 1-10 ns - Time-of-flight (TOF)? - c = ~ 1 ft/ns - Need << 1 ns resolution Random ~ S1*S2* t 1M Events 55M Events Random (accidental) coincidence 25 26 Important Detector Properties What is Measured with PET - Energy resolution b - Scattered gammas change direction AND lose energy - Affects acceptance of scattered coincidences - Currently ~ 20% 511 kev 511 kev 400 kev Random coincidence (~2τ. singles 2 ) True coincidence - Deadtime - Handle MHz count rates! a Scattered coincidence Coincidence? Scatter and Attenuation Y ab = N ab (A ab T ab + S ab + R ab ) Record event 27 What is measured Normalization Attenuation Trues Scatter Randoms
Gyengítés/szórás korrekció No GYK és SZK GYK és SZK Our PET is growing up From P. Vernon, GE
PETPET-CT kamerák Siemens Biograph Hirez GE Discovery ST Elite Philips Gemini GXL/TF CT (SOMATOMEmotion DUO) Hodgkin Lymphoma - Topogram (scout) - Spiral scan (<1 min) Normal Lymphoma PET (6 min) FDG Bed CT H.S., 266-12-51 Images courtesy of Dr. Johannes Czernin, University of California, Los Angeles KVs mas Slice 15 mci 1 min (1 min) 130 kv 75 ma 5 mm Az együttes vizsgálat elınyei: 2. Tökéletesebb korrekciók a PET képrekonstrukció során corrected PET (LSO) - 1 to 4 min/ bed position - 7 bed positions no corrections
micropet technológia Legújabb eredmények a PET-MRI leképzési módszerrel Rat F18DG Rat D2 (F18FMT) Az MRI fımágnese A PET detektálás elve ñǩṭǩ ṭō ōḍxł Āⁿ ł Āⁿ ł ā Á ı ı ñ ā ṭʈł ṣ ñ ā ṭʈł ṣ Á ı ı ō ⁿ ḍǩⁿ Á ı ñ ā ṭʈł ṣ ṣṭʈłʸ Xō ư ṣ Đḍı Āḍ ṭō ñ ā ṭʈł ṣ ō ⁿ ḍǩⁿ Āḍ ṭ X ñ ā ṭʈł ṣ XX X Xⁿǩ ā ṣ Đḍı Āḍ ṭō ṣṭʈłʸ Xłō ł ⁿ X Mágneses tér hatása a PET detektorokra ńʸǩ ṣ ḍ ṭ ş ⁿōā Jelenleg alkalmazható (vagy kutatásfejlesztés alatt álló) PET fotodetektorok PMT (fotoelektronsokszorozók) APD (avalanche photodiode: lavina fotodióda) GAPD /SiPM/ (Geiger mode APD) Eur J Nucl Med Mol Imaging (2009) 36 (Suppl 1):S69 S85
Az elsı humán agyi PET-MRI (Tübingen, Németország) A humán PET-MRI kamera detektora Reprezentatív FDG kép a PET-MRI kamerával FDG agyi halmozási kép egy mai korszerő PET készülékkel (betegvizsgálati kép) Kisállat leképzésre alkalmas PET-MRI (Caltech USA, Tübingen Németország) A kisállat PET-MRI kamera detektora A PET győrő érzékenységének változása az MRI különbözı üzemmódjai mellett Reprezentatív PET-MRI képek egér vizsgálatból
Jelenleg alkalmazható (vagy kutatásfejlesztés alatt álló) PET fotodetektorok A PET fotodetektorok fontosabb tulajdonságai PMT (fotoelektronsokszorozók) APD (avalanche photodiode: lavina fotodióda) GAPD /SiPM/ (Geiger mode APD) APD-LSO alapú PET fotodetektorok jelenlegi tulajdonságai SiPM-LSO alapú PET fotodetektorok jelenlegi tulajdonságai A SiPM a legígéretesebb optikai detektor az MRI-PET-hez, azonban számos tulajdonsága még további fejlesztést igényel magas háttéráram az erısítés hımérsékletfüggése magas ár