6. Az atommag is ... b. NMR, MRI.

Az előadások a következő témára: "6. Az atommag is ... b. NMR, MRI."— Előadás másolata:

1 6. Az atommag is ... b. NMR, MRI

2 NMR - MRI A MAGSPIN E B0 B rezonancia b a

3 A rádió-frekvenciának megfelelő energiakülönbség
nulla térerő B0 Ha egy f frekvenciájú elektromágnese hullám energiája (E=hf) éppen egyenlő az adott mágneses térerősség által meghatározott DE energiakülönbséggel, akkor a b módosulatú atommagok a módosulatba mennek át („spin flip”), az ennek megfelelő energiával csökken az elektromágneses tér energiája. NMR – kísérlet: H o h n

4 Alfa és béta orientáció mágneses térben
Random orientáció mágneses tér nélkül                                                                                                                                                               

5

6 MÉRÉS PONTRÓL-PONTRA

7

8

9 Idegi pályák funkcionális vizsgálata MRI segítségével

10 VÉRÁRAMLÁS AZ AGYBAN – PERCRŐL PERCRE. GONDOLATOLVASÁS?

11 6. Az atommag is ... c. PET - PET/CT

12 PET ”Pármegsemmisülés” = szétsugárzás Pozitív béta-bomlás:
A +béta részecske (pozitron) egy elektronnal találkozik, ezzel rövid élettartamú egzotikus atomot (pozitronium) alkot – majd szétsugárzás révén eltűnik. Pozitron és elektron szétsugárzásakor két pontosan ellentétes irányú gamma-foton keletkezik. (lendület-megmaradás!) e- e+

13 PET készülék felépítése
Fotoelektron- sokszorozó Szcintillátor kristály Detektor-blokk Detektor-gyűrű Koincidencia érzékelő Adatátvitel Kép-rekonstrukció Szétsugárzás

14

15

16 Emberi agy PET képe

17 Az F18 felezési ideje ~110 perc.
A fluorodeoxyglucose (FDG), amelybe a pozitronsugárzó–at építettek be a szintézis során, a daganatsejtek mitokondriumaiban halmozódik fel. Az F18 felezési ideje ~110 perc. Maximum Intensity Projection of a 18F-FDG wholebody PET acquisition

18 PET/CT A PET – képeket gyakran társítják CT (esetleg MRI) felvételekkel, az ilyen PET/CT kombinált képek részletes anatómiai (MRI esetén metabolikus) információkat adnak. PET/CT CT PET

19 CT PET/CTCT

20 első vizsgálat második vizsgálat

21 2-Fluoro-2-deoxy-D-glucose FDG
PET vizsgálatokhoz használt radioizotópok: általában rövid felezési idejűek (pl. 11C (20 perc), 13N (10 perc), 15O (2 perc,) F18(~110 min). A rövid felezési idő miatt ezeket a felhasználás helyéhez közel kell előállítani, pl ciklotronnal. A frissen előállított izotópot a szervezet által használt molekulákba (pl. glukóz, víz, ammónia, stb.) építik be, majd az így előállított „radiotracer”t injekció formájában beadják hogy követni lehessen a testbeli eloszlásukat Fluorodeoxyglucose (FDG) ,egy glukóz analóg. A molekulában lévő fluor 18F. Miután a 18F-FDG-t injekció formájában beadták, ennek eloszlása a PET segítségével vizsgálható a szervezetben. A 18F-FDG a glukózzal együtt mozogva jelöli meg a glukóz-felhasználó szerveket. 2-Fluoro-2-deoxy-D-glucose FDG C6H11FO5 Nem metabolizálódik, reprezentálja a glukóz-felvételt és a foszforilációt

22 A radioaktív 18F -t először fluorid formájában állítják elő a ciklotronban: neon-20-at bombáznak deuteronokkal, de gyakran protonokkal bombáznak 18O-tartalmú vizet, (p,n) reakciót idézve elő (neutron kiütés, más néven spalláció) az 18O-ban, így 18F keletkezik, HF molekulában. A gyorsan bomló 18F-at azonnal deoxyglukózhoz kapcsolják egy automatizált kémiai reaktorban. Ezután a jelzett FDG-t (amelyben lévő 18F felezési ideje 109,8 perc) a lehető leggyorsabban a felhasználás helyére szállítják. Ha gyors repülőgép áll rendelkezésre, akár (néhány)száz kilométeres távolságban is lefolytatható a vizsgálat.

23 Jellegzetes alkalmazások
Onkológia A glukóz-felhasználó sejtek felveszik a jelzett FDG-t, amelyet a hexokináz foszforilál.(A hexokináz mitokondriális formája jelentősen emelkedett szintű rosszindulatú daganatokban (Hodgkin-kór, non-Hodgkin limfóma, tüdőrák, operáció utáni áttét-maradványok felderítése). Bár a PET-vizsgálatok nagyon drágák, az összes PEET vizsgálat 90%-a onkológiai célból készül. Neurológia A 2 perc felezési idejű 15O-t használják, ezért ez a vizsgálat csak az izotópelőállítás helyszínén végezhető. Lehetővé teszi az Alzheimer kór korai diagnózisát. A neurotranszmitterek jelölésével a szinaptikus receptorok és funkciójuk vizsgálható, ez különböző pszihiátriai és neurológiai betegségek diagnózisában hasznos. Kardiológia A szívizom vizsgálatában használható, de kérdéses a költség-hatékonyság arány összehasonlítva a SPECT vizsgálatokkal. Farmakológia Preklinikai vizsgálatokban új gyógyszreker jelölnek meg és kísérleti állatoknak beadva vizsgálják eloszlásukat és kötődéseiket Neuropszihológia: pszichológiai hatások és az agyműködés összefüggései vizsgálhatók A PET-vizsgálatok biztonsága Bár nem-invazív vizsgálat, de sugárterhelést jelent. Azonban a telje dózis kicsiny, rendszerint kb. 7 mSv. Összehasonlítva az átlagosan évi 2,2 mSv természetes háttérsugárzásból eredő terheléssel (UK átlag), 0.02 mSv mellkasröntgennel, 8 mSv egy mellkasi CT vizsgálatból, 2-6 mSv évente a repülőszemélyzet esetén, vagy azzal, hogy 7.8 mSv évenként a háttérsugárzásból eredő terhelés Cornwall-ban, ez nem tekinthető soknak.

24 (Single photon emission
6. Az atommag is ... d. SPECT - SPECT/CT SPECT (Single photon emission computed tomograph)

25 ACR Accredidation  Radiation Protection Programs  Calibration Services  Equipment Repairs  Compliance Audits  Gamma Camera Training  Cameras  Siemens Diacam  Siemens E Cam  Siemens Orbiter  General Electric Optima  General Electric Millennium  C256  C512  Echo-Ultrasound  Hot Lab Equipment  ICANL Accredidation  General Electric XRT 4000  Software / Workstations  Aspen  Orvosi gamma-camera: SPECT, egésztest, és síkbeli vizsgálatokra, craniális leképezésre.

26 SPECT Tc-99m is a versatile scanning agent that is often considered the workhorse of nuclear medicine. It is obtained by elution from a generator ("cow") that contains the radioactive parent of Tc-99m, molybdenum 99.  The generator is simply a column containing a resin to which Mo-99 is attached. The Mo-99 decays to produce the short-lived Tc-99m (6 hr half-life). To obtain the Tc-99m, a solution (the eluent) is injected into the top of the column  -  the shield plug for the top of the column can be seen in the two photos to the right. The Tc-99m comes out the bottom of the column into the sterile collecting vial seen in the above photo. The collecting vial has a short breather needle to allow air out of the vial as the eluent and Tc-99m enter. At the time that the generator was delivered to the hospital, usually once a week, the generator would contain 50 to 300 millicuries of Mo-99.

27 Gamma kamera

28 Phosphonates / Bisphosphonates in vitro jelölt leukocyták
Miokardiális vizsgálatokhoz pl.. 99mTc-tetrofosmin, 99mTc-sestamibi használatos. Ezek beadását követően fizikai gyakorlatokkal, vagy farmakológiai módszerekkel (adenosine vagy dobutamine beadása) terhelik a szivet vizsgálat nuklid Sugár-energia (keV) Felezési idő (óra) Sugárzó farmakon Activi-tás (MBq) csont 99mTc 140 6 Phosphonates / Bisphosphonates 800 szívizom tetrofosmin; MIBI 700 agy HMPAO; ECD tumorok 123I 159 13 MIBG 400 Fehér vérsejtek 111In 171 & 245 67 in vitro jelölt leukocyták 18

29 Nagynyomású oxigénkezelés
előtt után Left: SPECT scans of the brain of a three year old male near drowning patient shown shortly after the accident showing decreased brain activity. The patient presented in a persistent vegetative state, and was pronounced blind with severe spasticity. Right: SPECT scans of the same child taken 9 months later demonstrating increased brain activity and blood flow following 120 hyperbaric oxygen treatments. The child was now alert, responsive, laughing, eating and drinking normally, walking, speaking bi-lingually, and had regained normal vision.

30 Nagynyomású oxigénkezelés
előtt után                                    Left: SPECT scans of the brain of a 72-year-old male suffering from severe and persistent dizziness. Right: SPECT scan of the same patient taken 3 weeks later with a complete resolution of dizziness.

31 "Hot Spots" were demonstrated on in vivo images of 99mTc-glucarate using FASTSPECT from 1 minute to 120 minutes post injection in a rat heart with acute myocardial infarct (Az érzékelő gamma-kamera 9 szcintillációs detektorból áll 3x3 elrendezésben)

32 Stress tomographic images (upper row) and resting images (lower row) demonstrate relative diminished uptake in inferior wall, more marked in stress images. Interpretation: mild ischemic changes post myocardial infarction. The patient presented with chest pain and unspecific EKG changes.

33

34

35

36 Emlőrák – SPECT diagnózis

37 Komplex szcintigráfiás-SPECT-CT vizsgálst
Tumor - Lymphoma in Pelvic mass Ga67 SPECT/ low dose CT A 24-year-old patient with a history of Hodgkin 's lymphoma, two years after the end of therapy, was referred for routine follow-up. Whole body Ga67 scintigraphy, anterior view (left) shows intense tracer uptake in the right abdomen and pelvis (arrow) which may represent physiologic bowel excretion. SPECT/CT (right) localizes the lesion in the right pelvis to a soft tissue mass and not to bowel activity. Additional foci of increased uptake in the right abdomen were localized by SPECT/CT (not shown) to physiologic bowel activity. Note on planar scintigraphy: A lesion in the right lateral aspect of the head, consistent with brain involvement was further confirmed on MRI.

38 erős aktiváció színlátással kapcsolatos feladatok elvégzése során
a térbeli látással (sztereopszis) kapcsolatos diszkriminációs feladatok során aktiválódik az elsődleges látókéreg

39 forma-diszkrimonáció
Pozíció-diszkrimonáció Ugyanazon ingert használva pozíció - illetve forma - diszkriminációs feladatok során, az aktiválódott agyi neuron populációk egy része azonos, de vannak olyan régiók, amelyek csak az egyik feladat (jelen esetben pozíció diszkrimináció) során jelennek meg. Ez az agyi aktiváció feladat-függőségére utal.

40 KÖSZÖNÖM A FIGYELMET – ÉS VISZONTLÁTÁSRA !