up
Search      menu
پزشکی و دامپزشکی :: مقاله تومور شناسي بيماريهاي عصبي PDF
QR code - تومور شناسي بيماريهاي عصبي

تومور شناسي بيماريهاي عصبي

راهي بهتر يراي تومور شناسي ناهنجاريهاي عصبي وبيماريهاي قلبي (1)

مقطع نگاري با تابش كننده هاي پوزيترون يكي از ابزارهاي تصويربرداري است كه مي توان از آن براي بيشتر پروسه هاي بيولوژيك در موجودات زنده استفاده كرد. سيستم هاي غيرباليني هم اكنون توانايي تصويربرداري از قلب و مغز با قدرت تفكيك فضايي mm ۶ ۴ و قدرت تفكيك زماني در حدود ثانيه دارد. سيستم تصويربرداري PET يكي از ابزارهاي مهم باليني به خصوص در انكولوژي و تومورهاي ناهنجاريهاي نورولوژيك و بيماريهاي قلبي _ عروقي است. در اين مقاله روش ها و تجهيزات مورد استفاده در PET را به طور اختصار معرفي مي شود.
● اصول تصويربرداري در PET
تصويربرداري با توزيع راديو ايزوتوپ تابش كننده هاي پوزيترون در بدن نياز به دو آشكارساز دارد كه پرتوهاي گاماي ۵۱۱ keV تابش شده ناشي از پديده فنا را به طور هم زمان آ شكار كند . جهت رسيدن به تصاوير با كيفيت بالا مهم است كه آشكارسازهاي مورد استفاده داراي قدرت تفكيك فضايي ذاتي بالا ضريب (بهره ) آ شكار سازي بالا و توانايي ثبت ميزان شمارش هاي بالا را داشته باشد ( حداقل زمان مرده ). بالاترين حساسيت سيستم (وقايع ثبت شده براي يك تابش كننده هاي پوزيترون ) نسبت به بهره دتكتور هاي توليد شده و زاويه پوشش دهنده اسكنر، بسيار مهم تر است. بنابراين اسكنرهاي به طور شاخص شامل حلقه هاي چند گانه اي از آشكارسازهايي است كه بيمار يا شيء را احاطه كرده است. آشكارساز انتخابي تقريبا در تمام اسكنرهاي PET قابل دسترس از مواد سنتيلاتور كه با يك جفت شده، ساخته مي شود. پرتوهاي گاماي ۵۱۱ keV برخوردي به سنتيلاتور در اثر پديده فتوالكتريك پراكندگي ايجاد كرده، تمام يا قسمتي از انرژيشان را به جا مي گذارند . سنتيلاتور اين انرژي را به نور مريي تبديل مي كند كه آشكار مي شود و به پالس جرياني تبديل مي شود. اگر به طور هم زمان هر دو پرتوهاي گاما مشخص شود اين وقايع را ثبت و ذخيره مي كند. اين وقايع به طور سري با يك كامپيوتر تبديل به يك سري تصاوير حقيقي از بدن شده و سپس باز سازي مي شود. اين حجم تصويري در جهات عرضي ساژيتال و كرونال ميتواند نمايش داده شود (يا ميانگين هاي حجم تصويري هر مقطع در هر جهت).
● عوامل مؤثر در تصويربرداري PET
۱) قدرت تفكيك ذاتي،
۲) بهره دتكتور،
۳) قدرت تفكيك انرژي و وقايع پراكنده شده،
۴) همزماني وقايع تصادفي،
۵) حساسيت،
۶) زمان مرده سيستم و توانايي حداكثر ميزان شمارش و
۷) ميزان شمارش معادل نويز.
● قدرت تفكيك ذاتي
قدرت تفكيك ذاتي در سيستم هاي PET توسط قدرت تفكيك ذاتي آشكارسازها تعيين مي شود گرچه براي سيستم هاي با قدرت تفكيك بالا ممكن است به صورت توزيعي از هر محدوده پوزيترون يا آثار noncolinearity بيان شود. يك منبع نقطه اي را در نظر بگيريد و يك خطي را از مركز و از ميان دو د تكتور با عرض عبور دهيد. تابع گسترش نقطه اي( PSF ) به همراه FWHM محاسبه مي شود. ( D ۲ ) به طور عملي قدرت تفكيك در تصاوير بازسازي شده، چندان مناسب نيست و اين همان اثر مربوط به نمونه برداري دادها نويز آ ماري و الگوريتم بازسازي است. قدرت تفكيك تصاوير بازسازي شده بعدا بحث مي شود اما گفته مي شود كه يك اسكنر PET با قدرت تفكيك بالا نيازمند به استفاده از عناصر دتكتوري منفرد خيلي كوچك يا يك آ شكار ساز حسگر پوزيترون بزرگتر قدرت تفكيك پوزيتروني بسيار مناسب است.
● بهره آشكارساز
بهره آشكارساز بستگي به قدرت توقف كنندگي سنتيلاتور ( مربوط به اثر عدد اتمي و چگالي مواد) و ضخامت سنتيلاتور مورد استفاده در آشكارساز دارد. BGD (بيسموت ژرمانيت Bismuth Germanate ) كه اكثر سيستم هاي PET مورد استفاده قرار مي گيرد دليل آن هم مشابه نبودن قدرت توقف كنندگي در آشكارسازهاي پرتوي گاماي با انرژي keV ۵۱۱ ، است. حتي با BGD با ضخامت ۳ سانتي متر ماده ۹۰ درصد از پرتو هاي گاماي keV ۵۱۱ با آن اندر كنش انجام مي دهد. چون هر دو پرتوي گاما بايد آشكار شود حداكثر بهره براي يك جفت آشكارساز با ضخامت ۳ سانتي متر برابر با (۹ ۰) يا ۸۱ ۰ است.چون داراي زمان استحاله طولاني است. با وجود قدرت توقف كنندگي خوب BGD نسبت به سنتيلاتور هاي ديگر پيشرفت چشمگيري نكرد (ميزان زماني كه سنتيلاتور بعداز اندر كنش پرتوي گاما با آن توليد نور مي كند را زمان استحاله گويند) در نتيجه سبب محدوديت هايي در ميزان شمارش شده و شدت نور خروجي (ميزان نور توليد شده در سنتيلاسيون وقتي با فوتون keV ۵۱۱ اندر كنش مي كند) پايين مي آيد. سپس سنتيلاتور ديگري با دانسيته بالا به نام LSO ( Lutetium Oxyortho SILICATE ) توليد شد و با پيشرفت توليد آن در اندازه هاي بزرگتر و توليد نور با زمان استحاله ( decay time ) كوتاه تر از BGD شد. LSO به طور اختصاصي در اسكنرهاي تحقيقاتي به كار برده مي شد و در سيستم هاي باليني PET وجود دارد.
در سال ۱۹۹۷ موسس و همكاران با مقايسه پارامترهاي مختلف در دوربين سه بعدي PET با قطر حلقه د تكتور به اندازه ۳۵ سانتي متر و ميدان ديد محوري ۱۵ سانتي متر با يك دوربين معمولي PET نتايج زير را بدست آورند. آشكارساز مورد نظر از كريستال LSO با ابعاد،۳×۳ سانتي متر و با عمق ۳۰ ميلي متر ساخته شده كه كوچكي اندازه و كوتاه بودن زمان واپاشي در LSO سبب كاهش زمان مرده در مقايسه با ديگر مدل ها نظير BGD همچنين با يك شدن عرض پنجره همزماني به ۴ نانوثانيه مي شود. در صورتي كه در آشكارسازهاي LSO پيك ميزان شمارش معادل نويز در حدود kcps ۸۰۰ و حساسيت معادل نويز در حدود kcps mci cc ۱۳۷۰كه با يك فانتوم با قطر ۲۰ سانتي متر اندازه گيري شده در حدود ۵ ۳ برابر بزرگتر از اسكنرهاي متداول است
● قدرت تفكيك انرژي و پرتويهاي پراكنده
هر واقعه اي كه در بدن دستخوش پراكندگي كمپتون قرار مي گيرد در اثر پراكندگي انرژي خود را از دست مي دهد كه سيستم هاي PET اين پرتوها را (پرتو هاي پراكنده) با استفاده از جداكننده انرژي حذف مي كند. مقدار نور سنتيلاسيون توليد شده تناسب مستقيم با انرژي به جا مانده در سنتيلاتور دارد اما تعدادي از فاكتورها سبب حذف پرتوهاي پراكنده مي شود ( توسط ميانگين انرژي جداكننده ) كه در تصويربرداري PET مشكل ساز است. ابتدا مقدار نور سنتيلاسيون توليد شده در BGD است كه نور خيلي زيادي نيست، وجود دارد. بنابراين قدرت تفكيك انرژي كه نسبت عكس با جذر توان دوم تعداد فوتون هاي توليد شده دارد در حدود ۳۰ ۲۰ در صد است. دوم پرتوهاي گاما وقتي در بدن پراكنده مي شوند مقداري از انرژي خود را از دست مي دهد بنابراين انرژي فوتون هاي پراكنده شده خيلي كمتر از پرتو هاي غير پراكنده نيست و در حدود ۲۰ درصد قدرت تفكيك انرژي است در نتيجه نمي توان آنها را از فوتون هاي غير پراكنده مجزا كرد. سوم بعضي از پرتوهاي گاماي غير پراكنده در آشكارساز نيز به صورت كمپتون برهم كنش مي كنند و قسمتي از انرژيشان را بجا مي گذارند. بنابراين به صورت يك واقعه پراكنده شده ثبت مي شود در صورتي كه جزء پرتو هاي غير پراكنده است.
● همزماني وقايع تصادفي
براي ثبت يك واقعه در اسكنر PET بايد دو نوترون گاما در دو جهت مخالف از هم در بدن به طور هم زمان خارج شود كه كاهش شدت بستگي به اختلاف زماني رسيدن دو پرتوي گاما دارد و اين اختلاف در زمان سبب تاخير در پردازش الكترونيك مي شود. پنجره همزمان كننده باري هر واقعه به ۱۲ نانوثانيه تنظيم مي شود و بايد هر دو واقعه در فاصله زماني ۱۲ نانوثانيه از يكديگر جهت ثبت يك واقعه اتفاق بيافتد. محدوده عرض پنجره همزمان كننده زماني وقايع تصادفي را آشكار مي كند كه دو نوترون گاما در اثر پديده ايجاد شود. ميزان همزماني تصادفي ( R ) از فرمول زير به دست مي آيد:
R=۲.T.S.S
T پنجره همزماني و S ميزان وقايع پرتوهاي گامايي كه به صورت تكي به دو آشكارساز برخورد مي كند. عرض پنجره هم زماني ( به صورت بهينه) با يك نمودار بر حسب وقايع تصادفي و واقعي نظير از T تعيين مي شود.اگرT خيلي كوچك باشد وقايع زمان واقع بسياري را از دست خواهد داد. اگر T خيلي بزرگ باشد وقايع تصادفي زيادي را دريافت مي كند. وقايع تصادفي، اگر تصحيح نشود سبب افزايش پرتوهاي زمينه در تصوير مي شودد.كسر وقايع تصادفي سبب افزايش اكتيويته در ميدان ديد مي شود. دو برابر كردن اكتيويته سبب دو برابر شدن تعداد شمارش زمان واقع مي شود، اما چون مقدار تصادفي تناسب با توان دوم مقدار وقايع منفرد است و همين طور با اكتيويته مناسب است، مقدار وقايع تصادفي ۴ برابر مي شود
● حساسيت
جهت افزايش حساسيت بايد زاويه حجمي آشكارسازها را بزرگ كرد. معمولا در تصويربرداري دو بعديPET ، حلقه اي از آشكارسازها براي تسخير فوتونهاي تابش شده از بدن مورد استفاده قرار مي گيرد. جهت ثبت وقايع بيشتر ( در اثر دور تزريق شده) ، سيستم هاي امروزي شامل حلقه هاي متعددي از آشكار سازها است كه قابليت اين را دارد تا برشهاي متعددي از بدن به طور همزمان تصويربرداري شود. محافظ هاي فلزي باريك (كه به آنها Septa مي گويند) بين حلقه هاي آشكارسازها قرار مي گيرد تا كمكي براي كاهش تعداد پرتو هاي پراكنده و تصادفي باشد. به طور شاخص در يك سيستم PET مدرن ۴۷ تا ۶۳ برش در محور ميدان ديد در هر ۱۰ تا ۱۵ سانتيمتر ايجاد مي كند. اين برشها روي هم انباشته مي شود تا ايجاد داده هاي حجمي نظير قلب يا مغز را فراهم نمايد. حساسيت يك مقطع (برش) منفرد در يك سيستم بر اساس توان دوم ضريب آشكارساز ( E ) و زاويه حجمي آن به دست مي آيد. براي حلقه اي از آشكارسازها به قطر d، كه اگر عرض هر آشكارساز را در جهت محور D cm باشد ، حساسيت در مركز اسكن به طور تقريبي به صورت زير تعريف مي شود:
اگر D خيلي كوچكتر از d باشد مثلا در يك سيستم cm ۸۰ d= و mm ۴= D و ۹ ۰= E حساسيت مطلق در حدود ۴ . درصد به دست آيد. بنابراين حتما با كامل كردن حلقه هاي آشكارسازها، تصوير برداري با مقدار ناچيزي از دوز تزريقي ميسر است
● زمان مرده سيستم و حداكثر ميزان شمارش
طول زمان از (زمان مورد نياز) براي پردازش يك واقعه بعد از برخورد نوتون keV ۵۱۱ به آشكارساز را زمان مرده سيستم مي گويند. عامل تعيين كننده ميزان در سيستم مجموع نورنستسلاسيون ايجاد شده توسط PMTها است. زمان مجموع ۲ تا ۳ برابر زمان واپاشي درنتيلاتور است. براي BGO زمان مجموع ۱ است كه بيشتر از ۹۰% از نورنستيلاسيون را جمع آوري مي كند. وقتي در زمان پردازش هر واقعه اي آشكارساز ضرورتا فعال است و نمي تواند به واقعه ديگري پاسخ دهد. (نظير واقعه اي مجزا ). بنابر اين واقعه از دست مي رود و حساسيت موثر اسكن كاهش مي يابد. براي بيان زمان مرده در اسكن PET از معادله زير استفاده مي شود.
S۰ مقادير وقايع منفرد در هر آشكارساز، S زمان مرده و S ميزان وقايع آشكار شده است. به اين ترتيب در اكثر سيستمها، S در حدود ۳ ۱ ميكرو ثانيه مي شود. زماني كه سيستم شامل آشكارسازهاي منفرد و كانالهاي انرژي زياد باشد زمان مرده مشكل ساز نيست. اما در اكثر سيستمها آشكارسازها چند تايي است تا بتوان پيچيدگي الكترونيكي را كاهش داد. با افزايش سطح موثر آشكارسازها هر واقعه اي آشكار و پردازش مي شود. در بعضي مطالعات با دوز هاي بالا از ايزوتوپ هاي با نيمه عمر كوتاه استفاده و در نتيجه زمان مرده در اينجا به فاكتوري محدودكننده تبديل مي شود. زمان مرده سبب كاهش تعداد شمارش هاي مثبت شده در واحد دوز تزريقي و به طور موثري حساسيت سيستم را در ميزان شمارش هاي بالا كاهش مي دهد. ميزان شمارش را مي توان در هر سيستم PET با تخمين ميانگين مانيتورينگ تعيين كرد. بنابراين تابعي از مقدار اكتيويته در شي ء مورد نظر است.

هيدرولوژي يا آب شناسي از دو کلمه Hydro به معني آب و Logos به معني شناسايي گرفته شده است. ديد کلي هيدرولوژي علمي است که در مورد پيدايش خصوصيات و نحوه ت ...

خون شناسي به مطالعه سلولهاي خوني و انعقاد مي پردازد. اين علم مقدار و ساختمان و عمل سلولهاي خوني ، پيش سازهاي سلولهاي خوني را در مغز استخوان ، ساختار ه ...

طبيعت بر ۳ رکن اساسي آب، هوا و خاک استوار است؛ بر اين اساس شناخت طبيعت و ارکان آن، حفاظت و پاسداري از طبيعت از مسووليت اجتناب ناپذير انسان هاست. کشاور ...

سنگ شناسي سنگ شناسي آذرين ريشه لغوي سنگهاي آذرين ، Igneous rocks نام خود را از واژه Ignis گرفته‌اند که در لاتين به معناي آتش است. ديد کلي اين سنگهاي ...

طي تاريخ مغز انسان در ناديده گرفته شدن خود نقش بسيار خوبي را ايفا کرده است. تمامي انسان ها از مصريان باستان گرفته تا ارسطو اهميت چنداني به نقش ماده مر ...

شترمرغ نيز مانند حيوانات ديگر در معرض بيماريها و عفونتهاي مختلفي ميباشد .جهت مديريت صحيح گله هاي شتر مرغ که از اهميت حياتي در اين صنعت برخوردار است با ...

● اطلاعات اوليه ميکروبيولوژيست نقش دائمي و مهمي در صنايع ميکروبي بر عهده دارد. او ميکروبهاي مورد نياز را انتخاب کرده و محيط کشت مناسب و شرايط مساعد ( ...

● ديد کلي تا اواخر قرن ۱۹ اصطلاح ويروسهاي پالايه پذير براي مشخص کردن عوامل عفوني که از صافيهاي عبور دهنده باکتريها ، قارچها و پروتوزوئرها مي گذرند، اط ...

دانلود نسخه PDF - تومور شناسي بيماريهاي عصبي