IJS F9F9

Pozitronska tomografija

Za uvod si preberite članekk Tom K Lewellen 2008 Phys. Med. Biol. 53 R287 doi: http://dx.doi.org/10.1088/0031-9155/53/17/R01 ,o rekonstrukciji slike pa članek Adam Alessio and Paul Kinahan, PET Image Reconstruction http://www.schreisupport.com/Schreisupport/GENERAL%20INFORMATION/PET/alessioPETRecon.pdf

Poglejte si še prosojnice http://www1.na.infn.it/TIMSI/materialicorsi/CONTI/Lesson4_PETdetectors.ppt

Uvod

Zadnja leta izredno narašča pomen uporabe pozitronske tomografije v medicini tako za diagnostiko kot tudi med zdravljenjem. Pri tej metodi pacientu v kri vbrizgamo radiofarmak, označen z beta+ radioaktivnim izotopom. Pri razpadu nastali pozitron se v telesu na razdalji <1mm anihilira z elektronom, rezultat anihilacija pa sta dva kolinearna žarka gama z energijo enako masi elektrona 511 keV. Če oba fotona zaznamo, vemo, da je njun izvor nekje na daljici zveznici obeh mest detekcije. Z računalniško rekunstrukcijo slike porazdelitev daljic pretvorimo v porazdelitev izvorov, to pa dobi v roke zdravnik.

Kot detektor žarkov gama z energijo 511 keV običajno uporabljamo anorganske kristale. Ti morajo biti dovolj hitri, da v aparaturi ne prihaja do naključnih koincidenc. Scintilacije zaznamo z detektorjem fotonov. Do nedavna so v komercialno dosegljivih sistemih uporabljali enokanalne fotopomnoževalke, z razvojem pozicijsko občutljivih detektorjev pa lahko ob hkratni segmentaciji kristalov ločljivost slike močno povečamo. Nekatere vrste detektorjev (npr. večanodne fotopomnoževalke z mikrokanalnimi ploščami) omogočajo, da lahko zelo natančno izmerimo tudi čas zaznave interakcije in s tem občutno zmanjšamo število naključnih koincidenc.

Pri tej vaji se boste spoznali z detektorskimi moduli in z njimi sestavili preprost pozitronski tomograf. Tomograf bomo umerili s pomočjo točkastega izvora Na-22 in si pogledali vpliv različnih parametrov na prostorsko ločljivost slike. Delo bo potekalo na Odseku za eksperimentalno fiziko osnovnih delcev (F9) na Institutu Jožef Stefan.

setup.jpg setup1.jpg

Pripomočki

  • Detektorski modul:
    • 16 kanalna fotopomnoževalka Hamamatsu R5900-M16
    • baza fotopomnoževalke z izhodi za 16 kanalov in skupen iyhod z zadnje stopnje dinodne verige
    • scintilator LYSO (lutecijev ortosilikat) 9x9 paličk 2.05 mm x 2.05 mm x 20 mm z odbojnimi stenami.
    • kapica modula
  • detektorski obroč
  • visokonapetostni napajalnik
  • NIM crate
  • zakasnilne linije za 64 signalov
  • obračalnik signalov PS 740 Linear FAN IN/OUT
  • diskriminator sunkov Ortec CF8000
  • koincidenčno vezje Ortec CO4010
  • VME crate
  • Wiener VM-USB kontroler
  • računalnik
  • LeCroy WaveJet 354 Osciloskop
  • vrtljiva mizica Standa: Universal Motorized Rotation Stage 8MRU-1TP z USB kontrolerjem 8SMC1-USBhF-B1-1
  • Radioaktivni izvor Na-22
  • podstavek za radioaktivni izvor

Potek dela

  • Najprej po priloženi shemi sestavite demonstracijski tomograf.
  • Tomograf priklopi na visoko napetost in na osciloskopu opazuj sunke, ki jih povzročijo anihilacijski žarki gama
    • Kakšen je izhod na posameznih kanalih in kakšen je skupni dinodni izhod ?
    • Potek signalov si shrani na USB ključek.
  • Sestavi proženje za zajem podatkov
    • Za meritve in kalibracijo posameznega modula bomo uporabili kar dinodni signal na modul
    • za koincidenčne meritve uporabi koincidenčni signal vseh štirih dinod ( D1 | D2 ) & ( D3 | D4)
  • Izvor vstavi v sredino.
    • Proženje elektronike nastavi tako, da boš lahko prožil le na eno stran modula.
    • Zajemi podatke pri napetosti -800V
  • Izvor izmakni iz sredine in ponovi meritev.
  • POMEMBNO !!! Po vsaki meritve (lahko pa že med njo) preverite, če so podatki berlljivi z programi za rekonstrukcijo
# How to use -> ./petscan.sh [nx] [x0] [dx] [file] [neve] [counter]
# nx / ny -> # of steps to take in phi / z direction
# x0 / y0 -> phi0 / z starting position
# dx / dy -> size of each step in phi / z direction
# file -> filename to save the data in
# neve -> # of events to measure
# counter -> first # to add to the filename
# example -> ./petscan.sh 100 0 100 r000.dat -600   # scan 100 steps from 0 stepsize 100 filename r000.dat 600 seconds/step
# example -> ./petscan.sh 20 100 1000  petscan 100000 1
# example -> ./petscan.sh 10 0 1000    petscan 1000 0

praktikum@fmfp4:~$ cd pet/petscan/
Vrtenje mizice
praktikum@fmfp4:~/pet/petscan$ sudo ./moveto.sh 0 1000
Če vrtenje mizice ne deluje, je potrebno najprej preveriti, če je naložen driver za pomično mizico. Če ni, ga naložiš z
praktikum@f9lab10:~/pet$ cd 8SMC1-USBhF/usmcdrv/
praktikum@f9lab10:~/pet/8SMC1-USBhF/usmcdrv$ make
praktikum@f9lab10:~/pet/8SMC1-USBhF/usmcdrv$ sudo insmod usmcdrv.ko

Zajem podatkov
praktikum@fmfp4:~/pet/petscan$ sudo ./petscan.sh 1 0 1 datoteka 10000 0
Rekonstrukcija podatkov:Za navodila sledi povezavi PetRekonstrukcija

Naloga

  • Za vsako napetost izmeri še pogostost dinodnih sunkov (za to lahko uporabiš števec ali pa kar osciloskop) in nariši odvisnost pogostosti dinodnih sunkov
  • Kako se z napetostjo spreminja širina enega od vrhov v histogramu težišče naboja. Nariši. Kaj pričakuješ?
  • Spremeni prožilni signal na koincidenco signalov iz prvih in drugih dveh modulov
  • Zajemi podatke pri -800V
  • Kakšna je energijska ločljivost pri taki postavitvi?
  • Zajemi podatke z detektorja pri različnih visokih napetostih in oceni, kako se spreminja energijska ločljivost sistema, Nariši odvisnost energijske ločljivosti sistema za enega od centralnih kanalov.

Poročilo

Po opravljeni vaji pripravite poročilo, ki naj vsebuje:

  • Teoretične osnove
  • Opis merilnega sistema - opis poteka signalov od detektorja do zajema z računalnikom.
  • meritve in nastavitve relevantnih parametrov pri meritvi
  • analizo podatkov
  • rezultate z diskusijo.

Podobne vaje po svetu

Slika postavitve VME enote z kontrolerjem in dvema ADC moduloma

vme.jpg

-- Main.rok - 24 Jan 2011

Topic attachments
I AttachmentSorted ascending Action Size Date Who Comment
miniPET-0.5-20090216.pdfpdf miniPET-0.5-20090216.pdf manage 1 MB 18 Apr 2011 - 19:10 UnknownUser  
petfmfdaq.tgztgz petfmfdaq.tgz manage 88 K 16 Jan 2012 - 12:53 UnknownUser Izvorna koda programa za zajem podatkov
setup.jpgjpg setup.jpg manage 259 K 18 Apr 2011 - 11:09 UnknownUser  
setup1.jpgjpg setup1.jpg manage 147 K 18 Apr 2011 - 11:09 UnknownUser  
vme.jpgjpg vme.jpg manage 167 K 18 Apr 2011 - 11:10 UnknownUser  
Topic revision: r10 - 25 May 2012, rok
This site is powered by FoswikiCopyright © by the contributing authors. All material on this collaboration platform is the property of the contributing authors.
Ideas, requests, problems regarding Foswiki? Send feedback