برش‌نگاری با گسیل پوزیترون: تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
Mehrimirani (بحث | مشارکت‌ها) بدون خلاصۀ ویرایش |
Mehrimirani (بحث | مشارکت‌ها) بدون خلاصۀ ویرایش برچسب‌ها: متن دارای ویکی‌متن نامتناظر ویرایشگر دیداری |
||
خط ۱:
انتشار{{جعبه اطلاعات مداخله
| Name = برش‌نگاری با گسیل پوزیترون
| Image = ECAT-Exact-HR--PET-Scanner.jpg
خط ۷۶:
== عملکرد ==
=== رادیونوکلئید و رادیوتراپی ===
مقالات اصلی: فهرست رادیوتراپی های PET و Fludeoxyglucose
رادیونوکلئید هایی که در اسکن پت استفاده می شوند، معمولا ایزوتوپ ها با نیمه عمر کوتاه [3] مانند کربن 11 (~ 20 دقیقه)، نیتروژن 13 (~ 10 دقیقه)، اکسیژن 15 (~ 2 دقیقه)، فلوئور 18 (~ 110 دقیقه)، گالیم 68 (~ 67 دقیقه)، زیرکونیم 89 (~ 78.41 ساعت)، [32] یا روبیدیوم 82 (~ 1.27 دقیقه). این رادیونوکلئید ها یا به ترکیباتی که به طور طبیعی توسط بدن مورد استفاده قرار می گیرند مانند گلوکز (یا آنالوگ های گلوکز)، آب یا آمونیاک یا مولکول هایی که به گیرنده ها و یا سایر سایت های فعالیت دارویی متصل می شوند، متصل می شوند. چنین ترکیبات برچسب دار به عنوان رادیوتراپی شناخته می شوند. فن آوری PET می تواند برای ردیابی مسیر بیولوژیکی هر ترکیب در انسان های زنده (و همچنین بسیاری از گونه های دیگر) نیز مورد استفاده قرار گیرد، در صورتی که با ایزوتوپ PET قابل تشخیص باشد.بنابراین، فرآیندهای خاصی که می توانند با PET مورد بررسی قرار گیرند، عملا بی حد و حصر هستند و رادیوتراپی برای مولکول های هدف و فرآیندهای جدید همچنان سنتز می شود؛ همانطور که از این نوشتار، در حال حاضر ده ها تن در استفاده بالینی و صدها مورد استفاده در تحقیقات وجود دارد. در حال حاضر [هنگامی که] رادیوتراپی رایج ترین در پت اسکن بالینی پلاسما فلورایدوکسو گلوکوز (همچنین به نام FDG یا فلوتیکسی گلوکز)، یک آنالوگ از گلوکز است که با فلورین 18 برچسب گذاری می شود. این رادیوتراپی در اصل همه اسکن برای انکولوژی و اکثر اسکن در مغز اعصاب استفاده می شود و در نتیجه اکثریت کل رادیوتراپی (> 95٪) مورد استفاده در اسکن PET و PET را تشکیل می دهد.با توجه به نیمه کوتاه عمر اکثر رادیو ایزوتوپهای پرتوی پوزیترون، رادیوتراپی ها به طور سنتی با استفاده از یک سیکلوترون در نزدیکی دستگاه تصویربرداری PET تولید می شوند. نیمه عمر فلوئور 18 به اندازه کافی بلند است که رادیوتراپی هایی که دارای فلوئور 18 می باشند می توانند به صورت تجاری در محل های خارج از محل تولید شوند و به مراکز تصویربرداری منتقل شوند. اخیرا ژنراتورهای روبیدیوم 82 به صورت تجاری در دسترس بوده اند. [33] اینها حاوی استرانسیم 82 هستند که با جذب الکترون برای تولید روتادیوم-82 انتشار پوزیترون فرو می ریزند.
=== انتشار ===
برای انجام اسکن، یک ایزوتوپ تریسی رادیواکتیو کوتاه مدت به موضوع زندگی تزریق می شود (معمولا به گردش خون). هر اتم ردیاب شیمیایی به یک مولکول فعال زیست شناختی تبدیل شده است. یک دوره انتظار وجود دارد در حالی که مولکول فعال در بافت های متمرکز متمرکز می شود؛ سپس موضوع در اسکنر تصویربرداری قرار می گیرد. مولکول که برای این منظور بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، فلوئوریدسوکسی گلوکز (FDG)، یک قند F-18 است که مدت زمان انتظار آن یک ساعت است. در حین اسکن، یک رکورد غلظت بافت به عنوان کشش تریسی ایجاد می شود.همانطور که رادیو ایزوتوپ تحت تجزیه انتشار پوزیترون (همچنین به عنوان پتای بتا مثبت شناخته می شود)، پوزیترون، یک ضد عنصر الکترون با شار مخالف را منتشر می کند. پوزیترون منتشر شده در بافت برای یک فاصله کوتاه (معمولا کمتر از 1 میلیمتر است اما وابسته به ایزوتوپ است) [34] سفر می کند، که در آن زمان انرژی جنبشی را از دست می دهد، تا زمانی که به نقطه ای که می تواند با الکترون ارتباط برقرار کند، تاخیر کند. 35] این برخورد هر دو الکترون و پوزیترون را نابود می کند و یک جفت فوتون های نابود کننده (گاما) ایجاد می کند که در جهت تقریبا مخالف حرکت می کنند. این ها هنگامی که آنها در یک دستگاه اسکن می رسند، ایجاد می شوند و موجب نوردهی می شوند که توسط فوتومولتیپایر ها یا فوتودیوئید ها (سی APD) به دست می آید. این تکنیک به تشخیص همزمان یا همزمان دو فوتون که در جهت تقریبا مخالف حرکت می کند بستگی دارد (دقیقا در مرکز مرکزی محدوده ی توده ی آنها کاملا مخالف است، اما اسکنر هیچ راهی برای دانستن آن ندارد، و به همین جهت یک جهت کوچک ساخته شده است تحمل گرما) فوتون هایی که به "جفت" های زمانی (به عنوان مثال در یک پنجره زمانی از چند نانو ثانیه) وارد نمی شوند، نادیده گرفته می شوند.
=== محلی سازی رویداد نابودی پوزیترون ===
مهم ترین بخش از تلفات الکترون-پوزیترون موجب می شود که دو فوتون گاما 511 کیلووات در حدود تقریبا 180 درجه به یکدیگر منتقل شوند؛ از این رو، ممکن است منبع خود را در کنار یک خط مستقیم از همپوشانی (که همچنین خط پاسخ یا LOR نامیده می شود) قرار دهیم. در عمل، LOR دارای عرضی غیر صفر است زیرا فوتونهای خروجی دقیقا به فاصله 180 درجه از یکدیگر فاصله ندارند. اگر زمان حل و فصل آشکارسازها کمتر از 500 پیکوس، به جای حدود 10 نانو ثانیه باشد، ممکن است این رویداد را به یک بخش از وتر، که طول آن با وضوح زمان سنج آشکارساز تعیین می شود، قرار دهیم. با بهبود وضوح زمان، نسبت سیگنال به نویز (SNR) تصویر بهبود خواهد یافت و نیاز به رویدادهای کمتر برای دستیابی به همان کیفیت تصویر است. این تکنولوژی هنوز معمول نیست، اما در برخی از سیستم های جدید موجود است. [36]
=== بازسازی تصویر ===
<nowiki>داده های خام جمع آوری شده توسط یک اسکنر PET، لیستی از وقایع حادثه است که نشان دهنده تشخیص تقریبا همزمان (معمولا درون یک پنجره از 6 تا 12 نانو ثانیه از یکدیگر) فوتون های نابودی توسط یک جفت آشکارساز است. هر رویداد تصادفی نشان دهنده یک خط در فضای اتصال دو آشکارساز است که در آن انتشار پوزیترون اتفاق می افتد (یعنی خط پاسخ (LOR)).تکنیک های تحلیلی، مانند بازسازی توموگرافی کامپیوتری (CT) و داده های کامپیوتری توزیع شده تک فوتون (SPECT)، معمولا مورد استفاده قرار می گیرند، اگر چه داده های جمع آوری شده در PET بسیار ضعیف از CT است، بنابراین تکنیک های بازسازی مشکل تر است. رویدادهای همپوشانی را می توان به تصاویر طرح ریزی، به نام سینوگرام ها طبقه بندی کرد. سینوگرامها بر اساس زاویه هر دید و شیب (برای تصاویر 3D) مرتب می شوند. تصاویر سینوگرام به طور مشابه با پیش بینی هایی است که توسط اسکنرهای کامپیوتری (CT) گرفته شده اند و می توانند به روش مشابه بازسازی شوند. آمار مربوط به داده ها به دست آمده بسیار بدتر از آنچه که از طریق انتقال توموگرافی دریافت شده است. یک مجموعه اطلاعات PET طبیعی دارای میلیون ها حساب برای کل کسب است، در حالی که CT می تواند به چند میلیارد نفر برسد. این کمک به تصاویر PET که ظاهرا "پر سر و صدا" از CT است. دو منبع عمده سر و صدا در PET پراکنده هستند (یک جفت فوتون شناسایی شده، حداقل یکی از آنها از طریق مسیر اصلی با تعامل با ماده در میدان دید، منجر به جفت شدن به یک LOR نادرست می شود) و تصادفی رویدادها (فوتون های ناشی از دو حادثه مختلف نابودی، اما اشتباه به عنوان یک جفت تصادفی ثبت شده است زیرا ورود آنها به آشکارسازهای مربوطه آنها در یک پنجره زمان همزمان اتفاق افتاده است).در عمل، پیش پردازش قابل توجهی از داده ها لازم است - اصلاح برای اتفاقیات تصادفی، تخمین و تفریق فوتون های پراکنده، اصلاح مرده زمان تشخیص (پس از تشخیص فوتون، آشکارساز باید دوباره خنک شود) و آشکارساز - اصلاح حساسیت (برای هر دو حساسیت آشکارساز ذاتی و تغییر در حساسیت به علت زاویه بروز).طرح ریزی فیلتر شده (FBP) اغلب برای بازسازی تصاویر از پیش بینی ها استفاده می شود. این الگوریتم مزیت آن این است که در حالیکه نیاز کم به محاسبه منابع وجود دارد ساده باشد. معایب این است که نویز شات در داده های خام در تصاویر بازسازی شده برجسته است، و مناطقی از جذب بالا ردیابی تمایل به تشکیل رگه ها در سراسر تصویر. همچنین، FBP داده ها را به طور قطعی پردازش می کند - برای اتفاقی بودن ذاتی مرتبط با داده های PET حساب نمی شود، بنابراین نیازمند تمام اصلاحات قبل از بازسازی که در بالا توضیح داده شده است.روشهای آماری، احتمال مبتنی بر روش: آماری، احتمال مبتنی بر [37] [38] الگوریتم های تکرار انتظار-حداکثر سازی مانند الگوریتم Shepp-Vardi [39] در حال حاضر روش ترجیحی بازسازی است. این الگوریتم ها برآورد توزیع احتمالی حوادث نابودی را محاسبه می کنند که به داده های اندازه گیری شده بر اساس اصول آماری منجر می شود. مزیت پروفیل نویز بهتر و مقاومت در برابر مصنوعات رگه ای است که با FBP معمول است، اما ضرورت این است که نیازهای منابع کامپیوتر بالا باشد. یک مزیت دیگر از تکنیک های بازسازی تصویر آماری این است که اثرات فیزیکی که باید قبل از اصلاح برای استفاده از الگوریتم بازنگری تحلیلی مانند فوتون های پراکنده، اتفاقیات تصادفی، انقباض و آشکارساز زمان ماندگار، به احتمال زیاد مدل مورد استفاده در بازسازی، اجازه می دهد برای کاهش سر و صدای اضافی. نشان داده شده است که بازسازی واقعی، منجر به پیشرفت در حل و فصل تصاویر بازسازی شده می شود، از آنجا که مدل های پیچیده تر فیزیک اسکنر می تواند در مدل احتمال بیشتر از آنچه که توسط روش های بازسازی تحلیلی استفاده می شود، امکان سنجی بهبود یافته توزیع رادیواکتیویته را افزایش دهد. [40]تحقیقات نشان داده است که روش های بیزی که شامل یک احتمال احتمالی پواسون و یک پیش شرط احتمالی است (به عنوان مثال، صاف کردن قبل از منجر به تنظیم کامل تنوع و یا توزیع لاپلازی که منجر به {\ displaystyle \ ell_ {1}} \ ell_ {1} [42] یا از طریق روشهای مجاز Bayes [43] [44] یا از طریق IJ [46] [48] [49] روش زبری Good [45]، [46] ممکن است عملکرد برتر را به روشهای برآورد حداکثر انتظار برساند که شامل یک احتمال احتمالی پواسون است، اما چنین پیشنهادی را شامل نمی شود.تصحیح تضعیف: تصویربرداریPET نیاز به اصلاح ضخامت دارد [50] در این سیستم تصحیح تضعیف براساس اسکن انتقال با استفاده از منبع میله چرخش 68Ge است [51]اسکن های انتقال به طور مستقیم اندازه گیری های ولتاژ را در 511 کیلو V اندازه گیری می کند. [52] تضعیف زمانی رخ می دهد که فوتون هایی که توسط رادیوتراپی درون بدن منتشر می شوند، توسط بافت مداوم بین آشکارساز و انتشار فوتون جذب می شوند. همانطور که LOR های مختلف باید با ضخامت های مختلفی از بافت عبور کنند، فوتون ها به صورت متفاوتی تضعیف می شوند. نتیجه این است که سازه های عمیق در بدن به عنوان داشتن جذابیت ضعیف ضعیف بازسازی می شوند. اسکنرهای معاصر می توانند با استفاده از یک تجهیزات CT-X یکپارچه را با استفاده از یک تجهیزات CT-X یکپارچه، برآورد کنند، که یک فرم خام CT را با استفاده از یک منبع گاما (منبع پوزیترون) و آشکارسازهای PET، ارائه داد.در حالی که تصاوير تصحيح شده با ضخامت عمدتا بازنمايی وفادارتر است، فرآيند تصحيح خود را حساس به مصنوعات برجسته می کند. در نتیجه، هر دو تصحیح و اصلاح نشده تصاویر همیشه بازسازی و خواندن با هم.بازسازی 2D / 3D: اسکنرهای اولیه PET تنها یک حلقه ی آشکارساز داشتند، از این رو کسب اطلاعات و بازسازی بعدی به یک صفحه ی عرضی محدود شده بود. امروزه اسکنرهای مدرن شامل حلقه های متعدد هستند که اساسا یک سیلندر آشکارساز را تشکیل می دهند.دو روش برای بازسازی داده ها از یک اسکنر وجود دارد: 1) هر حلقه را به عنوان یک نهاد جداگانه تلقی کنید، به طوری که فقط در درون یک حلقه تشخیص داده می شود، تصویر از هر حلقه می تواند به صورت جداگانه بازسازی شود (بازسازی 2D)، یا 2) اجازه می دهد که همزمان بین حلقه ها و همچنین حلقه ها اتفاق بیفتد، سپس کل حجم را با هم بازسازی می کنیم (3D).تکنیک های 3D حساسیت بیشتری دارند (به این دلیل که بیشتر سازگاری ها شناسایی و مورد استفاده قرار می گیرند) و به همین دلیل سر و صدای کمتر، اما بیشتر به اثرات پراکنده و تصادفی سازگاری حساس هستند، و همچنین نیاز به منابع کامپیوتر به طور مساوی بیشتر. ظهور آشکارسازهای حل و فصل زمانهای نیمه نانو، امکان رد تصادفی تصادفی بهتر را فراهم می کند، بنابراین برای بازسازی تصویر 3D ترجیح می دهد.</nowiki>
زمان پرواز (TOF) PET: برای سیستم های مدرن با وضوح زمانی بالاتر (تقریبا 3 نانو ثانیه) یک تکنیک به نام "زمان پرواز" برای بهبود عملکرد کلی استفاده می شود. PET پرواز زمان استفاده از آشکارسازهای اشعه گاما بسیار سریع و سیستم پردازش داده ها است که دقیق تر می تواند تفاوت بین زمان تشخیص دو فوتون را تعیین کند. اگر چه از لحاظ فنی غیرممکن است که نقطه منشاء حوادث نابودی را دقیقا (در حال حاضر در حدود 10 سانتیمتر) قرار دهیم بنابراین بازسازی تصویر هنوز مورد نیاز است، تکنیک TOF به طور قابل توجهی بهبود کیفیت تصویر، به ویژه نسبت سیگنال به نویز.
=== ترکیب PET با CT یا MRI ===
مقالات اصلی: PET-CT و PET-MRIاسکن PET ها در کنار اسکن سیگنال های مغناطیسی یا رزونانس مغناطیسی (MRI)، با ترکیب (به نام "ثبت نام مشترک") به اطلاعات هر دو آناتومیک و متابولیکی (یعنی آنچه که ساختار است و آنچه که آن را بیوشیمیایی انجام می دهد) خوانده می شود. از آنجا که تصویربرداری PET در ترکیب با تصویربرداری آناتومیکی مفید است، مانند CT، اسکنرهای PET مدرن اکنون با CT Scanners چند منظوره پیشرفته (به اصطلاح PET-CT) در دسترس هستند. از آنجا که دو اسکن می تواند در یک جلسه فوری در همان جلسه انجام شود و بیمار موقعیت بین دو نوع اسکن را تغییر نمی دهد، دو مجموعه تصاویر دقیق تر ثبت می شوند، به طوری که مناطق ناهنجاری در تصویربرداری PET می توانند بیشتر باشد کاملا با آناتومی در تصاویر سی تی ارتباط دارد. این بسیار مفید است در ارائه دیدگاه های دقیق از حرکت دادن اندام ها یا ساختارها با تغییرات آناتومیکی بالاتر، که بیشتر در خارج از مغز اتفاق می افتد.در موسسه بیولوژي و بیوفیزیک Jülich، بزرگترین دستگاه PET MRI جهان در آوریل 2009 شروع به کار کرد: یک توموگرافی رزونانس مغناطیسی 9.4 تسلی (MRT) همراه با توموگرافی انتشار پوزیترون (PET). در حال حاضر، فقط مغز و مغز را می توان در این میدان های مغناطیسی بالا اندازه گیری کرد. [53]برای تصویربرداری از مغز، ثبت نام CT، MRI و اسکن PET می تواند بدون نیاز به یک PET CT یا PET-MRI با استفاده از دستگاه شناخته شده به عنوان N-localizer انجام شود. [17] [54] [55] [ 56]
=== محدودیت ها ===
حداقل رساندن دوز تابش به موضوع، جذابیت استفاده از رادیونوکلئید های کوتاه مدت است. در کنار نقش تعیین شده خود به عنوان یک تکنیک تشخیصی، PET به عنوان یک روش برای ارزیابی پاسخ به درمان، به ویژه درمان سرطان [57] نقش گسترده ای دارد، جایی که خطر ابتلا به بیمار از کمبود دانش در مورد پیشرفت بیماری بسیار بیشتر از خطر از اشعه تست.محدودیت استفاده گسترده از PET ناشی از هزینه های بالا cyclotrons مورد نیاز برای تولید رادیونوکلئید های کوتاه مدت برای اسکن پت و نیاز به دستگاه سنتز شیمیایی در محل مناسب برای تولید رادیو داروها پس از آماده سازی رادیوایزوتوپ. مولکول های رادیوتراپی Organic که یک رادیو ایزوتوپ رادیویی پوزیترون را شامل می شوند ابتدا سنتز نمی شوند و سپس رادیوایزوتوپ درون آنها تهیه می شود، زیرا بمباران با یک سیکلوترون برای تهیه رادیوایزوتوپ، هر وسیله ای برای نگهداری آن را از بین می برد. در عوض، ایزوتوپ باید ابتدا آماده شود، سپس پس از آن، شیمی برای آماده سازی هر رادیوتراپی آلی (مانند FDG) بسیار سریع انجام می شود، در زمان کوتاهی قبل از انحلال ایزوتوپ. تعداد کمی از بیمارستان ها و دانشگاه ها قادر به حفظ چنین سیستم هایی هستند و اکثر PET های بالینی توسط تامین کنندگان شخص ثالث رادیوتراپی پشتیبانی می شوند که می توانند همزمان چندین سایت را تأمین کنند. این محدودیت PET را در درجه اول به استفاده از ردیاب های برچسب دار شده با فلوئور 18 محدود می کند، که نیمه عمر 110 دقیقه را دارد و می توان از راه دور معقول استفاده کرد یا به روبیدیوم 82 (که به عنوان روبیدیم -82 کلرید استفاده می شود) با نیمه عمر 1.27 دقیقه است که در یک ژنراتور قابل حمل تولید می شود و برای مطالعات پرفوریونی قلب استفاده می شود. با این وجود، در سال های اخیر چندین سیکلوترون در محل با محافظ یکپارچه و "آزمایشگاه های داغ" (آزمایشگاه های شیمی اتوماتیک که قادر به کار با رادیوایزوتوپ ها هستند) شروع به همراه کردن واحدهای PET به بیمارستان های راه دور کرده اند. حضور کوچک سیکلوترون در محل، وعده داده که در آینده به عنوان سیکلووترن ها در پاسخ به هزینه بالای حمل و نقل ایزوتوپ به دستگاه های PET کاهش یابد. [58] در سال های اخیر کمبود اسکن های PET در ایالات متحده کاهش یافته است، چرا که انتشار داروهای رادیو ایزوتوپ برای تأمین رادیو ایزوتوپ ها 30٪ در سال افزایش یافته است. [59]از آنجا که نیمه عمر فلوئور 18 حدود دو ساعت است، دوز آماده یک رادیو دارو دارنده این رادیونوکلئید، طی چند روز کاری، نیمه عمر انباشته خواهد شد. این باعث می شود که کالیبراسیون مکرر دوز باقیمانده (تعیین فعالیت در واحد حجم) و برنامه ریزی دقیق با توجه به برنامه ریزی بیمار انجام شود.
== تاریخچه ==
پت اسکن اول بار در [[دانشگاه واشینگتن در سنت لوییس]] در سال ۱۹۷۵ توسط [[مایکل فلپس (فیزیک پزشکی)|مایکل فلپس]] اختراع شد.<ref>Simon Cherry, et al. ''Physics in Nuclear Medicine''. Saunders Publishing. 2003. p.۳{{سخ}}مایکل فلپس امروزه استاد دانشگاه UCLA است. مقاله اصلی که ایشان اول بار در این زمینه به چاپ رسانیدند عبارت است از:{{سخ}}Phelps ME, Hoffman EJ, Mullani NA, et al. ''Application of annihilation coincidence detection of transaxial reconstruction tomography''. J Nucl Med 16:210-215, 1975.</ref> در این سیستم یک عنصر [[رادیواکتیو]] با [[نیمه عمر]] کوتاه که با گرفتن [[پوزیترون]] متلاشی می‌شود (که به لحاظ شیمیایی مولکول فعال متابولیک محسوب می‌شود) به بدن بیمار تزریق می‌گردد و پس از وقفه کوتاهی (جهت پخش مواد در سیستم گردش بدن) بیمار جهت تصویرگیری به داخل دستگاه اسکن منتقل می‌شود. مولکولی که بدین منظور استفاده می‌شود فلوئورو دی اکسی گلوکز (FDG-۱۸) می‌باشد.
سطر ۸۳ ⟵ ۱۰۵:
در سال ۲۰۱۳ ایران دو دستگاه پت اسکن مشغول به کار داشت، که یکی در [[بیمارستان مسیح دانشوری]]، و دیگری در [[بیمارستان دکتر شریعتی (تهران)|بیمارستان دکتر شریعتی]] قرار داشتند.<ref>[http://www.irsnm.org/aboutus2.htm :: IRSNM :.: about us .:<!-- عنوان تصحیح شده توسط ربات -->]</ref>
== هزینه ==
از اوت سال 2008، Cancer Care انتاریو گزارش می دهد که هزینه های افزایشی در حال حاضر برای انجام اسکن PET در استان می تواند 1000 تا 200 دلار برای هر اسکن باشد. این شامل هزینه دارو رادیو اکتیو و مصارف پزشک برای خواندن اسکن است. [69]در انگلستان، هزینه مرجع NHS (2015-2016) برای یک اسکن پان بالغ سرپایی بالغ 798 پوند و 242 پوند برای خدمات دسترسی مستقیم است. [70]در استرالیا، از ژوئیه 2018، هزینه برنامه های مزایای Medicare برای کل بدن FDG PET بین 95 تا 99 دلار است که بسته به نشانه ای برای اسکن است. [71]
== نگارخانه ==
| |||