Список литературы

1. Edwards C.L. Tumor localizing radionuclides in retrospect and prospect // Semin. Nucl. Med. V.3. 1979. P.186 – 189.

2. Brucer M. A chronology of nuclear medicine / Heritage. St. Louis. 1990.

3. Maclntyre W.J. A scintillation counter for measurement of I-131 up-take in thyroid gland // Proc. Soc. Exp. Biol. Med. V. 75. 1950. P. 561 – 563.

4. Cassen B., Curtis L. The in vivo delineation of thyroid glands with automatically scanning recorder // UCLA report 130. 1951.

5. Harper P.V. The use of ^99mTc as pertechnetate for thyroid, liver and brain scanning // In: Medical radioisotope scanning. IAEA. Vienna. 1964.

6. Anger H.O. A new instrument for mapping gamma-ray emitters // Biol. Med. Q. Rep. U. Cal. Res. Lab. 3653. 1957. P. 38 – 42.

7. Blumgart H.I., Weiss S. Studies on the velocity of blood flow. VII. The pulmonary circulation time in normal resting individuals // J. Clin. Invest. V. 4. 1927. P.399 – 425.

8. Thallium-201 for medical use / E. Leibowitz, M.W. Greene, R. Fairchild et al // J. Nucl. Med. V. 16. 1975. P. 151 – 155.

Оглавление

Предисловие 3

Введение 6

Список литературы 9

Глава 1. Ионизирующие излучения и их взаимодействие с веществом 17

1.Основные понятия 17

1.1. Физические величины и единицы их измерения 17

1.2.Классификация излучений 18

2.Строение атома и ядра 20

2.1. Основные определения атомной структуры 20

2.2.Модель атома Резерфорда 21

2.3.Строение ядра 25

2.4.Ядерные реакции 26

2.5.Радиоактивность 29

2.6.Виды радиоактивного распада 30

2.7.Генераторные системы 34

3.Характеристики поля излучения 37

3.1. Флюенс и плотность потока 37

3.2.Керма и поглощенная доза 39

4.Взаимодействие излучений с веществом 42

4.1. Сечения взаимодействия 42

4.2.Взаимодействие заряженных частиц 46

с веществом 46

4.3.Взаимодействие фотонов с веществом 60

5.Производство радионуклидов 76

5.1. Общее рассмотрение 76

5.2.Производство р/н в реакторах 77

5.3.Производство р/н на циклотронах 79

Контрольные вопросы 79

Список литературы 82

Глава 2. Методы регистрации и детекторы ионизирующего излучения, применяемые в ядерной медицине 84

1.Газовые ионизационные детекторы 84

1.1.Вводные замечания 84

1.2. Основы теории работы газонаполненного ионизационного детектора 86

1.3. Ионизационные радиационные детекторы в ядерной медицине 91

2.Сцинтилляционные детекторы и системы регистрации 96

2.1.Общие требования к детекторам 96

2.2.Сцинтилляторы 97

2.3.Фотоэлектронные умножители и электронные устройства в сцинтилляционном методе 100

2.4.Спектрометрия с кристаллом NaI(Tl) 102

3. Полупроводниковые детекторы 118

3.1. Общие замечания 118

3.2. Физика полупроводниковых детекторов 119

3.3. Захват носителей заряда 125

3.4. Теорема Рамо и индукция сигнала 125

3.5. Транспорт заряда и мобильность дрейфа 126

3.6. Коррекция захватов 129

4.Статистика регистрации ионизирующих излучений 130

4.1. Погрешность, точность и воспроизводимость 131

4.2.Распределение вероятности 132

4.3. Распространение (передача) ошибок 137

4.2.Тестирование гипотез 138

4.3. Доверительный интервал 140

4.4.Тест 141

4.5.Статистики и анализ изображения 144

Контрольные вопросы 145

Список литературы 148

Глава 3. Гамма-камера 149

1.Краткая история 149

2.Принцип работы гамма-камеры Ангера 151

3.Основные физические характеристики медицинских гамма-камер 156

3.1.Собственная эффективность 156

3.2.Эффективность коллиматора 158

3.3.Системная чувствительность 163

3.4.Пространственное разрешение 164

3.5.Собственное энергетическое разрешение 170

3.6.Рассеяние в пациенте и коллиматоре 170

3.7.Пространственная однородность, линейность и энергетическая чувствительность 172

3.8.Многокристальные и полупроводниковые гамма-камеры 181

4.Тесты контроля качества работы гамма-камер 184

4.1.Ежедневные тесты 185

4.2.Еженедельные тесты 187

4.3.Ежегодные тесты 187

Контрольные вопросы 188

Список литературы 190

Глава 4. Коллиматоры гамма-камеры: характеристики и проектирование 191

1.Параметры конструкции коллиматоров 192

1.1.Общее рассмотрение 192

1.2.Системные параметры 193

1.3.Базовые конструкционные параметры коллиматора 194

1.4. Подстроечные параметры геометрии коллиматора 197

2.Визуализационные свойства коллимационных систем 198

2.1.Геометрическое разрешение коллиматора 198

2.2.Чувствительность коллиматора 202

2.3. Компромисс между чувствительностью и разрешением 205

2.4. Проблема видимости схемы расположения отверстий 206

2.5.Прохождение через септу 208

3.Оптимизация конструкции коллиматоров с параллельными каналами 211

4.Некоторые нерешенные проблемы в конструктивном решении коллиматоров 219

Контрольные вопросы 221

Список литературы 222

Глава 5. Получение изображений в гамма-камерах 224

1.Представление в компьютере изображений, создаваемых гамма-камерами 224

1.1.Дискретизация аналоговых данных 224

1.2.Структура цифрового изображения 225

1.3.Сбор цифровых данных 227

1.4.Формат DICOM, архивация изображений и система коммуникации 230

2.Физические факторы, влияющие на качество изображения 232

2.1.Пространственное разрешение 232

2.2.Комптоновское рассеяние фотонов 232

2.3.Шум изображения и контраст 233

3.Некоторые математические преобразования, используемые при обработке изображений 236

3.1.Анализ в частотном пространстве 236

3.2. Теория выборки 238

3.3. Свертка функций 240

3.4. Дискретные преобразования Фурье 242

3.5. Графическое изображение дискретного преобразования Фурье 242

3.6 Модель процесса визуализации 245

4.Фильтрация цифрового изображения 246

4.1. Линейная и нелинейная фильтрация 246

4.2. Стационарные и нестационарные фильтры 246

4.3. Низкочастотные фильтры и восстанавливающие фильтры 247

5.Проектирование оптимального фильтра 252

5.1. Фильтр Метца 253

5.2. Фильтр Винера 255

Контрольные вопросы 257

Список литературы 258

Глава 6. Применение планарных изображений для количественного определения активности in-vivo 260

1.Процесс ослабления γ-излучения 260

2.Метод геометрического среднего 262

3.Накопление рассеянного излучения 266

Контрольные вопросы 270

Список литературы 270

Глава 7. Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) 271

1.Системы однофотонной эмиссионной томографии на базе гамма-камер 272

1.1. Получение томографических данных 272

1.2. Разрешение и чувствительность 274

1.3. Коллиматоры 275

1.4.Типы орбит 279

1.5.Корректировка ослабления 280

2.Трансаксиальная томография 282

3.Реконструкция изображений 285

3.1 Простое обратное проецирование 285

3.2. Обратное проецирование с фильтрацией 288

3.3. Метод итеративной реконструкции 293

4.Количественная ОФЭКТ 296

4.1. Количественное определение 296

4.2. Факторы, влияющие на количественную ОФЭКТ 297

4.3. Методы компенсации ослабления 300

4.4. Методы компенсации отклика детектора 303

4.5. Методы компенсации рассеяния 304

5.Тесты контроля качества для ОФЭКТ 305

5.1. Ежедневные тесты 305

5.2. Еженедельные тесты 306

Контрольные вопросы 307

Список литературы 309

Глава 8. Производство радионуклидов 312

1. Уравнения производства радионуклидов 313

2. Производство радионуклидов на ядерных реакторах 315

3. Производство радионуклидов на ускорителях 320

3.1. Циклотрон 320

3.2. Линейный ускоритель 322

4. Генераторы 323

4.1. Общая концепция 323

4.2. Математические соотношения 325

4.3. Практическое применение 329

5. Мишени 329

5.1. Физическая и химическая форма 329

5.2. Тепловые свойства 330

5.3. Химическая стабильность, реактивность и чистота 331

5.4. Капсулирование 332

Контрольные вопросы 332

Список литературы 333

Список основных сокращений 334

Глава 1. Ионизирующие излучения и их взаимодействие с веществом

1. Основные понятия

1.1. Физические величины и единицы их измерения

Используемая в настоящее время метрическая система единиц, известная как в России как СИ (англ. SI – International System of units) базируется на семи основных физических величинах:

Длина l : метр (м)

Масса m : килограмм (кг)

Время t : секунда (с)

Электрический ток I: ампер (а)

Температура T : кельвин (К)

Количество вещества: моль (моль)

Сила света : канделла (кд)

Все остальные величины и единицы их измерения определяются из семи основных. В то же время на практике нередко используется ряд внесистемных единиц, причем применение некоторых из них разрешается действующими ГОСТами. Соотношение между этими единицами приводится в таблице 1.1.

Таблица 1.1.