Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Национальный исследовательский ядерный университет (МИФИ)

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Беляев Физика ядерной медицины Ч.2 Учебное пособие 2012

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

12.11.2022

Размер:

4.94 Mб

Скачать

☆

1 / 251 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Министерство образования и науки Российской Федерации

Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"

В.Н. Беляев, В.А. Климанов

Физика ядерной медицины

Часть 2

Позитронно-эмиссионные сканеры, реконструкция изображений в позитронно-эмиссионной томографии, комбинированные системы ПЭТ/КТ и ОФЭКТ/ПЭТ, кинетика радиофармпрепаратов, радионуклидная терапия, внутренняя дозиметрия, радиационная безопасность

Рекомендовано УМО «Ядерные физика и технологии» в качестве учебного пособия

для студентов высших учебных заведений

Москва 2012

УДК 539.07(075)+615.015.3(075) ББК 31.42я+51.2я7 К49

Беляев В.Н., Климанов В.А. ФИЗИКА ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИ-

НЫ. Часть 2. Позитронно-эмиссионные сканеры, реконструкция изображений в позитронно-эмиссионной томографии, комбинированные системы ПЭТ/КТ и ОФЭКТ/ПЭТ, кинетика радиофармпрепаратов, радионуклидная терапия, внутренняя дозиметрия, радиационная безопасность. Учебное пособие. М.:

НИЯУ МИФИ, 2012. 248 с.

Во второй части пособия изложены: устройство и основные характеристики позитронно-эмиссионных сканеров, принцип и методы реконструкции медицинских изображений в позитронно-эмиссионной томографии, комбинированные системы ОФЭКТ/КТ, ПЭТ/КТ и ОФЭКТ/ПЭТ, кинетика основных радиофармпрепаратов, радионуклидная терапия, внутренняя дозиметрия, радиационная безопасность в ядерной медицине. В основу пособия положен курс лекций, читаемых студентам НИЯУ МИФИ по специальностям "Медицинская физика" и "Радиационная безопасность человека и окружающей среды" (специализация "Медицинская радиационная физика").

Пособие предназначено для студентов, преподавателей, аспирантов и научных работников инженерно-физических и физико-технических вузов, специализирующихся в области ядерной медицины, а также для работников медицинских учреждений, использующих методы ядерной медициной в клиниках.

Подготовлено в рамках Программы создания и развития НИЯУ МИФИ.

Рецензент д-р физ.-мат. наук, проф. Е.С. Матусевич

ISBN 978-5-7262-1761-1	© Национальный исследовательский
	ядерный университет "МИФИ", 2012

Редактор Е.К. Коцарева

Подписано в печать 15.11.2012. Формат 60х84 1/16

Уч.-изд. л. 15,5. Печ. л. 15,5. Тираж 100 экз.

Изд. № 25/1. Заказ № 40.

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». 115409, Москва, каширское шоссе, 31.

ООО «Полиграфический комплекс «Курчатовский». 144000, Московская область, г. Электросталь, ул. Красная, д. 42.

	Оглавление
Список основных сокращений ....................................................		9
Предисловие..................................................................................		11
Глава 1. Позитронно-эмиссионная томография ...................		14
1.	Общее рассмотрение ...........................................................	14
2.	Позитронный распад ...........................................................	15
3.	Системы ПЭТ .......................................................................	17
	3.1. Детекторы для ПЭТ ...................................................	17
	3.2. Детектирование совпадений .....................................	20
	3.3. ПЭТ-сканер .................................................................	25
	3.4. Пространственное разрешение .................................	27
	3.5. Чувствительность.......................................................	30
	3.6. Энергетическое разрешение......................................	31
	3.7. Эквивалентная по шуму скорость счета ..................	33
	3.8. Характеристика скорости счета................................	34
	3.9. Режимы набора данных .............................................	34
	3.10. КТ-визуализация ......................................................	36
4.	Коррекция данных ПЭТ ......................................................	37
	4.1. Поправка на ослабление ............................................	37
	4.2. Поправка на распад....................................................	40
	4.3. Поправка на случайные совпадения.........................	40
	4.4. Поправка на мертвое время.......................................	42
	4.5. Нормализация данных ...............................................	42
	4.6. Поправка на рассеяние ..............................................	43
	4.7. Применение поправок................................................	44
5.	Накопление данных в ПЭТ .................................................	44
	3

6.	Тестирование ПЭТ-сканеров по программе контроля
	качества ................................................................................		48
	6.1. Ежедневное тестирование .........................................		48
	6.2. Еженедельное тестирование .....................................		48
Контрольные вопросы ..............................................................			49
Список литературы ...................................................................			51
Глава 2. Реконструкцияизображений в		позитронно-
эмиссионной томографии ................................................................			52
1.	Сбор данных при 2-мерной и 3-мерной	визуализации . 52
	1.1. Двумерная визуализация ...........................................		53
	1.2. Полный 3-М набор данных .......................................		55
	1.3. Детерминистская и стохастическая модели
	визуализации .....................................................................		56
2.	Аналитическая 2-М реконструкция изображений...........		57
	2.1. Теорема 2-М центрального сечения .........................		57
	2.2. Обратное проецирование ..........................................		58
	2.3. Реконструкция методом обратной проецирования с
	фильтрацией в Фурье пространстве ................................		59
	2.4. Реконструкция методом фильтрованного обратного
	проецирования...................................................................		60
	2.5. Регуляризация.............................................................		61
3.	Аналитическая 3-М реконструкция	изображений...	62
	3.1. Алгоритм 3-М обратного проецирования................		63
	3.2. Методы перегруппировки .........................................		64
4.	Итеративная реконструция изображений..........................		65
	4.1. Основные элементы ...................................................		65
	4.2. Алгоритм максимизации ожидания
	максимального правдоподобия........................................		68
	4

	4.3. Алгоритм максимизации ожидания
	упорядоченных подмножеств ..........................................	70
	4.6. Байесовые штрафные методы ...................................	73
	4.7. Трехмерная итеративная реконструкция .................	74
5.	Компромисс между качеством изображения и шумовым
	разрешением.........................................................................	75
	5.1. Определения качества изображения ........................	75
	5.2. Количественные оценки ............................................	76
6.	Актуальные проблемы ........................................................	80
Контрольные вопросы ..............................................................		81
Список литературы ...................................................................		82
Глава 3. Моделирование кинетики трассеров в ОФЭКТ		и
ПЭТ ......................................................................................................		85
1.	Введение ...............................................................................	85
2.	Характеристика трассеров и камерных моделей ............	87
	2.1. Характеристики радиотрассеров ..............................	87
	2.2. Типы моделей .............................................................	90
3.	Камерный анализ и транспорт масс ....................................	90
4.	Допущения камерного моделирования .............................	93
5.	Скорости усвоения и выведения, время транзита и объем
	распределения ......................................................................	96
	5.1. Физиологическая значимость параметров модели для
	камерного анализа [15O]H2O.............................................	96

5.2.Решение уравнений однокамерной модели ткани 101

5.3.Физиологическое значение модельных параметров в

камерном анализе с более сложными моделями........		102
5.4. Общее решение для многокамерных	моделей
ткани.................................................................................		107
Контрольные вопросы ............................................................		108
5

Список литературы .................................................................			109
Глава 4. Дозиметрия в ядерной медицине ............................			111
1.	Историческая справка .......................................................		112
2.	Дозиметрические величины и единицы их измерения ..		114
	2.1. Поглощенная доза ...................................................		114
	2.2. Эквивалентная доза.................................................		116
	2.3. Эффективная доза ....................................................		119
3.	Дозиметрия на разных этапах разработки и внедрения
	радиофармпрепаратов .......................................................		123
4.	Методы расчета доз при внутреннем	облучении...	125
	4.1. Главные уравнения ..................................................		125
	4.2. Дозиметрические системы .....................................		127
	4.3. Метод Маринелли – Квимби – Хайна ...................		127
	4.4. Современные расчетные методы
	дозиметрии ядерной медицины .....................................		130
5.	Практическое рассмотрение ..............................................		144
	5.1. S-факторы для фантома стандартного человека 144
	5.2. Серия педиатрических фантомов ...........................		146
	5.3. Серия фантомов беременных женщин...................		148
	5.4. Воксельные (томографические) фантомы всего тела
	...........................................................................................		149
	5.5. Эффективный период полувыведения ...................		149
	5.6. Резидентное время ...................................................		150
6.	Программное обеспечение и ресурсы	Интернета.....	151
	6.1. Програмные комплексы MIRDOSE и OLINDA ....		151
	6.2. Система RADAR ......................................................		152
7.	Нерешенные проблемы .....................................................		152
Контрольные вопросы ............................................................			153
	6

Список литературы .................................................................			156
Глава 5. Радионуклидная терапия..........................................			160
1. История развития радионуклидной терапии....................			160
2.	Выбор радионуклида.........................................................		161
	2.1. Общий анализ ...........................................................		161
	2.2. Источники β-излучения ...........................................		162
	2.3. Источники электронов Оже ....................................		166
	2.4. Источники α-частиц .................................................		167
	2.5. Радионуклиды для визуализации/терапии.............		168
3.	Выбор носителя радионуклида..........................................		170
	3.1. Общий анализ ...........................................................		170
	3.2. Радиофармпрепараты для мишенной и
	радиоиммунной терапии ................................................		171
4.Сферы клинического применения РФП ............................			176
5.	Расчет дозы и дозиметрическое	обеспечение РНТ. 178
	5.1. Формализм MIRD.....................................................		178
	5.2. Метод дозового ядра точечного источника ...........		181
	5.3. Применение метода Монте-Карло..........................		182
6.	Практическое применение формализма MIRD ................		182
7.	Планирование радионуклидной терапии..........................		183
	7.1. Предварительное введение РФП ............................		183
	7.2. Критические органы ................................................		188
	7.3. Расчеты для конкретного пациента ........................		188
	7.4. In-vivo дозиметрия ...................................................		189
	7.5. Радиобиологическое рассмотрение ........................		190
8.	Преимущества, недостатки и актуальные проблемы
	радионуклидной терапии ..................................................		190
Контрольные вопросы ............................................................			193
	7

Список литературы .................................................................	195
Глава 6. Основы радиационной безопасности в ядерной
медицине ...........................................................................................	199
1. Концептуальные основы нормирования в	радиационной
безопасности ......................................................................	200
1.1. Концепция беспорогового действия	радиации
...........................................................................................	200
1.2. Концепция приемлемого риска...............................	201
1.3. Фоновое облучение..................................................	203
1.4. Принципы обеспечения радиационной
безопасности....................................................................	206
2. Нормы радиационной безопасности .................................	207
3. Обеспечение радиационной безопасности в ядерной
медицине.............................................................................	208
3.1. Обеспечение радиационной безопасности
пациентов.........................................................................	211
3.2. Обеспечение радиационной безопасности
персонала .........................................................................	218
3.2.2. Источники облучения ...........................................	220
3.3. Радиоактивные отходы ...........................................	226
3.4. Обеспечение радиационной безопасности
населения .........................................................................	228
3.5. Обеспечение радиационной безопасности в
радионуклидной терапии................................................	231
4. Обеспечение радиационной безопасности в
рентгенодиагностике .........................................................	236
Контрольные вопросы ............................................................	241
Список литературы .................................................................	244

Список основных сокращений

АЭС – атомная электростанция КТ – компьютерная томография

МАГАТЕ – Международное агентство по атомной энергии МБк – мегабеккерель мкКи – милликюри

МКРЗ – Международная комиссия по радиационной защите ОФЭКТ – однофотонная эмиссионная компьютерная томогра-

фия ПЭТ – позитронно-эмиссионная томография

РАО – радиоактивные отходы РЛП – радиологические процедуры р/н -- радионуклид РНТ – радионуклидная терапия

РФП – радиофармпрепарат ФЭУ – фотоэлектронный умножитель ЯМ – ядерная медицина

A – активность радионуклида

ATT – поправка на ослабление излучения Ben – энергетический фактор накопления BGO – сцинтиллятор германат висмута D – поглощенная доза

D – мощность поглощенной дозы

DC – поправка на распад радионуклида DT – поправка на мертвое время

E – эквивалентная доза

FDG – фтор-2-дезокси-D-глюкоза FOV – поле обзора

GSO – сцинтиллятор силикат гадолиния HT – полная эффективная доза

HTR – эффективная доза, создаваемая конкретным видом ионизирующего излучения

ICRP – Международная комиссия по радиационной защите LSO – сцинтиллятор силикат лютеция

LOR – линия ответа

MIRD – Комитет по медицинской внутренней радиационной до-

зе

MLEM – алгоритм максимизации ожидания максимального правдоподобия

NECR – эквивалентная по шуму скорость счета NR – скорость счета случайных совпадений

NS – скорость счета совпадений, обусловленных рассеянием гамма-излучения

NORM – нормировочный фактор

OSEM – алгоритм максимизации ожидания упорядоченных подмножествв

ROC – приемная операционная характеристика

Tp (T1/2) – период (физический) полураспада радионуклида

Tb – период (биологический) полувыведения радионуклида из организма

Te – эффективный период уменьшения активности радионуклида в организме в два раза

TOF – метод времени пролета

WR – взвешивающие коэффициенты при расчете эквивалентной дозы для конкретного вида излучения

WT – взвешивающие коэффициенты при расчете эффективной дозы дозы для конкретного органа или ткани

µ – линейный коэффициент ослабления гамма-излучения λ – постоянная распада

1 / 251 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
12.11.20221.05 Mб5Баскаков Несобственные интегралы 2014.pdf
#
12.11.20223.67 Mб0Батова Бридгинг тхе Гап 2013.pdf
#
12.11.20222.38 Mб1Бежко Применение ЕВМ в експерименталных исследованиях 2011.pdf
#
12.11.20221.81 Mб0Белехов Психолого-педагогическое обеспечение образоватлного 2011.pdf
#
12.11.2022583.9 Кб3Белобородов Надежност тестов 2012.pdf
#
12.11.20224.94 Mб56Беляев Физика ядерной медицины Ч.2 Учебное пособие 2012.pdf
#
12.11.20224.42 Mб1Блинов Учебное пособие по выполнению индивидуалныкх заданиы первоы части курса 2014.pdf
#
12.11.20226.3 Mб7Борман Теория каскадов для разделения бинарных 2011.pdf
#
12.11.20227.42 Mб28Борман Физическая кинетика атомных процессов в наноструктурах 2011.pdf
#
12.11.20222.84 Mб6Бородакий Нелинейное программирование в современных задачах оптимизации 2011.pdf
#
12.11.2022642.71 Кб6Бочкарева Управленческий анализ в отраслях 2013.pdf