Добавил:
Sekretar
kiopkiopkiop18@yandex.ru
t.me/Prokururor I Вовсе не секретарь, но почту проверяю
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ординатура / Хирургия / Библиотека им академика М.И. Перельмана / Книга_148_библиотеки_им_акад_М_И_Перельмана
.pdf
https://t.me/med1917
осуществить точность откалиброванных действий. Поскольку такие
эталонные источники имеют длительный срок службы, единый стандарт
может использоваться в течение месяцев или лет, что позволяет избежать
необходимости подготовки источников на ежедневной или еженедельной
основе и, таким образом, избежать возможных неточностей при дозировании,
а также возможности радиоактивного загрязнения. С другой стороны, как и
в случае со всеми герметичными источниками, эталонные источники должны
периодически проверяться на утечку радиоактивности (т. е. «проверяться на
протирку»), и необходимо поддерживать актуальный перечень таких
стандартов. Эталонные источники по истечении срока их службы все еще
остаются радиоактивными и, следовательно, должны быть возвращены
поставщику или третьей стороне, или иным образом утилизированы как
радиоактивные отходы.
Долгоживущий радионуклид, содержащий эталонный источник, должен
соответствовать по частоте и энергии излучения рентгеновского и γ-излучения
клиническому радионуклиду, для которого он выступает в качестве суррогата,
чтобы гарантировать сопоставимость реакции прибора на клинический
радионуклид и его суррогат. Суррогатные радионуклиды, обычно используемые
в ядерной медицине, а также их физические свойства и области применения
обобщены в таблице 10.2.
10.5.2. Обзорный счетчик
КК измерительных приборов обычно включает ежедневную проверку
заряда батареи, при этом на дисплее отображается, находится ли напряжение,
подаваемое батареей, в пределах допустимого рабочего диапазона. Чтобы
подтвердить, что измерительный прибор не был загрязнен (т. е. дает
воспроизводимо низкую экспозицию или скорость подсчета при отсутствии
радиоактивности), фоновую экспозицию или скорость подсчета следует
измерять ежедневно в зоне, удаленной от радиоактивных источников в пределах
объекта ядерной медицины, если такая зона разумно доступна. Кроме того,
измерительные приборы следует ежедневно проверять на постоянство
срабатывания путем измерения экспозиции или скорости счета эталонного
источника с длительным сроком службы в воспроизводимой геометрии
измерений. Помимо кратковременного ослабления эталонного источника,
измеряемая ежедневная экспозиция или скорость подсчета должны совпадать в
пределах 10 %; если нет, прибор следует откалибровать повторно.
Измерительные приборы следует калибровать — то есть проверять на
точность — с использованием подходящих долговечных эталонных источников
при установке, ежегодно и после любого ремонта. Если источник «мал» (по
сравнению со средней длиной свободного пробега испускаемых им
рентгеновских лучей и γ-лучей в материале, составляющем источник), а
расстояние между источником и метром «велико» (по сравнению с размерами
источника), то аппроксимируется геометрия точечного источника, и ожидаемая
мощность дозы D в воздухе определяется по закону обратных квадратов:
297
https://t.me/med1917
где A0 – активность эталонного источника при калибровке;
λ – константа физического распада радионуклида, содержащего эталонный
источник;
∆t – интервал времени между калибровкой эталонного источника и текущим
измерением;
Гδ – постоянная скорости кермы воздуха (индекс δ указывает, что учитываются
только фотоны с энергиями, превышающими δ, обычно установленными на
уровне 20 кэВ) радионуклида, содержащего эталонный источник;
d – расстояние между эталонным источником и измерителем (таблица 10.2).
Мощности доз следует измерять на каждой шкале и, путем
соответствующей регулировки расстояния между источником и измерителем, с
двумя показаниями (~20 % и ~80 % от максимального значения) на каждой
шкале. Для всех показаний ожидаемая и измеренная мощности доз должны
совпадать в пределах 10 %.
Многие учреждения ядерной медицины имеют свои измерительные
приборы, откалиброванные ведомственным управлением по радиационной
безопасности или коммерческой калибровочной лабораторией. В дополнение к
отчету о калибровке (обычно это одностраничный документ), в котором
указываются используемые эталонные источники, процедура измерения и
измеренные и ожидаемые значения экспозиции, на сам измеритель следует
прикрепить наклейку с датой, обобщающую результаты калибровки.
10.5.3. Калибратор дозы
Среди рутинных тестов КК калибратора дозы3 постоянство должно
проверяться ежедневно, а точность и линейность – по крайней мере
ежеквартально; рекомендуется проводить ежедневные проверки точности. Для
теста на постоянство в калибратор дозы помещают эталонный источник,
отслеживаемый NIST, такой как 57Co, 68Ge или
137
Cs (таблица 10.2), и записывают
3
При установке калибратора дозы необходимо измерить зависящий от геометрии
отклик для
относительно «стандартного» объема (например, 10 мл). Эта процедура требуется
периодически после установки.
99m
Tc и рассчитать поправочные коэффициенты, зависящие от объема (2–25 мл),
298
ТАБЛИЦА 10.2 – ДОЛГОЖИВУЩИЕ РАДИОНУКЛИДЫ, ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ ЭТАЛОННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ДЛЯ КК ПРИБОРОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ ДЛЯ
КОНТРОЛЯ
КАЧЕСТВА
Постоянство и точность
колодезного счетчика
Точность и постоянство
калибратора доз
Постоянство и точность
колодезного счетчика
Точность и постоянство
калибратора доз
Постоянство и точность
колодезного счетчика
Точность и постоянство
калибратора доз
a
Константа скорости воздушной кермы Γ
δ
эквивалентна более старой удельной γ-лучевой константе Γ.
b
Германий-68 в герметичном источнике находится в секулярном равновесии со своей короткоживущей дочерней
68
Ga, испускающей
позитроны (период полураспада: 68 мин).
Геометрия и
активность
Стержень размером с
пробирку, ~37 кБк
Флакон/маленький
флакон, 185-370 МБк
Стержень размером с
пробирку, 37 кБк
Флакон/маленький
флакон, 185-370 МБк
Стержень размером с
пробирку, 37 кБк
Флакон/маленький
флакон, 185-370 МБк
Постоянная скорость
воздушной кермы Γ
δ
(мГр· м
2
· ч
-1
· ГБк
–1
)
a
14,1
129
82,1
Энергия фотопика E
γ
и
частота основного
рентгеновского или
γ-излучения
122 кэВ (86 %)
511 кэВ (178 %)
662 кэВ (86 %)
Физическая
постоянная
распада, λ
0,00254/д
0,0241/д
0,0231/год
Период
полураспада
272 д
287 д
30 лет
Радионуклид
57
Co
68
Ge
b
137
Cs
https://t.me/med1917
299
https://t.me/med1917
показания активности на каждой шкале; ежедневные показания должны совпадать
в пределах 10 %. Для проверки точности (иногда также известной как проверка
линейности энергии) по меньшей мере два из вышеупомянутых эталонных
источников, отслеживаемых NIST, отдельно помещаются в калибратор дозы и
регистрируются показания активности на каждой шкале. для каждого источника
измеренная активность по каждой шкале и его текущая фактическая активность
должны совпадать в пределах 10 %.
Рис. 10.8. Набор пластиковых гильз со свинцовой подкладкой (набор для проверки
линейности калибратора дозы CalicheckTM, Каличек, Кливленд, Огайо, США) для оценки
линейности калибратора дозы методом экранирования. Набор поставляется со свинцовой
основой толщиной 0,64 см, гильзой при отсутствии подкладки с цветовой маркировкой
(для осуществления измерения активности, эквивалентного измерению нулевой точки
времени методом затухания) и гильзой со свинцовой подкладкой с шестью цветовыми
маркировками, предоставляющими коэффициенты затухания, номинально эквивалентные
затуханию более 6, 12, 20, 30, 40 и 50 часов соответственно. (Любезно предоставлено
Каличек, Кливленд, Огайо, США)
Ежеквартальная проверка линейности с помощью так называемого
«метода затухания» начинается с высокой активности (~37 Гбк) независимо
откалиброванного источника
99m
Tc, и его активность анализируется с
интервалом в 12 часов в течение трех дней подряд. За это время,
эквивалентное двенадцати периодам полураспада
99m
Tc, активность снижается
до ~10 Мбк. Затем измеренные активности отображаются в зависимости от
времени на полулогарифмическом графике, и через нанесенные таким образом
точки данных проводится наиболее подходящая прямая линия (либо «на глаз»,
либо с использованием алгоритма подбора кривой наименьших квадратов).
для каждой точки данных разница между измеренной активностью и
активностью на наиболее подходящей прямой линии в этой точке должна
составлять менее 10 %. альтернативным подходом к проверке линейности
300
https://t.me/med1917
является «метод экранирования», при котором свинцовые втулки
увеличивающейся толщины помещаются в калибратор дозы с источником
99m
Tc (рис. 10.8). путем размещения увеличивающейся толщины «эквивалента
распада» (как указано производителем для набора свинцовых гильз) между
источником и чувствительным объемом калибратора дозы измеряется
активность, эквивалентная распаду, для каждой гильзы. Хотя метод
экранирования намного быстрее метода затухания для проверки линейности
(занимает минуты вместо дней), рекомендуется первоначальная калибровка
набора гильз на основе затухания для точного определения фактической
эквивалентности затухания каждого экрана.
10.5.4. Колодезный счетчик
Обычные тесты КК скважинных счетчиков включают проверку
энергетического окна фотопика (т. е. пика энергии), если счетчик оснащен
многоканальным анализатором, фона, постоянства и эффективности (или
чувствительности). Перед подсчетом образцов, содержащих определенный
радионуклид, следует проверить энергетический спектр, чтобы убедиться, что
счетчик правильно «настроен на пик», то есть что фотопик радионуклида
совпадает с заданным энергетическим окном фотопика4. Для каждого
используемого энергетического окна фотопика следует ежедневно проверять
частоту подсчета фона. Важно отметить, что электронный шум, а также уровни
радиации окружающей среды, которые могут быть относительно высокими и
изменчивыми в учреждениях ядерной медицины, приведут к ненулевой и
потенциально колеблющейся фоновой частоте подсчета. Более того, даже
незначительное загрязнение счетной лунки приведет к неточно высоким
значениям скорости подсчета. Соответственно, для определения текущего
фонового количества всегда следует использовать «пробел» (т.е. пустую
счетную пробирку или флакон). Чтобы проверить постоянство, по крайней мере,
один отслеживаемый NIST справочный источник (таблица 10.2) также должен
учитываться каждый день; ежедневная чистая (т. е. общие показатели за вычетом
фона) должны совпадать в пределах 10 %.
Кроме того, как отмечалось выше, для каждого радионуклида, для
которого используется конкретный скважинный счетчик, счетчик должен
быть откалиброван — то есть определена его эффективность
(чувствительность) (в cpm/кБк) — при установке, ежегодно и после любого
ремонта (ур. (10.1).
4
Подсчет специфичных для изотопа радионуклидов или визуализация с помощью
сцинтилляционного детектора обычно выполняются с использованием 20 %-ного
энергетического окна фотопика, что эквивалентно диапазону энергий E ± 10 %, где Eγ –
энергия рентгеновского или γ-излучения радионуклида.
301
https://t.me/med1917
10.5.5. Интраоперационный зонд
В дополнение к ежедневной проверке батарей и фона (как это делается для
измерительных приборов), тесты КК интраоперационных зондов должен
включать ежедневную проверку смещения как основной, так и любой резервной
батареи, чтобы убедиться, что напряжение смещения (или высокое напряжение)
находится в пределах допустимого диапазона. Поскольку интраоперационные
зонды могут не осуществлять отображение энергетического спектра, может
оказаться невозможным визуально проверить правильность пика зонда, то есть
совпадение фотопика с заданным энергетическим окном фотопика. Таким
образом, снижение числа отсчетов или скорости счета в результате
несоответствующего энергетического окна может остаться незамеченным.
Таким образом, для ежедневной проверки постоянства скорости счета должен
быть доступен долгоживущий эталонный источник или набор эталонных
источников (например, 57Co, 68Ge и/или
137
Cs (таблица 10.2)); заметное изменение
(например, > ±10 %) чистой скорости счета от одного дня к другому может
указывать на неправильную настройку энергетического окна или на какую-либо
другую техническую проблему. В идеале каждый эталонный источник должен
быть встроен в некий колпачок, который воспроизводимо помещается на зонде,
чтобы избежать ложных различий в скорости счета из-за вариаций геометрии
источника-детектора.
10.5.6. Зонд для поглощения органами
Помимо различий в геометрии счета и чувствительности, зонды
поглощения и луночные счетчики имеют очень много общего, поэтому
процедуры КК – проверка энергетического окна фотопика, фона, постоянства и
эффективности – аналогичны. Важно, однако, что эффективность следует
измерять чаще – для каждого пациента – чем для колодезного счетчика, чтобы
чтобы можно было надежно пересчитать чистую скорость счета зонда в
поглощения щитовидной железы для отдельных пациентов.
БИБЛИОГРАФИЯ
CHERRY, S.R., SORRENSON, J.A., PHELPS, M.E., Physics in Nuclear Medicine, 3rd edn,
Saunders, Philadelphia, PA (2003).
NINKOVIC, M.M., RAICEVIC, J.J., ANDROVIC, A., Air kerma rate constants for γ emitters used
most often in practice, Radiat. Prot. Dosimetry 115 (2005) 247–250
ZANZONICO, P., Routine quality control of clinical nuclear medicine instrumentation: A brief
review, J. Nucl. Med. 49 (2008) 1114–1131.
ZANZONICO, P., HELLER, S., «Physics, instrumentation, and radiation protection», Clinical
Nuclear Medicine (BIERSACK, H.J., FREEMAN, L.M., Eds), Springer Verlag, Berlin
Heidelberg (2007) 1–33
302
https://t.me/med1917
ГЛАВА 11
УСТРОЙСТВА ВИЗУАЛИЗАЦИИ В ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЕ
М. А. ЛОДЖ, Э. К. ФРЕЙ
Отделение радиологии и радиологических наук имени Рассела Х. Моргана,
Университет Джона Хопкинса,
Балтимор, Мэриленд, Соединенные Штаты Америки
11.1. ВСТУПЛЕНИЕ
Получение изображений является важной частью ядерной медицины, и в
настоящее время разработано множество различных устройств для
визуализации. В этой главе описаны принципы работы и технологические
характеристики основных устройств для визуализации, используемых в
ядерной медицине. Две основные категории – это системы гамма-камер и
позитронно-эмиссионные томографы (ПЭТ). Первые используются для
получения изображения γ-лучей, испускаемых любым нуклидом, в то время как
вторые используют направленную корреляцию между аннигиляционными
фотонами, испускаемыми при распаде позитронов. В первом разделе этой главы
рассматриваются главные компоненты гамма-камер и то, как они используются
для формирования двухмерных плоских изображений, а также трехмерных
томографических изображений (однофотонная эмиссионная компьютерная
томография). однофотонная эмиссионная компьютерная томография
(ОФЭКТ)). Во втором разделе описывается соответствующее оборудование,
оптимизированное для получения данных ПЭТ. Большой прогресс в ядерной
медицине был достигнут с появлением мультимодальных систем визуализации,
включая ОФЭКТ/компьютерную томографию (КТ) и ПЭТ/КТ. В Эти системы
позволяют использовать КТ-изображения для анатомического сопровождения
функциональных изображений ядерной медицины и для компенсации
затухания. В третьем разделе этой главы рассматриваются принципы работы
этих устройств.
11.2. СИСТЕМЫ С ГАММА-КАМЕРОЙ
11.2.1. Основные принципы
Гамма-камера, или камера Ангера [11.1], - традиционная рабочая лошадка
визуализации в ядерной медицине; ее компоненты показаны на рис. 11.1. Системы
гамма-камер состоят из четырех основных элементов: коллиматора, который
определяет линии ответа (ЛОР); детектора излучения, который подсчитывает
падающие γ-фотоны; компьютерной системы, которая использует данные с
детектора для создания двухмерных гистограмм количества подсчитанных
фотонов; и портальной системы, которая поддерживает и перемещает гамма-камеру
303
γ-лучи
Изображение в профиль
Плоскость
изображения
Коллиматор
Точечные источники
Сцинтилляционный кристалл
Массив фотоумножителей
Алюминиевое покрытие
Коллиматор
Выходное окно
Рефлектор
Предусилители
Коррекция и кадрирование
Формирование и позиционирование
https://t.me/med1917
Рис. 11.1. Схематическая диаграмма, показывающая основные компоненты гамма-камеры
и пациента. Общая функция системы заключается в создании проекционного
изображения распределения радиоактивности в организме пациента путем
формирования изображения γ-лучей, выходящих из тела. Формирование
изображения означает установление связи между точками на плоскости
изображения и позициями в объекте. Это иногда называют LOR: в идеале каждая
позиция на изображении предоставляет информацию об активности на
уникальной линии, проходящей через объект. В гамма-камерах изображение
получают одиночные фотоны, в отличие от ПЭТ, где пары фотонов получают
совпадающие изображения. Таким образом, чтобы определить LOR, требуется
линза, как и при оптической визуализации. Однако энергии γ-лучей настолько
Рис. 11.2. На рисунке слева показано изображение двух точечных источников, которое
получилось бы при отсутствии коллиматора. Оно дает очень мало информации о
происхождении фотонов и, следовательно, никакой информации о распределении
активности в организме пациента. Рисунок на рисунке справа иллюстрирует роль
коллиматора и то, как он определяет линии отклика через пациента. Точки на плоскости
изображения однозначно идентифицируются с линией в пространстве
304
https://t.me/med1917
высоки, что их изгиб в практических целях невозможен. Вместо этого
используются коллиматоры, которые выполняют роль механической линзы.
Таким образом, функция коллиматора заключается в определении LOR через
объект. Рисунок 11.2 иллюстрирует функцию и необходимость коллиматора и,
таким образом, основной принцип однофотонной визуализации.
11.2.2. Камера Ангера
11.2.2.1. Коллиматоры
Как уже говорилось выше, коллиматор работает как механическая линза:
он определяет LOR. Коллиматор достигает этой цели, не позволяя фотонам,
испущенным в направлениях, которые не лежат вдоль LOR, не достигают
детектора. Таким образом, коллиматоры состоят из набора отверстий в
плотном материале с высоким атомным номером, как правило, свинца.
Отверстия расположены параллельно LOR. В идеале каждая точка в объекте
должна вносить вклад только в один LOR. Это требует использования
коллиматора очень длинных и узких отверстий. Однако такие отверстия
пропускают очень мало фотонов пройти через коллиматор и быть
обнаруженными. И наоборот, увеличение диаметр или уменьшение длины
отверстий приводит к значительно большему диапазону углов падения,
проходящих через коллиматор. Как показано на рис. 11.3, это приводит к
ухудшению разрешения. Как видно из этого рисунка, каждое отверстие имеет
конус отклика, а диаметр конуса отклика пропорционален расстоянию от
торца коллиматора.
Как говорилось выше, изменение диаметра отверстий коллиматора
изменяет разрешение, а также количество фотонов, проходящих через
коллиматор. Шум в изображениях ядерной медицины возникает в результате
статистических вариаций количества фотонов, подсчитанных за
определенный интервал счета, из-за случайного характера распада излучения
и взаимодействия с пациентом и камерой. Шум описывается статистикой
Пуассона, а коэффициент вариации (процент шума) обратно пропорционален
квадратному корню из числа отсчетов. Таким образом, увеличение числа
отсчетов приводит к получению менее зашумленных изображений. В
результате существует обратная зависимость между шумом и
пространственным разрешением коллиматоров: повышение разрешения
приводит к увеличению шума изображения, и наоборот.
Другой важной характеристикой коллиматоров является непрозрачность
коллиматорных септы для падающих γ-лучей. В идеальном коллиматоре септы
блокируют все падающее излучение. Однако в реальных коллиматорах
некоторая часть излучения проходит через септы или рассеивается в них и
обнаруживается. Эти явления называются как проникновение и рассеяние в
перегородках. Величина проникновения и рассеяния в перегородках зависит от
энергии падающего фотона, толщины и состава септы, а также от соотношения
сторон отверстий коллиматора. Поскольку гамма-камеры используются для
305
Точечный источник
Отвестие
коллиматора
https://t.me/med1917
получения изображений радионуклидов с энергией в широком диапазоне,
коллиматоры обычно выпускаются коллиматоры, подходящие для нескольких
диапазонов энергий: низкоэнергетические коллиматоры предназначены для
изотопов, излучающих фотоны с энергией ниже примерно 160 кэВ; коллиматоры
средней энергии предназначены для энергий до до примерно 250 кэВ; и
высокоэнергетические коллиматоры предназначены для более высоких энергий.
энергии. Следует отметить, что при выборе подходящего коллиматора для
изотопа, важно учитывать не только энергию фотонов, входящих в изображение
изображения, но и фотоны более высоких энергий, которые могут не попасть в
изображение. Например, в изотопе
123
I имеется ряд малораспространенных
фотонов высокой энергии, которые могут проникать через септы или
рассеиваться в них и портить изображения. В результате для визуализации
123
I
иногда используются коллиматоры средней энергии, несмотря на основной γфотопик при энергии 159 кэВ.
Рис. 11.3. Иллюстрация концепции пространственного разрешения и того, как длина и
диаметр отверстия коллиматора влияют на пространственное разрешение. Линии,
проходящие от точечного источника через коллиматор, указывают на наибольшее
расстояние между двумя источниками, при котором фотоны могут быть обнаружены в
одной и той же точке плоскости изображения (предполагается, что это задняя часть
коллиматора). Таким образом, источники, расположенные ближе друг к другу, чем это, не
будут полностью разрешены (хотя они могут быть частично разрешены). Из этого мы
видим, что разрешение уменьшается в зависимости от расстояния. Следует также
отметить, что разрешающая способность улучшается пропорционально уменьшению
ширины отверстий коллиматора и улучшается (хотя и не пропорционально) с увеличением
длины отверстия
306
Соседние файлы в папке Библиотека им академика М.И. Перельмана