SU921523A1

SU921523A1 - Method of transversal radionucleide tomography

Info

Publication number: SU921523A1
Application number: SU802996509A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Юльевич Элькинд
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Медицинского Приборостроения
Priority date: 1980-07-10
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1982-04-23

Description

(З) СПОСОБ ПОПЕРЕЧНОЙ РАДИОНУКЛИДНОЙ ТОМОГРАФИИ(3) METHOD OF TRANSVERSE RADIONUCLIDE TOMOGRAPHY

II

Изобретение относитс к медицине, а именно к способам поперечной.радионуклидной томографии.This invention relates to medicine, in particular to transverse radionuclide tomography methods.

Известен способ поперечной радионуклидной томографии путем проведени радиометрии последовательно по разным угловым направлени м относительно пациента после введени грамма-излучающего радионуклида, обработки полученных данных с построени7 ,д ем томограммы l.The known method of transverse radionuclide tomography is carried out by performing radiometry sequentially in different angular directions relative to the patient after inserting a gram-emitting radionuclide, processing the data obtained from the construction7, and l imaging.

Однако известный способ не обеспечивает необходимого качества томографииеского изображени , что снижает надежность обнаружени патоло- ,j гических очагов и точность диагностического обследовани .However, the known method does not provide the required quality of the tomography image, which reduces the reliability of the detection of pathogenic and jotic foci and the accuracy of the diagnostic examination.

Целью изобретени вл етс повышение качества томографического изображени .20The aim of the invention is to improve the quality of the tomographic image .20

Цель достигаетс тем, что при осуществлении способа поперечной радионуклидной томографии путем проведени радиометрии последовательно по разным угловым направлени м относительно пациента после введени гамма-излучающего радионуклида, обработки полученных данных с построением томограммы определ ют диаметр окружности, описанной вокруг внешнего контура пациента в исследуемом поперечном сечении, и среднюю интенсивность эмиссионного излучени при расположении детектора на этой окружности , производ т равномерное поступательное перемещение детектора по окружности и поддерживают его ось параллельно угловому направлению детектировани , при этом перемещение осуществл ют из исходного положени , в котором ось детектора направлена по касательной к окружности , в диаметрально противоположное положение, в процессе перемещени onpeдeл юt количество гаммаквантов , детектированных в течение последовательных интервалов времени дл каждого углового направлени , смещают детектор по окружности на угол в пределах 1-3 при прицельной и 3-6 при обзорной томографии , перед обработкой данных определ ют соотношение количества гамма-квантов, детектированных в течение каждого интервала времени, к длительности соответствующего интервала , которую определ ют по формуле ( cosf t,.-) - t, f arccos врем перемещени детектор из исходного положени , в диаметрально противоположное в пределах 2-20 с при изменении средней интенсивности излучени в диапазоне 1000-10 имп/с момент времени начала i-ro интервала, с .; диаметр окружности, описанной вок(5уг внешнего кон тура пациента в исследуемом поперечном сечении,см шаг матрицы томограммы в пределах 2- мм дл прицельных и 5-8 мм длЪ обзор ных томограмм. Способ осуществл ют следующим образом . Пациенту ввод т гамма-излучающий радионуклид. Определ ют диаметр окружности , описанной вокруг внешнего контура пациента в исследуемом поперечном сечении, и среднюю-интенсивность эмиссионного излучени при рас положений детектора на этой окружности . Устанавливают детектор в исходное положение в орбитомиетальной плоскости, а ось детектора направл ют по касательной к окружности,описанной вокруг внешнего контура пациента в выбранном сечении. Начинают перемещение детектора из исход ного положени в диаметрально противоположное по окружности, поддержива его ось параллельно первому угловому направлению детектировани при этом определ ют количество гамма-квантов , детектированных в течение интервалов t ; времени, затем смещают детектор по окружности в том же направлении на угол 1-3 при при цельной и 3-6 при обзорной томографии и перемещают детектор по окруж ности в противоположном направлении поддержива его ось параллельно ,вто9 4 . рому угловому направлению, при этом определ ют количество гамма-квантов детектированных в течение интервалов времени д1 дл данного углового перемещени . Затем смещают детектор по окружности в первоначальном направлении на тот же угол.Дальнейшие циклы повтор ют до тех пор, пока детектор не займет исходного Положени , после чего определ ют соотношение количества гамма-квантов, детектированных в течение каждого интервала времени к длительности соответствующего интервала. ,,лительность интервалов времени определ ют по формуле At J arccosCcos |- tf - - t,, где Т - врем перемещени детекто- ра по криволинейной траектории , например,по окружности их исходного положени в диаметрально про-кивоположное в пределах 2-20 спри изменении средней интенсивности излучени в диапазоне 1000-10 имп/с. ; момент времени начала i-ro интервала, «сек; диаметр окружности, описанной вокруг внешнего контура пациента в исследуемом поперечном сечении, см; шаг матрицы томограммы в пределах 2- мм дл прицельных и 5-8 мм дл обзорных томограмм. Соотношение количества гамма-квантов , детектированных в течение каждого интервала времени к длительности соответствующего интервала, определ ют дл всех угловых направлений детектировани , в результате получают матрицу нормированных значений интенсивности эмиссионного излучени , после чего провод т обработку полученных данных с построением радионуклидной томограммы исследуемого сечени тела пациента и путем анализа и интерпретации томограммы вынос т Диагностическое заключение о наличии или отсутствии паталогических очагов и при необходимости повтор ют исследовани в другом сечении. Пример 1. Эксперимент проодилс на фантоме, размеры, тип и оличество радионуклида которого соответствовали клинической ситуации томографического исследовани го ой ного мозга. Так, диаметр активной цилиндрической масти фантома состав л л около 180 мм, диаметры имитаторов гор чих очагов патологии 20 и 30 мм, активность радионуклида 99 , загружаемого в рабочую полость фантома, 1-2.мКюри, соотношение концентраций радионуклида в имитаторе гор чего очага и в активной части фантома составл ло 1,2:1. Фантом располагалс на поворотном устройстве, обеспечивающем I возможность поворота вокруг верти1кальной оси на угол, кратный . Блок детектировани устанавливалс так, что ось коллиматора занимала горизонтальное положение в плоскост проход щей через центры имитатораочагов . Механизм сканировани гамма-тонографа использовалс в режиме ручного управлени перемещениембло ка д&тектировани по строке и по шагу. Скорость строчного движени составл ла 10 мм/с. Ручное управление шаговым перемещением блока дете тировани осуществл лось с пульта дистанционного управлени так, что блок детектировани перемещалс око ло фантома по траектории, близкой к круговой. Радиометрическое устрой ство использовалось в спектрометрическом режиме, соответствующем реги страции фотопика энергетического спектра 99 кэВ). При каждом угловом направлении детектировани производилось б отсчета интенсивности излучени . Изменение углового направлени детектировани осуществл лось последовательными угловыми поворотами фантома на угол iL 6 Количество последовательных поступа тельных перемещений блока детектиро вани . Обработка данных и реконструкци томографического изображени проводилась на электронновычислительной машине по алгоритму обратного проецировани с предварительной фильтрацией. Результаты проведенного экспериментального осуществлени предложенного способа показали возможность получени качественного томографического изображени распределени радионуклидов . в исследуемой поперечной плоскости объекта с высокой статистической надежностью обнаружени имитаторов патологических очагов, что подтверж 36 даетс радйонуклидной томограммой испытательного фантома. Пример 2. Диагностическое обследование головного мозга с целью вы влени очагов патологии (ortyxoлей ) с помощью 99 Тс. Наиболее трудной задачей при радйонуклидной диагностике заболеваний головного мозга вл етс обнаружение очагов патологий малых размеров (диаметром 1-2 см), расположенных в базальной области и маскируемых излучением , исход щим из слюнных, подчелюстных и околоушных желез. Пациенту ввод т внутривенно 15 мКи пертехнетата 99 Тс и спуст 2 ч больного укладывают на стол, затем определ ют диаметр D окружности, описанной вокруг головы пациента в исследуемом сечении, D 28,0 см. Устанавливают ретектор в исходное положение в орбитомиетальной плоскости, а ось детектора направл ют по касательной к окружности, описанной вокруг внешнего контура головы в выбранном сечении . Определ ют среднюю интенсивность эмиссионного излучени N 500 имп/с, после чего перемешивают детектор иг исходного положени в диаметрально противоположное по окружности , поддержива его ось параллельно первому угловому направлению детектировани . В табл.1 указано, как в процессе равномерного поступательного перемещени детектора по окружности определ ют количество гамма-квантов , детектированных в течение интервалов времени Смещают детектор по окружности в том же направлении на угол ч , перемещают по окружности в противсположном направлении, поддержива его ocjb параллельно второму угловому направлению детектировани , и в процессе равномерного поступательного перемещени детектора по окружности определ ют количество nt гамма-квантов , детектированных в течение ин- , тервалов времени (табл.2).The goal is achieved by the fact that when implementing the method of transverse radionuclide tomography by conducting radiometry successively in different angular directions relative to the patient after inserting a gamma-emitting radionuclide, processing the obtained data using tomogram construction, determine the diameter of the circle described around the external contour of the patient in the cross-section under study, and the average intensity of emission when the detector is located on this circle, a uniform translation is produced moving the detector around the circumference and supporting its axis parallel to the angular direction of detection, while moving from the initial position, in which the detector axis is tangential to the circumference, to the diametrically opposite position, in the process of moving the detector, the number of gamma rays that were detected during consecutive intervals time for each angular direction, the detector is shifted around the circumference by an angle within 1-3 when the sighting and 3-6 when viewing tomography, before The current data determines the ratio of the number of gamma quanta detected during each time interval to the duration of the corresponding interval, which is determined by the formula (cosf t ,.-) - t, f arccos the time of movement of the detector from the initial position diametrically opposite to within 2–20 s with a change in the average radiation intensity in the range of 1000–10 pulses / s; the time of the beginning of the i-th interval, s .; diameter of the circumference described by wok (5th external contour of the patient in the cross section under study, see matrix pitch of tomogram within 2 mm for sighting and 5-8 mm for viewing tomograms. The method is carried out as follows. Gamma emitting radionuclide is administered to the patient The diameter of the circumference described around the external contour of the patient in the cross section under study is determined, and the average intensity of the emission radiation when the detector is located on this circumference. The detector is placed in its original position in orbit The detector’s axis is directed tangentially to the circumference described around the patient’s external contour in the selected cross section. The detector is moved from the initial position to the diametrically opposite circumferential direction, keeping its axis parallel to the first angular direction of detection. quanta, detected during the intervals t; time, then the detector is shifted around the circumference in the same direction by an angle of 1-3 when with solid and 3-6 with viewing tomography and move Héctor of the circle in the opposite direction while maintaining its axis parallel vto9 4. This is determined by the number of gamma quanta detected during time intervals d1 for a given angular displacement. Then, the detector is shifted circumferentially in the original direction by the same angle. Further cycles are repeated until the detector occupies the initial Position, after which the ratio of the number of gamma quanta detected during each time interval to the duration of the corresponding interval is determined. The length of time intervals is determined by the formula At J arccosCcos | - tf - - t, where T is the time it takes the detector to move along a curvilinear trajectory, for example, around the circumference of their initial position in a diametrically opposite position within 2-20 minutes. a change in the average radiation intensity in the range of 1000-10 pulses / s. ; the start time of the i-ro interval, "sec; the diameter of the circle described around the external contour of the patient in the cross section under study, cm; tomogram matrix pitch within 2 mm for sighting and 5-8 mm for tomography. The ratio of the number of gamma quanta detected during each time interval to the duration of the corresponding interval is determined for all angular directions of detection, the result is a matrix of normalized values of the intensity of emission radiation, after which the obtained data is processed with the construction of a radionuclide tomogram of the patient's body section under study and by analyzing and interpreting the tomogram, the diagnostic conclusion about the presence or absence of pathological lesion s and, if necessary, repeat studies in another section. Example 1. The experiment was carried out on a phantom, the size, type and amount of the radionuclide of which corresponded to the clinical situation of the tomographic study of the ovarian brain. Thus, the diameter of the active cylindrical suit of the phantom is about 180 mm, diameters of simulators of hot foci of pathology are 20 and 30 mm, the activity of the radionuclide 99 loaded into the working cavity of the phantom is 1-2 mCuriy, the ratio of the concentrations of the radionuclide in the simulator of the hearth and in the active part of the phantom was 1.2: 1. The phantom was located on a rotating device, which provided I with the possibility of rotation around a vertical axis by an angle of a multiple. The detecting unit was installed so that the axis of the collimator occupied a horizontal position in the plane passing through the centers of the simulator foci. The gamma-tonograph scanning mechanism was used in the manual mode of moving the block & t along the line and in the step. The speed of line movement was 10 mm / s. The manual control of the step motion of the testing unit was performed from the remote control so that the detection unit moved around the phantom along a path close to a circular one. The radiometric device was used in the spectrometric mode, corresponding to the recording of the photopeak of the energy spectrum of 99 keV). At each angular direction of detection, b were used to count the radiation intensity. The change in the angular direction of the detection was carried out by successive angular rotations of the phantom by an angle of iL 6 Number of consecutive progressive movements of the detecting unit. Data processing and reconstruction of the tomographic image was carried out on an electronic computer using the reverse projection algorithm with preliminary filtering. The results of the experimental implementation of the proposed method showed the possibility of obtaining a qualitative tomographic image of the distribution of radionuclides. in the studied transverse plane of the object with a high statistical reliability of the detection of simulators of pathological foci, which is confirmed 36 by a radionuclide tomogram of the test phantom. Example 2. Diagnostic examination of the brain in order to detect foci of pathology (ortyxols) using 99 Tc. The most difficult task in radionuclide diagnosis of brain diseases is the detection of foci of pathologies of small size (1-2 cm in diameter) located in the basal area and masked by radiation emanating from the salivary, submandibular and parotid glands. The patient is injected intravenously with 15 mCi of 99 Tc pertechnetate and after 2 hours the patient is placed on the table, then the diameter D of the circumference described around the patient’s head is measured in the section under investigation, D 28.0 cm. the detector is directed tangentially to the circle described around the outer contour of the head in the selected section. The average emission intensity N 500 imp / s is determined, after which the detector is mixed with the initial position in diametrically opposite circumference, keeping its axis parallel to the first angular direction of detection. Table 1 shows how, in the process of uniform translational movement of the detector around the circumference, the number of gamma quanta detected during time intervals is shifted. The detector is displaced circumferentially in the same direction by an angle h, moved circumferentially in the opposite direction, maintaining its ocjb in parallel the second angular direction of detection, and in the process of uniformly moving the detector around the circumference, determine the number nt of gamma quanta detected during the interval remeni (Table 2).

Таблица 2table 2

;i;::ii;n:i:L i:iz; i; :: ii; n: i: L i: iz

Atj, .0 0,85 0,37 0,28 0,2if ...Atj, .0 0.85 0.37 0.28 0.2if ...

202 138 130 202,138,130

Обрабатывают полученные значени интенсивности по известному алгоритму реконструкции изображёни ,например , на ЭВМ с построением обзорной радионуклидной томограммы исследуемого сечени головы пациента и путем анализа и .интерпретации томограммы вынос т диагностическое заключение о наличии или об отсутствии патологических изменений головного мозга, при необходимости повтор ют исследование в другом сечении. Расчеты показали, что при томографии головного мозга известным спо собом контрастность изображени на томограмме указанных выше очагов патологии не превышает 0,20-0,25 при разрешении-около 20--22 мм, в то врем как при использовании предложенно го способа эти величины составл ют соответственно 0,8-32 и 13-15 мм. Таким образом, улучшение составл ет по контрастности около 28 и по разрешению - около 25. В результате существенно повыша етс качество roСмещают детектор по окружности в первоначальном направлении на угол , далее повтор ют операци1Т до-тех пор, пока детектор не займет исходного положени , затем количество гамма-квантов, детектированных в те|чение каждого интервала времени, дел т на длительность соответствующего интервала. Эту процедуру (нормировку) провод т дл всех угловых направлений детектировани и в результате получают матрицу нормированных значений интенсивности эмиссионного излучени представленную в табл.3.The obtained intensity values are processed according to a well-known image reconstruction algorithm, for example, on a computer with the construction of a survey radionuclide tomogram of the examined patient’s head section and, by analyzing and interpreting the tomogram, they take out a diagnostic conclusion about the presence or absence of pathological changes in the brain. another cross section. Calculations have shown that with brain imaging in a known manner, the image contrast on the tomogram of the above pathologies does not exceed 0.20-0.25 at a resolution of about 20-22 mm, while using the proposed method these values 0.8–32 and 13–15 mm, respectively. Thus, the improvement is about 28 in contrast and about 25 in resolution. As a result, the quality of ro is significantly improved. The detector is shifted around the circumference in the initial direction by an angle, then the operation is repeated until the detector takes its initial position, then the number of gamma quanta detected during each time interval is divided by the duration of the corresponding time interval. This procedure (normalization) is carried out for all angular directions of detection, and as a result, a matrix of normalized values of the emission intensity is obtained, presented in Table 3.

Claims

Table 3 of the graphic image and the accuracy of the diagnostic examination. In this way, the proposed method improves the quality of the tomographic image in comparison with the known method, which improves the accuracy of determining the shape, size and topography of the test organ, and thus the accuracy of the diagnosis, makes it possible to diagnose tumors at a more equal stage and reduce the number of false-negative conclusions. Claims of the method of transverse radionuclide tomography by radiometry sequentially in different angular directions relative to the patient after the introduction of a gamma-emitting radionuclide, processing the obtained data with the construction of a tomogram, characterized in

In order to improve the quality of the tomography of the 14-hectare image, the diameter of the circumference described around the external contour of the patient in the cross section under study is determined, and the average intensity of the emission radiation when the detector is located on this circumference, the detector is uniformly moved along the circumference and its axis is maintained. parallel to the angular direction of detection, with the movement being made from the initial position, in which the axis of the detector is directed punitive to the circle, in the js metrically opposite position,, in the process of moving, the number of gamma quanta detected during consecutive time intervals for each angular direction is determined, the detector is displaced circumferentially by an angle of 1–3 with a sighting and 3–6 - review tomography, before processing the data, determines the ratio of the number of gamma quanta detected during each time interval to the duration of the corresponding interval, which is determined by the formula

J arccos () -

where T is the time of mixing of the detector from the initial position to the diametrically opposite within 2-20 s ... with a change in the average radiation intensity in the range of 1000-10 pulses / s;

t - the time of the beginning of the i-ro interval, p. ;

D is the diameter of the circle described around the external contour of the patient in the cross section under study, cm;

6 - uiar tomogram matrix within 2-h mm to at. whole S-S mm for observational tomograms.

Sources of information taken into consideration in the examination

. 1. Xuhe D., Edv / ards R. Jnage separation radioisotope scaraiig. Radilog /, 1963, 80, 3, s. 653-662.