پت-ام آر آی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
PET-IRM-cabeza-Keosys.JPG

پت-ام آر ای (PET-MRI) نام یک سیستم مولتی مدالیته است که از ترکیب ام آر آی و پت اسکن بوجود می آید.

ایده ی ترکیب PET/MRI در سال 1990 قبل از این که PET/CT به صورت تجاری در دسترس قرار گیرد به وجود آمد. برخلاف PET/CT که دو جزء تشکیل دهنده پشت سر هم قرار میگیرند و از طریق تخت بیمار به هم مرتبط می شوند در PET/MRI، اسکنر PET درون دستگاه MRI قرار گرفته و امکان تصویربرداری همزمان فراهم شده است .[۱]

مزیت های PET/MRI بر PET/CT[ویرایش]

SiPM
تیوب ضرب کننده نوری

MRI نه تنها اطلاعات آناتومیکی با رزولوشن فضایی بالا فراهم می کند و کنتراست بافت نرم آن نسبت به CT بسیار بیش تر است امکان استفاده از FMRI و MRS را نیز فراهم می کند.مزیت دیگر MRI بر CT عدم حضور تشعشعات یونیزه کننده است. معمولاً نیازی به تزریق عامل های کنتراست زا که ممکن است تأثیرات جانبی بر بیمار داشته باشد، نیست. تصویربرداری همزمان PET وMRI زمان تصویربرداری را کاهش می دهد همچنین آرتیفکت های حرکتی بین دو تصویر کاهش می یابند. مشکلات PET/MRI را می توان در هزینه بالا سرعت کم و دشواری در تصحیح تضعیف تصاویر PET دانست.

ملاحظات طراحی در سیستم های PET/MRI[ویرایش]

ساخت سیستم ترکیبی PET/CT نسبتاً راحت بوده و با ترکیب دو روش تصویربرداری موجود بدون تغییر تکنولوژی یا عملکردشان صورت می‌گیرد، در مقابل ترکیب PET و MRI نیازمند اصلاحات قابل توجهی بویژه در تکنولوژی آشکارساز PET می باشد. برای توسعه یک اسکنر PET که بتواند به‌صورت ترکیبی با یک اسکنر MR کار کند باید بر دو محدودیت عمده غلبه کرد که یکی محدودیت فضای داخل مغناطیس داخل MR و دیگر تداخل بین دو دستگاه(تداخل بین سیگنال‌های RF و گرادیان‌های MRI و سیگنال‌های الکترونیکی PET) است.

طراحی اسکنر[ویرایش]

بطور کلی سه روش اصلی برای تحقق یک اسکنر ترکیبی PET/MRI وجود دارد.ساده ترین روش این است که دو اسکنر به‌صورت متوالی به یکدیگر متصل گردد (tandom) و یک تخت مشترک مورد استفاده قرار می‌گیردوMRI و PET بصورت متوالی یکی بعد از دیگری در دو اسکنر جدا عکس می گیرند.این روش اجازه می دهد داده‌های PET و MRI بصورت متوالی و نه همزمان بدست آید.این راه از لحاظ اقتصادی به صرفه ترین راه است، چرا که تنها پیشرفت تکنولوژی استفاده شده در آن عایق بندی قویتر میدان مغناطیسی MR برای کاهش تاثیر آن در کارایی دستگاه PET نزدیک به آن، و وجود تختی است که در هردو اسکنر قابل استفاده باشد.
روش طراحی دیگر PET insert است، که slip-fit ها داخل قطر MRI قرار می گیرد. میدان دید هر دو اسکنر منطبق می‌گردد و بدست آوردن داده‌ها بصورت همزمان صورت می گیرد. مزایای این روش این است که اسکنر MRI می تواند به تنهایی مورد استفاده قرار گیرد و اسکنر PET می‌تواند در مواقع لزوم گذاشته یا برداشته شود.
بالاترین انعطاف پذیری در انجام تصویربرداری پیشرفته با یک ماشین whole-body PET/MRI فراهم می گردد که حلقه آشکارساز PET در داخل محفظه MRI بصورت کامل یکپارچه گردیده است. همچنین امکان تصویربرداری همزمان whole body PET و MRI در این روش فراهم گردیده است تا توانایی هر دو تکنیک مورد استفاده قرار گیرد.[۱].

آشكار سازی در PET/MRI[ویرایش]

آشكارساز PET معمولاً از كريستال‌های جرقه زن و تيوب‌های ضرب كننده نوری بسيار حساسPMT (به انگلیسی: Photomultiplier tub)تشكيل شده است. كريستال‌های جرقه زن اشعه‌های گاما را به فلش های نوری ضعيف تبديل می كند و تيوب‌های ضرب كننده نوری، اين نور را به سيگنال‌های الكتريكی تبديل می كند. PMT از يك تيوب خلاء بزرگ و يك ميدان الكتريكي قوی براي شتاب الكترونی به‌منظور بدست آوردن دامنه زياد سيگنال الكتريكي استفاده می كند.ميدان‌های مغناطيسی می‌تواند مسير الكترون‌ها را تحت تاثير قرار دهد و منجر به يك تغيير قابل توجه در بهره شود. بنابراين PMT به شدت به ميدان مغناطيسی حساس است و نمی‌تواند براحتی به‌عنوان آشكارسازهای نوری در تركيب PET/MRI مورد استفاده قرار گيرد. همچنین PMT ها ابزارهای حجيمی با طول در حد چندين سانتيمتر هستند كه نياز به فضای بسيار زيادی دارد تا بتواند داخل يك محفظه MRI قرار گيرد.

فوتو ديودهای آوالانچ (APD) جايگزين مناسبی برای PMT در سيستم PET می‌باشد. اين فوتو ديودها داراي بهره 1000 وبالاتر هستند وتغييرات بهره آن‌ها تابعی خطی از ولتاژ باياس است و تغييرات بهره با افزايش ولتاژ افزايش می يابد. همچنين بهره آن‌ها باافزايش دما كاهش می‌يابد. عدد نويز بسته به بهره از دو تا ده تغيير می كند . APD بسيار فشرده است و به ميدان‌هاي مغناطيسی بسيار بزرگ نيز كاملا غير حساس هستند و بنابراين يك گزينه خوب برای آشكارسازهای نور جرقه زن در سيستم PET/MRI هستند.[۲].

یکی دیگر از آشکارسازهای نوری، Sipmها(به انگلیسی: Silicon photomultiplier) هستند که ماتریسی از GM-APD ها(به انگلیسی: Geiger-mode avalanche photodiode) می باشد که بوسیله یک لایه مقاومتی به‌صورت موازی به یکدیگر متصل گردیده اند. این آشکارسازها کوچک، سبک و غیرحساس به میدان مغناطیسی هستند و در اشکال مختلف و به‌صورت آرایه های یک بعدی و دوبعدی پیاده سازی می شوند [۳] .

یك آشكارساز PET كه درون يك سيستم MRI كاملا يكپارچه می‌شود، نيازمند قرار دادن اجزای مختلفی در داخل يك ميدان مغناطيسی است. بنابراين ملاحظات سازگاری مغناطيسي اين مواد برای حفظ كارائی MRI ضروری است زیرا MRI نسبت به مغناطيس پذيری‌های(به انگلیسی: susceptibility) مختلف بسيار حساس است. برای حداقل كردن اعوجاج در تصاوير MRI بايد مواد سازنده آشكار ساز PET مغناطيس پذيری نزديك به بافت‌های بدن انسان داشته باشد. درنتيجه لزوماً نمی‌توان گفت مواد غيرمغناطيسی كاملا با MRI سازگارند. علاوه بر مغناطيس‌پذيری رسانايی مواد هم نقش مهمی دارد چرا كه جريان‌هایEDDY كه بوسيله ميدان‌های RF و گراديان MRI القاء می‌شود می‌تواند منجر به خراب شدن طيف MR ، ناهمگونی و اثرات ديگر در تصاوير MR شود. علاوه برآن مواد با ساختارهای با مقاومت الكتريكی پايين می‌تواند هم دامنه و هم پلاريزاسيون RF را تحت تاثير قرار دهد و باعث افت كيفيت تصوير بدليل نوسانات ميدان B۱ شود.يديدسديم با ناخالصي تاليم [NaI(Tl)] ، يديد سزيم با ناخالصي تاليم [CsI(Tl)] ژرمانانات بيسموت[BGO] و اكسی ارتوسيليكات لوتتيوم[LSO] رفتار مغناطيس پذيری تقريبا مشابه بافت بدن انسان دارند.مواد بايد علاوه بر سازگاری مغناطيسی ورسانايی پايين، عدد اتمي و چگالي بالايی داشته باشند.

ساير روش‌ها برای كاهش مواد مورد نياز در ميدان ديد MRI بوسيله تحقيق در روش‌های هدايت نور حاصل از جرقه‌ها به خارج از اسكنر MR (يا حداقل خارج از ميدان ديد MRI) دنبال می‌شود. با اين روش می‌توان PMTهای حساس را خارج از ميدان مغناطيسی قرار داد و نياز به مواد سازگار از نظر رسانايی و مغناطيسي درون MRI را كاهش داد. برای این منظور از فیبرهای نوری برای انتقال نور حاصل از جرقه‌زن‌ها استفاده می‌شود.

منابع[ویرایش]

  1. ۱٫۰ ۱٫۱ Bernd J. Pichler, Martin S. Judenhofer , Hans F. Wehrl: PET/MRI hybrid imaging: devices and initial results. Eur Radiol ,2008
  2. H.Zaidi, A.D. Guerra,“An outlook on future design of hybrid PER/MRI systems”, Medical Physics,Vol.38,No.10,2011
  3. D.Renker,“New trends on photodetectors”,elsevier, 2007