SVENSK FÖRENING FÖR NUKLEARMEDICIN SWEDISH SOCIETY OF NUCLEAR MEDICINE Skåne university hospital Malmö Sweden SPECT Fysik Sigrid Leide-Svegborn Strålningsfysik Skånes universitetssjukhus Grundkurs i Hybrid Imaging (SPECT/CT och PET/CT) Lund, 3-7/11, 2014
Gammakameran = scintillationskamera
Gammakameran Elektronik för signalbehandling Fotomultiplikatorrör, PM-rör Ljusledare NaI(Tl)-kristall Blyskydd Kollimator Sigrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging, Lund 2014
Gammakameran + - + - Position, x, x, y, y Energi, absorberad i kristallen, z Scintillation Sigrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging Lund 2014
Sigrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging Lund 2014 Principen för en scintillationsdetektor NaI(Tl)-kristall Fotomultiplikatorrör (PM-rör) (500 1000 V) h h h Signal Ljusledare Dynodkedja Katod (Löst sittande e - ) Anod Höjden på pulserna är proportionell mot fotonenergin som absorberats i kristallen
Sigrid-2010 Pulshöjds-analys
Pulshöjds-analys Antal pulser (counts) Full-absorptionstopp (fotoväxelverkan) Comptonspridning LLD ULD Pulshöjd ~ absorberad energi Energifönster Sigrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging, Lund 2014
Sigrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging, Lund 2014 Sigrid-2010 Fotomultiplikator-rör, PM-rör
Sigrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging, Lund 2014 Kollimatorn Kollimator Strålkällan
igrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging Lund 2014 Olika typer av kollimatorer Parallelhåls-kollimator Sann storlek 1:1 Divergerande Förminskad bild Konvergerande Något förstorad bild Pinhåls-kollimator Förstorad bild Specialkollimatorer Fan beam, Smartzoom etc
Sigrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging Lund 2014 Parallellhåls-kollimator Sigrid-2010 General purpose Låg-energi kollimator, LEGP h < 200 kev ~ 20 000 hole Hole diameter: 2.3 mm, septa: 0.3 mm High resolution h < 200 kev LEHR ~ 30 000 hole Hole diameter: 1.8 mm, septa: 0.3 mm Medium-energi kollimator, MEGP h : 200 400 kev ~ 4000 hole Hole diameter: 3.4 mm, septa: 1.4 mm Hög-energi kollimator, HEGP h > 400 kev ~ 1000 hole Very thick septa Ultra High resolution LEUHR High sensitivity LEHS h < 200 kev ~ 9000 hole Hole diameter: 3.4 mm, septa: 0.3 mm
Gamma camera Toshiba GCA-901 Framsidan av NaI-(Tl)-kristallen Ett PM-rör Kollimator Baksidan av kristallen med ljusledare Två PM-rör mot ljusledaren Blyskydd Sigrid 2007
Sigrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging, Lund 2014 Signalhantering Gammakamera detektor X, Y och Z-signal Förstärkare Analog/Digitalomvandlare 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 1 0 0 2 3 0 2 0 2 4 0 0 0 3 0 1 0 0 0 0 0 Datorbilden 0 0 0 0
Bildprocessing Sigrid-2014 Matrisstorlek 32 x 32 = 1024 pixlar 64 x 64 = 4096 128 x 128 = 16384 256 x 256 = 65536 512 x 512 = 262144 1024 x 1024 =1048576
igrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging, Lund 2014 Bildprocessing Sigrid-2010 Val av färgskala Fönstring Brusreduktion, filtrering 1 1 2 1 1 1 2 4 2 1 + 2 4 16 4 2 = 1 2 4 2 1 1 1 2 1 1
SPECT Single Photon Emission Computed Tomography Sigrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging Lund 2014
Insamling och rekonstruktion Ju fler pulser per pixel som kommer från fotoväxelverkan desto bättre bild INSAMLING Energifönster (inkl. scatterfönster) Detektor-konfiguration (2H och vinkel) Insamlingsteknik (t.ex. SPECT, planar) Matrisstorlek (t.ex. 128*128) 360º eller 180º insamling Antal projektioner Mättid per projektion Autokontur (avstånd kamera till patient) igrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging, Lund 2014 Aktivitet (MBq) Kollimator REKONSTRUKTION Metod (FBP eller iterativt) Brusfiltrering Scatterkorrektion Attenueringskorrektion
SPECT rekonstruktionsmetoder Filtrerad bakåtprojektion (FBP) Iterativa metoder (OSEM, MLEM) FBP Iterativ
Korrektion för scatter Dual-energy-window DEW-metoden Triple-energy-window TEW-metoden
Fraktion av given A Attenuering i patienten d 1,2 1 A 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 10 20 30 40 Tjocklek, d (cm) igrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging Lund 2014 Icke-korrigerad Korrigerad
Sigrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging Lund 2014 Korrektion för attenuering Matematisk modell (Chang) Transmissionsmätningar N N 0 = e - eff L N 0 N L Radioaktiv strålkälla X-ray/CT
SPECT/CT CT för att: Attenueringskorrigera SPECT-bilden Lokalisera aktivitetsfördelningen Diagnostisk u.s med/utan kontrastmedel
igrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging, Lund 2014 Vilka faktorer påverkar bildkvaliteten? Uniformitet Inre och system- (utan och med kollimator) Upplösning Avstånd Kollimator Pulsstatistik Pulsstatistik Aktivitet Kollimator Matrisstorlek Känslighet Attenuering Linearitet Bildkvalitet Tolkning av bilden Pulshöjdsanalys Energifönster Energiupplösning Scatter (spridd) Kontrast Aktivitetsfördelning Brus Patientrörelse
Sigrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging, Lund 2014 www.iaea.com Fel energifönster Sprucken NaI-kristall
www.iaea.com www.iaea.com Dålig pulsstatistik Stort avstånd till detektorn
SPECT Center of Rotation, COR Fel i offset
Sigrid LS 2010
Sigrid Leide Svegborn, SFNM Hybrid Imaging, Lund 2014 Sigrid-2010 Kvalitetskontroll några parametrar Energispektrum Energifönster Energi-upplösning Uniformitet Spatiell upplösning Känslighet Detektor-pulshastighet Spatiell linearitet Pixelstorlek COR (Center of Rotation)
Tack för uppmärksamheten!