Inżynier i Fizyk Medyczny 4/2015 vol. 4
radiologia
/
radiology
197
artykuł
/
article
w paskach scyntylacyjnych zamieniane są na sygnały elektryczne
przez fotopowielacze przyłożone na obu końcach (Rys. 2 ) [7].
Sygnały próbkowane są za pomocą nowatorskiej metody
w dziedzinie napięć z dokładnością 20 ps [11], a dane zapisywane
są w trybie bez wyzwalania [12]. Miejsce i czas reakcji kwantów
gamma w detektorze wyznacza się w oparciu o teorię próbko-
wania kompresyjnego [8, 10] oraz bibliotekę zsynchronizowa-
nych sygnałów wzorcowych [9]. Opracowane metody pozwalają
wyznaczać czas interakcji kwantów gamma z anihilacji pozyto-
nium z dokładnością do 80 ps [7, 9].
Obecnie wykonywane są testy w celu określenia rozdzielczo-
ści przestrzennej i czasowej zgodnie z procedurą zalecaną przez
Międzynarodowe Stowarzyszenie Producentów Aparatury Elek-
trycznej (NEMA) opisane w artykule [13]. Wstępnie otrzymane
wyniki wskazują, że zbudowany prototyp posiada porównywal-
ną rozdzielczość przestrzenną oraz dwa razy lepszą rozdziel-
czość czasową przy jednoczesnym trzykrotnym (z 17 cm do 50
cm) zwiększeniu pola obrazowania w stosunku do komercyjnych
tomografów PET. Na rysunku 5 przedstawiono schematycznie
tomograf J-PET z przykładowymi liniami LOR z arbitralnie wy-
branego miejsca anihilacji. Porównano długość linii LOR otrzy-
mywaną tomografem J-PET w stosunku do typowych obecnie
tomografów TOF-PET oraz do tomografów PET.
Dalsze plany rozwoju tomografu PET
W ramach badań nad rozwojem tomografu J-PET opracowa-
na została nowa metoda obrazowania morfometrycznego [16]
wykorzystująca fakt, że prawdopodobieństwo wytworzenia
i czas życia atomów pozytonium mocno zależy od wielkości
przestrzeni pomiędzy molekułami. Im mniejsze wolne objętości
pomiędzy molekułami, tym większe szanse, że znajdujący się
tam atom pozytonium przestanie istnieć na skutek zetknięcia
się antyelektronu z elektronem z molekuły. Dlatego czas życia
atomów pozytonium wewnątrz komórek zależy od nanostruk-
tury tych komórek i może okazać się być użytecznym wskaźni-
kiem stadium zaawansowania nowotworów. Obecnie atomy
pozytonium wytwarzane są wewnątrz człowieka w rutynowych
badaniach PET lub w trakcie naświetlania nowotworóww terapii
hadronowej. Fakt ten jednak nie był do tej pory wykorzystywany
w diagnostyce.
Prototyp tomografu, który powstał na Wydziale Fizyki,
Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Ja-
giellońskiego działa w oparciu o nowe rozwiązania, które
zostały zgłoszone do ochrony patentowej. Działanie to-
mografu opiera się na całkowicie nowych rozwiązaniach,
zaczynając od zastosowania nowego materiału do budowy
scyntylatorów do opracowania nowych systemów detekcji
kwantów gamma i akwizycji danych [17-27]. Rozwiązanie
bazowe tomografu, urządzenie paskowe, otrzymało już
patent w Stanach Zjednoczonych. Prototyp powstał jako
wynik projektu INNOTECH finansowany przez Narodowe
Centrum Badań i Rozwoju. Projekt jest również wspierany
przez zespół Centrum Transferu Technologii CITTRU Uni-
wersytetu Jagiellońskiego, w zakresie ochrony patentowej
oraz działań związanych z komercjalizacją urządzenia.
Rys. 5
Widok z przodu skanera J-PET
Rys. 4
Fotografia tomografu J-PET. Na zdjęciu widoczni są także fizycy i informatycy z zespołu J-PET.
Linie ilustruj
ą
LOR dla trzech przykładowych anihilacji w miej-
scu zaznaczonym czerwoną kropką. Długie czerwone linie poka-
zują informację o punkcie anihilacji u
ż
ywaną w standardowych
tomografach PET. Krótsze
żółte linie pokazują obecnie osiągalne
dokładnoś
ci wyznaczania punktu anihilacji wzdłuż linii LOR przez
tomograf TOF-PET (odpowiadające rozdzielczości TOF wynoszącej
540 ps (FWHM) [3]). Niebieskie linie pokazują rozdzielczość obecnie
osiągalną przez tomograf J-PET (290 ps (FWHM)) [9]. Obraz we-
wnątrz jest wynikiem rekonstrukcji [14] zakładającej wła
ś
ciwości
tomografu J-PET wykonanej na danych z symulacji fantomu opisa-
nego w artyku
ł
ach [15].