Samenvattingen OP2.2 nucleaire geneeskunde
College 1 Nucleaire Geneeskunde
Positron emission tomograpy (PET) ‘bouw en principe’
Motivatie
• Functionele beeldvorming : fysiologisch proces
• Sensitief
Pet heeft een hogere beeldkwaliteit en je kan er veel meer onderzoeken meedoen dat met een
gammacamera. Is een gammacamera gecombineerd met een CT scan.
FDG: vooral voor oncologische onderzoeken. Fluor deoxyglucose (radioactieve suiker). HVT van 2 uur.
Hoge sensitiviteit en hoge specificiteit. Sensitiviteit is het aantal terecht positieve uitslagen
specificiteit het aantal terecht negatieve uitslagen. Hoe hoger deze zijn hoe beter de diagnose.
Conventioneel versus PET?
PET
• positronemissie
• detectie van indirect ontstane gammafotonen
• nagenoeg alle fotonen uit het lichaam kunnen voor beeldvorming gebruikt worden
• Resolutie 2 - 6 mm
• Sensitiever / specifieker
• Absolute kwantificatie
• (relatief) Korte HVT
• F/O/N
PET: lichaamseigen stoffen worden voornamelijk gebruikt als radiofarmacon.
Conventioneel
• gamma-emissie
• detectie directe gammafotonen
• Alleen loodrecht invallende fotonen worden verwerkt
• Resolutie 6 – 12 mm
• Relatieve kwantificatie
• Lange HVT
• TC
Fysica
1. ß+ verval + annihilatie
2. Coïncidentie detectie
,ß+ verval + annihilatie
Heeft een protonen overschot en gaat een proton terug in neutron zetten. Als je iets positiefs in iets
neutraals gaat zetten kan dat eigenlijk helemaal niet. De positron gaat dus uit de kern. De proton
heeft een bepaalde begin energie, maar heeft ook een kinetische energie. En de kinetische energie
bepaald hoe ver die komt. Gaat een aantal interacties aan en vervolgens nadat hij wat kinetische
energie is kwijt geraakt gaan annihileren met een elektron. De proton gaat uit elkaar in een hoek van
180 graden met een energie van 511keV. Is de kinetische energie heel hoog, gaat hij een lange weg
afleggen en dit is een nadeel voor de ruis en signaal.
ß+ verval
Dit is te verklaren door twee behoudswetten aan te halen:
1. de wet van behoud van energie
E = m x c2 → E = (2 x 511 keV) x c2 = 1022 keV
m = 9.11 x 10-31 kg = 511 keV
2. de wet van behoud van impuls
Impuls wordt alleen behouden wanneer er twee fotonen worden uitgezonden in
tegenovergestelde richting.
De wet van behoud van impuls zorgt ervoor dat ze 180 graden van elkaar gaan.
ß+ emitters
Hoe meer positron deeltjes hoe beter voor het beeld is.
Coïncidentie detectie
,Er wordt aan de ene kant is geregistreerd dan moet ook aan de andere kant binnen een bepaald
tijdsvenster ook iets geregistreerd worden. Gebeurd dat niet dan is er geen sprake van een
coïncidentie, maar krijg je een terechte event.
Coïncidentie schakeling
‘fan beam’
Een detector staat in connectie met meerdere detectoren. Wordt daar ook iets gedetecteerd dan
wordt dit line of response genoemd.
Mogelijke coïncidenties
• Trues (T):
• Scatter (S):
• Randoms (R):
N(coin) = N(true) + N (rand) + N(scat)
Trues: de counts die we willen hebben.
Scatter: onderweg komt dat annihilatie foton iets tegen en veranderd van route, maar toevallig
wordt wel binnen dat tijdsvenster aan allebei de kanten iets geregistreerd. Je hebt dan ook een line
of response, maar een botsing gaat gepaard met energie verlies en dat deeltje dat aankomt is dus
niet meer 511 keV maar is lager. Wordt als het goed is geschrapt door het systeem.
Randoms: op twee plekken is er geannihileert, maar komen toevallig binnen het tijdsvenster aan op
de goede plek, waardoor het lijkt of daar een line of response ligt. Blijft er altijd. Hoe lager de
toegediende dosis aan de patiënt hoe lager de randoms worden.
Verlies informatie
Attenuation
(undetected):
Bouw van de PET scanner
Met septa noem je een 2D en zonder septa noem je een 3D. Septa zijn loodschotjes en zorgen voor
filtering.
, axiale FOV: Breedte van de tunnel bepaald de maximale breedte van een patiënt dat je ineen keer
kunt scannen.
Onderdelen
1. Scintilatoren
2. Detectoren
3. Septa
4. Edge shields
5. Correcties
Scintilatoren/ tijd window
Kristal
Verschillende type kristallen. Meest gebruikte zijn de LSO en de LYSO. Het atoomnummer is
belangrijk. Hoe hoger de atoomnummer hoe korter de verzwakkingslengte waarin de lichtflitsjes
stoppen en hoe dunner je kristal wordt. Je wilt een zo laag mogelijke energie resolutie hebben. Hoe
lager hoe smaller de piek wordt en dus beter kan kijken wat terecht en wat niet terecht is. Licht
opbrengst wil je zo veel mogelijk van hebben, dus is het hoe hoger hoe beter. De decay time is de
uitdooftijd. Hoe langer het duurt voordat het lichtflitsje uit is hoe langer het duurt voordat hij de
volgende kan meten. Hoe korter de uitdooftijd des te beter.
Time resolutie: hoe sneller het kristal een signaaltje kan verwerken hoe beter. Als hij dat ontzettend
snel kan, kan je time of flight toepassen.
Cut block detectoren
Het kristal is ingezaagd en daar zit poeder in, waardoor de lichtflitsjes het minste doorschieten.
Lichtgeleidend materiaal.
College 1 Nucleaire Geneeskunde
Positron emission tomograpy (PET) ‘bouw en principe’
Motivatie
• Functionele beeldvorming : fysiologisch proces
• Sensitief
Pet heeft een hogere beeldkwaliteit en je kan er veel meer onderzoeken meedoen dat met een
gammacamera. Is een gammacamera gecombineerd met een CT scan.
FDG: vooral voor oncologische onderzoeken. Fluor deoxyglucose (radioactieve suiker). HVT van 2 uur.
Hoge sensitiviteit en hoge specificiteit. Sensitiviteit is het aantal terecht positieve uitslagen
specificiteit het aantal terecht negatieve uitslagen. Hoe hoger deze zijn hoe beter de diagnose.
Conventioneel versus PET?
PET
• positronemissie
• detectie van indirect ontstane gammafotonen
• nagenoeg alle fotonen uit het lichaam kunnen voor beeldvorming gebruikt worden
• Resolutie 2 - 6 mm
• Sensitiever / specifieker
• Absolute kwantificatie
• (relatief) Korte HVT
• F/O/N
PET: lichaamseigen stoffen worden voornamelijk gebruikt als radiofarmacon.
Conventioneel
• gamma-emissie
• detectie directe gammafotonen
• Alleen loodrecht invallende fotonen worden verwerkt
• Resolutie 6 – 12 mm
• Relatieve kwantificatie
• Lange HVT
• TC
Fysica
1. ß+ verval + annihilatie
2. Coïncidentie detectie
,ß+ verval + annihilatie
Heeft een protonen overschot en gaat een proton terug in neutron zetten. Als je iets positiefs in iets
neutraals gaat zetten kan dat eigenlijk helemaal niet. De positron gaat dus uit de kern. De proton
heeft een bepaalde begin energie, maar heeft ook een kinetische energie. En de kinetische energie
bepaald hoe ver die komt. Gaat een aantal interacties aan en vervolgens nadat hij wat kinetische
energie is kwijt geraakt gaan annihileren met een elektron. De proton gaat uit elkaar in een hoek van
180 graden met een energie van 511keV. Is de kinetische energie heel hoog, gaat hij een lange weg
afleggen en dit is een nadeel voor de ruis en signaal.
ß+ verval
Dit is te verklaren door twee behoudswetten aan te halen:
1. de wet van behoud van energie
E = m x c2 → E = (2 x 511 keV) x c2 = 1022 keV
m = 9.11 x 10-31 kg = 511 keV
2. de wet van behoud van impuls
Impuls wordt alleen behouden wanneer er twee fotonen worden uitgezonden in
tegenovergestelde richting.
De wet van behoud van impuls zorgt ervoor dat ze 180 graden van elkaar gaan.
ß+ emitters
Hoe meer positron deeltjes hoe beter voor het beeld is.
Coïncidentie detectie
,Er wordt aan de ene kant is geregistreerd dan moet ook aan de andere kant binnen een bepaald
tijdsvenster ook iets geregistreerd worden. Gebeurd dat niet dan is er geen sprake van een
coïncidentie, maar krijg je een terechte event.
Coïncidentie schakeling
‘fan beam’
Een detector staat in connectie met meerdere detectoren. Wordt daar ook iets gedetecteerd dan
wordt dit line of response genoemd.
Mogelijke coïncidenties
• Trues (T):
• Scatter (S):
• Randoms (R):
N(coin) = N(true) + N (rand) + N(scat)
Trues: de counts die we willen hebben.
Scatter: onderweg komt dat annihilatie foton iets tegen en veranderd van route, maar toevallig
wordt wel binnen dat tijdsvenster aan allebei de kanten iets geregistreerd. Je hebt dan ook een line
of response, maar een botsing gaat gepaard met energie verlies en dat deeltje dat aankomt is dus
niet meer 511 keV maar is lager. Wordt als het goed is geschrapt door het systeem.
Randoms: op twee plekken is er geannihileert, maar komen toevallig binnen het tijdsvenster aan op
de goede plek, waardoor het lijkt of daar een line of response ligt. Blijft er altijd. Hoe lager de
toegediende dosis aan de patiënt hoe lager de randoms worden.
Verlies informatie
Attenuation
(undetected):
Bouw van de PET scanner
Met septa noem je een 2D en zonder septa noem je een 3D. Septa zijn loodschotjes en zorgen voor
filtering.
, axiale FOV: Breedte van de tunnel bepaald de maximale breedte van een patiënt dat je ineen keer
kunt scannen.
Onderdelen
1. Scintilatoren
2. Detectoren
3. Septa
4. Edge shields
5. Correcties
Scintilatoren/ tijd window
Kristal
Verschillende type kristallen. Meest gebruikte zijn de LSO en de LYSO. Het atoomnummer is
belangrijk. Hoe hoger de atoomnummer hoe korter de verzwakkingslengte waarin de lichtflitsjes
stoppen en hoe dunner je kristal wordt. Je wilt een zo laag mogelijke energie resolutie hebben. Hoe
lager hoe smaller de piek wordt en dus beter kan kijken wat terecht en wat niet terecht is. Licht
opbrengst wil je zo veel mogelijk van hebben, dus is het hoe hoger hoe beter. De decay time is de
uitdooftijd. Hoe langer het duurt voordat het lichtflitsje uit is hoe langer het duurt voordat hij de
volgende kan meten. Hoe korter de uitdooftijd des te beter.
Time resolutie: hoe sneller het kristal een signaaltje kan verwerken hoe beter. Als hij dat ontzettend
snel kan, kan je time of flight toepassen.
Cut block detectoren
Het kristal is ingezaagd en daar zit poeder in, waardoor de lichtflitsjes het minste doorschieten.
Lichtgeleidend materiaal.
