Αρχική Σελίδα Sitemap

 
Παρουσίαση
Εκπαιδευτικό και Ερευνητικό Προσωπικό
Ερευνητικές Δραστηριότητες
Επιστ. Δημοσιεύσεις
Συνεργασίες
Ασκήσεις Εργαστηρίου
Downloads
Σύνδεσμοι
Επικοινωνία



Ασκήσεις Εργαστηρίου > Άσκηση 13η


Η ΒΑΣΙΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ γ-ΚΑΜΕΡΑΣ ΚΑΙ Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥΣ ΣΤΟΝ ΠΑΡΑΓΩΜΕΝΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΑΛΜΟ Φ.Π

Η βασική δομή ενός συστήματος μετρήσεων στη διαγνωστική Πυρηνική φαίνεται παρακάτω Εικόνα 1:

Εικόνα 1. Βασική δομή σπινθηρογράφου

Το ραδιοφάρμακο αποτελεί κάποια χημική ουσία με συγκεκριμένη φαρμακολογική συμπεριφορά μέσα στον ανθρώπινο οργανισμό, η οποία έχει επισημανθεί με κάποιο ραδιενεργό ισότοπο. Το ραδιενεργό ισότοπο εκπέμπει την ακτινοβολία σφαιρικά προς όλες τις κατευθύνσεις . Τα εκπεμπόμενα φωτόνια που κατευθύνονται προς το σύστημα προσπίπτουν κατ'αρχήν στον κατευθυντήρα . Ο κατευθυντήρας έχει συνήθως κυλινδρικό σχήμα ,είναι κατασκευασμένος κυρίως από μόλυβδο ( Pb ) και το σώμα του είναι διάτρητο με οπές, των οποίων η διάμετρος ποικίλει ανάλογα με τις ανάγκες των εξετάσεων. Ο ρόλος των οπών είναι να αφήνουν τα φωτόνια γ που έχουν ίδια διεύθυνση με αυτές να περάσουν. Πίσω από τον κατευθυντήρα βρίσκεται ο σπινθηριστής . Ο ρόλος του σπινθηριστή είναι να ανιχνεύει και να μετράει τα φωτόνια. Ο κρύσταλλος ( ΝαΙ ) αυτός λειτουργεί με βάση το φαινόμενο του φθορισμού. Δηλαδή μετατρέπει τα φωτόνια γ σε ορατά φωτόνια. Ο αριθμός των ορατών φωτονίων που εκπέμπονται είναι ανάλογος με την ενέργεια των φωτονίων γ που απορροφώνται μέσα στον κρύσταλλο. Πίσω από τον κρύσταλλο υπάρχει ο οπτικός οδηγός φωτός, δηλαδή ένα στρώμα από κατάλληλο υλικό, το οποίο βοηθάει στο να υπάρχει καλή οπτική επαφή μεταξύ σπινθηριστή και φωτοπολλαπλασιαστή . Στη συνέχεια υπάρχει το σύστημα ενός ή περισσοτέρων φωτοπολλαπλασιαστών του οποίου ο ρόλος είναι να μετατρέπει τα ορατά φωτόνια φθορισμού σε ηλεκτρόνια και στη συνέχεια να ενισχύει αναλογικά τον αριθμό των αρχικά παραγόμενων ηλεκτρονίων. Στην έξοδο του φωτοπολλαπλασιαστή λαμβάνεται ένας αριθμός ηλεκτρονίων, ο οποίος είναι ανάλογος με τον αριθμό των ορατών φωτονίων φθορισμού. Το σύστημα σπινθηριστής-οδηγός φωτός- φωτοπολλαπλασιαστής ονομάζεται ανιχνευτής σπινθηρισμών. Στην συνέχεια τα ηλεκτρόνια υπό μορφή ηλεκτρικού σήματος (ρεύμα, τάση) διοχετεύονται στον προενισχυτή , στον τελικό ενισχυτή. Τα ηλεκτρικά σήματα συνιστούν μία χρονική μεταβολή ενός ηλεκτρικού μεγέθους. Το μέγεθος αυτό μπορεί να είναι φορτίο Q , ένταση ηλεκτρικού ρεύματος I ή τάση V .

Αν θεωρήσουμε ότι Eγ είναι η ενέργεια του προσπίπτοντος φωτονίου γ που απορροφάται ολοκληρωτικά στον κρύσταλλο τότε ο αριθμός των φωτονίων φθορισμού ΝΦ είναι: ΝΦ=C Eγ/hν ,όπου hν είναι η μέση ενέργεια των φωτονίων φθορισμού. Ο συντελεστής C εκφράζει το ποσοστό της ενέργειας Eγ που μετατρέπεται σε ενέργεια ορατών φωτονίων φθορισμού. Τα φωτόνια ΝΦ δεν φθάνουν όμως όλα στην φωτοκάθοδο του Φ.Π. Ο αριθμός των φωτονίων φθορισμού που φθάνουν στην φωτοκάθοδο είναι: Ν'ΦΦTG, όπου ο συντελεστής Τ εκφράζει την διαφάνεια του κρυστάλλου στην ακτινοβολία φθορισμού και G είναι ο συντελεστής γεωμετρίας του κρυστάλλου, που παίρνει διάφορες τιμές ανάλογα με το σχήμα του. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που αποσπώνται από την φωτοκάθοδο του Φ.Π δίνεται από τον τύπο: Ne=CeΝ'ΦΦ=CeCEγTG/hν=KEγ, όπου Ceείναι ο συντελεστής μετατροπής των φωτονίων φθορισμού σε φωτοηλεκτρόνια από την φωτοκάθοδο . Ο συντελεστής αυτός εξαρτάται από το μήκος κύματος του φθορισμού. Δηλαδή από την συμβατότητα μεταξύ της φασματικής ευαισθησίας της φωτοκαθόδου και του φάσματος εκπομπής του σπινθηριστή.

Ο αριθμός των φωτονίων φθορισμού και των φωτοηλεκτρονίων είναι ανάλογος με την ενέργεια του φωτονίου γ που απορροφήθηκε. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που λαμβάνονται στην έξοδο του Φ.Π μετά από την διαδικασία πολλαπλασιασμού είναι NTόπου: NT= NeAn= K EγAn.

 

Αν ο αριθμός NTπολλαπλασιασθεί με το φορτίο του ηλεκτρονίου qe =1,6*10-19CB υπολογίζεται το ολικό ηλεκτρικό φορτίο στην έξοδο του Φ.Π QT=qeK EγA.

Αυτή η ποσότητα των ηλεκτρονίων, που εκφράζεται μέσω του ολικού φορτίου στην έξοδο του Φ.Π , κατά την διέλευσή της μέσα από τα κυκλώματα του συστήματος έχει περιορισμένη διάρκεια και αποτελεί τον λεγόμενο ηλεκτρικό παλμό .

Μεθοδολογία της άσκησης

Η άσκηση απαρτίζεται από τα εξής βασικά τμήματα:

Α. Μελέτη των φυσικών διαδικασιών, των μαθηματικών μοντέλων καθώς και των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων στα οποία στηρίζεται ένα σύστημα γ-κάμερας κατά την χρησιμοποίηση του στο τμήμα Πυρηνικής Ιατρικής σε ένα Νοσοκομείο.

Β. Μελέτη της χρησιμότητας ενός τέτοιου συστήματος σε πραγματικές κλινικές εφαρμογές και διερεύνηση της κατάλληλης επιλογής παραμέτρων ( π.χ ρύθμιση παραθύρου, επιλογή ραδιοφαρμάκου ) για την πραγματοποίηση της βέλτιστης δυνατής διάγνωσης ανάλογα με τα υπάρχοντα δεδομένα της εκάστοτε εξέτασης.( π.χ ενέργεια ραδιοφαρμάκου , τύπος σπινθηριστή).

Γ. Ανάλυση της βασικής δομής των μετρητικών και απεικονιστικών συστημάτων της γ-κάμερας (κατευθυντήρας, σπινθηριστής, φωτοπολλαπλασιαστής , ηλεκτρονικές διατάξεις, διατάξεις επεξεργασίας σήματος) με την βοήθεια ηλεκτρονικών υπολογιστών (περιβάλλον προγραμματισμού MATLAB )

Δ. Μελέτη του τρόπου που κάποιοι παράγοντες επηρεάζουν την ποιότητα της τελικής διαγνωστικής εικόνας (Αντίθεση εικόνας, διακριτική ικανότητα, λόγος σήματος προς θόρυβο, συνάρτηση μεταφοράς διαμόρφωσης).

Επιστημονική ωφέλεια της άσκησης

Μετά το πέρας της ασκήσεως οι μαθητές θα έχουν αποκομίσει τα εξής:

  • Γνώση των φυσικών και τεχνολογικών αρχών που διέπουν ένα σύστημα γ-κάμερας
  • Ικανότητα αναγνώρισης των βασικών τμημάτων που απαρτίζουν μια γ-κάμερα
  • Δυνατότητα χειρισμού ενός συστήματος γ-κάμερας καθώς και ικανότητα πραγματοποίησης πολλαπλών μετρήσεων διαφόρων ανατομικών δομών.
  • Εξοικείωση με διαδικασίες ελέγχου ποιότητας ενός συστήματος Υπερηχογραφίας.
  • Γνώση του τρόπου επεξεργασίας των αποτελεσμάτων των μετρήσεων έτσι ώστε να είναι σε θέση εντοπίζουν τυχόν αποκλίσεις από τα όρια.
  • Ικανότητα αξιολόγησης τυχόν αποκλίσεων και επιλογής εκείνων των παραμέτρων στις οποίες οφείλεται η δυσλειτουργία η οποία πρέπει να επιδιορθωθεί.

ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

ΜΕΤΑΦΟΡΤΩΣΗ
Λεπτομέρειες: Το συμπιεσμένο αρχείο περιέχει την άσκηση σε μορφή doc (Word). Το αρχείο έχει ελεχθεί για ιούς και δεν φέρουμε καμία ευθύνη αν από την χρήση του προκύψει πρόβλημα στον υπολογιστή σας.

 



© ΤΕΙ ΑΘΗΝΑΣ - ΤΙΟ
Stratos Charokopos
Lampis Kyriazopoulos
Κostas Papagiannopoulos


   
Zum Seitenanfang