w diagnostyce i terapii medycznej - fuw.edu.plszef/tjwditm/tjwdtm-04.pdf · skan wątroby i mózgu...
TRANSCRIPT
![Page 1: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/1.jpg)
Zygmunt SzeflińskiŚrodowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów
[email protected]://www.fuw.edu.pl/~szef/
Techniki Jądrowew Diagnostyce i Terapii
MedycznejWykład 4, 23 marca 2021
![Page 2: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/2.jpg)
Obrazowanie w medycynie nuklearnej
Znacznik- izotop radioaktywny, często 99mTc
Ligand- nośnik (wektor)
RadiofarmaceutykZnacznik + ligand
Gamma Kamera
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 3: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/3.jpg)
GAMMA KAMERA
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 4: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/4.jpg)
Kamera Gamma DST-XLi
![Page 5: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/5.jpg)
Schemat blokowy Kamery Gamma
Kryształ + PM(Głowica KG)
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 6: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/6.jpg)
Jak określić współrzędne
xyxx
yyy
xyxx
xxx
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 7: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/7.jpg)
Budowa kamery Gamma
Układ rejestracji promieniowania w Kamerze Gamma
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 8: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/8.jpg)
Fotopowielacze w Kamerze
Gamma
37-91 PMT
23.III.2021
TJwDTM - Wykład 4
![Page 9: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/9.jpg)
Rola kolimatora w Kamerze Gamma
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 10: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/10.jpg)
Typy kolimatorów
Parallel-hole
pin-hole
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 11: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/11.jpg)
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
Widma
![Page 12: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/12.jpg)
Rola detektora
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 13: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/13.jpg)
Dodawanie pochłaniania/osłabienia
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 14: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/14.jpg)
Dane emisyjne:Projekcje aktywności (dr Mikołajczyk PW)
r
r
Projekcja(r,)
Sinogram
r
GE Advance, 2D
: 336 kątów
r: 281 punktów
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 15: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/15.jpg)
Rekonstrukcja obrazów SPECT
Załóżmy dla prostoty, że rejestrujemy promieniowanie z czterech voxeli o
radioaktywnościach odpowiednio A1, A2, A3 i A4. PI - to odpowiednie projekcje natężeń.
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 16: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/16.jpg)
Filtered Back Projection(Projekcja wsteczna)
1. Generujemy pusty zbiór (macierz)
2. Dodajemy kolejne projekcje (n -projekcji)
3. Odejmujemy sumę z pojedynczej projekcji od każdego elementu
4. Dzielimy poszczególne elementy przez n-1
5. Uzyskujemy macierz aktywności
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 17: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/17.jpg)
Analytic and iterative reconstruction algorithms in SPECT
Philippe P. BruyantThe Journal of Nuclear Medicine; 43(2002) 1343
Rekonstrukcja iteracyjna
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 18: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/18.jpg)
Metoda iteracyjna1. Zaczynamy od pustej macierzy2. Z projekcji P1 dzielimy wartości
pomiędzy voxele dające przyczynek do projekcji
3. Znajdujemy przybliżenie R14. Porównujemy projekcję P2 z P2(R1) i
znajdujemy różnice5. Dodajemy różnice do R1 uzyskując R26. Wracamy do punktu 4 z rozwiązaniem
R2 i projekcją P37. Pętlę 4-6 wykonujemy dla kolejnych
rozwiązań i projekcji.23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 19: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/19.jpg)
Projekcje P1Projekcja P1
Pierwsze przybliżenie macierzy
Rekonstrukcja iteracyjna!
3 4
1 8
Rozw. R1
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 20: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/20.jpg)
Projekcja P2Projekcja P2 Co wynika z projekcji R1
Różnice
3 4
1 8
Rozw. R2
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 21: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/21.jpg)
Projekcja P3
Projekcja P3
Co wynika z projekcji P3(R2)
Różnice
5
3 4
1 8
Rozw. R3
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 22: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/22.jpg)
Projekcja P4
Projekcja P4
Co wynika z projekcji P4(R3)
Różnice
5
5
0
5
0
5
Co było?
3 4
1 8
3 5
0 8
Rozw. R4
Rozwiązanie R4 jest już niezłe !23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 23: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/23.jpg)
Rekonstrukcja iteracyjna
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 24: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/24.jpg)
Obrazy z Kamery Gamma
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 25: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/25.jpg)
Nowotwór tarczycy (GK–scan)
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 26: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/26.jpg)
Skan układu kostnego (SPECT)
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 27: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/27.jpg)
Skan wątroby i mózgu (SPECT)
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 28: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/28.jpg)
Jak powstajeobraz PET
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 29: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/29.jpg)
(C6O5FH11)
(18F)
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 30: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/30.jpg)
Izotopy dla PETNuklid T1/2
(min)
Emax
(MeV)
Zasięg
Efektywny
(mm)
Target Reakcja jądrowa
18F 109,7 0,635 1,4 18O woda
Ne gaz
18O(p,n)18F 20Ne(d, )18F
11C 20,4 0,96 2,06 N2 - gaz 14N(p,)11C
13N 9,96 1,72 4,5 16O woda 16O(p,)13N 13C(p,n)13N12C(d,n)13N
15O 2,07 1,19 3,0 N2 - gaz 14N(d,n)15O 15N(p,n)15O
18F podstawiane w miejsce grupy hydroksylowej związku
![Page 31: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/31.jpg)
Osłabianie fotonów anihilacji
Detektor A Detektor B
Prawdopodobieństwo detekcji fotonów e-md1 , e-md2
Prawdopodobieństwo detekcji koincydencjie-md1 * e-md2 = e-m(d1+d2) = e-mD (Dla głowy: 0.2)
(Niezależnie od położenia punktu anihilacji na promieniu)
g1 g2
D
d1 d2
e-d1e-d2
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 32: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/32.jpg)
Pomiar części pochłoniętej
Skan
transmisyjny
g1 g2
I0I=I0e
-D
I0g1 g2Skan
pusty
I0
Współczynnik korekcyjny: I0/I = eD
Skan
emisyjny
g1 g2
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 33: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/33.jpg)
Powody zniekształcenia obrazu: fotony rozproszonePrzesunięte koincydencje
g
g
Rozpraszanie
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 34: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/34.jpg)
Powody zniekształcenia obrazu: koincydencje losowe
Rozpraszanie
Koincydencja dwu niepowiązanych fotonów
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 35: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/35.jpg)
Powody zniekształcenia obrazu: osłabianie fotonów
Część fotonów jest osłabiana w tkankach
Efekt zależy od miejsca emisji
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 36: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/36.jpg)
PET korekcja osłabiania – AC (Attenuation Correction)
PET bez AC
PET z AC
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 37: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/37.jpg)
Współczynniki osłabienia dla PET (ACF)
Korekcja:
Sino. emisyjny * Sino. ACF = Sino. Skorygowany
SinogramACF (emD )
Sinogram pusty (I0)
Sinogram transmisyjny (I0e -mD )
= =
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4
![Page 38: w Diagnostyce i Terapii Medycznej - fuw.edu.plszef/TJwDiTM/TJwDTM-04.pdf · Skan wątroby i mózgu (SPECT) 23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4. Jak powstaje obraz PET 23.III.2021 TJwDTM](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062510/6136b25a0ad5d20676483033/html5/thumbnails/38.jpg)
Efekty rekonstrukcji
23.III.2021 TJwDTM - Wykład 4