Inhaltsverzeichnis (4. Auflage)
Franz König, Johannes Holzmannhofer, Georg Dobrozemsky
Messtechnik und Instrumentierung in der Nuklearmedizin
4. überarbeitete Auflage
Einleitung |
||||
1.1. |
Was ist Nuklearmedizin? |
3 |
||
1.2. |
Das Indikatorprinzip |
4 |
||
1.3. |
Geschichte der Nuklearmedizin |
5 |
||
1.3.1. |
Entwicklung kernphysikalischer Grundlagen |
5 |
||
1.3.2. |
Entwicklung radiochemischer Grundlagen |
6 |
||
1.3.3. |
Entwicklung molekularbiologischer Grundlagen |
7 |
||
1.3.4. |
Entwicklung messtechnischer Grundlagen |
7 |
||
1.3.5. |
Entwicklung klinischer Anwendungen |
8 |
||
1.4. |
Vergleich mit anderen bildgebenden Verfahren |
10 |
||
Physikalische Grundlagen der Nuklearmedizin |
||||
2.1. |
Atomaufbau |
13 |
||
2.1.1. |
Atomkern |
13 |
||
2.1.2. |
Atomhülle |
14 |
||
2.2. |
Radioaktivität |
15 |
||
2.2.1. |
Kernumwandlungen |
15 |
||
2.2.2. |
Weitere Strahlungsarten |
18 |
||
2.2.3. |
Nuklidkarte |
21 |
||
2.2.4. |
Umwandlungsschema |
22 |
||
2.2.5. |
Umwandlungsgesetz und Halbwertszeit |
24 |
||
2.2.6. |
Einheit der Radioaktivität |
27 |
||
2.2.7. |
Radioaktive Umwandlung - Zusammenfassung |
27 |
||
2.3. |
Allgemeine Eigenschaften ionisierender Strahlung |
29 |
||
2.3.1. |
Strahlungsparameter |
29 |
||
2.3.2. |
Energiespektren |
30 |
||
2.3.3. |
Wechselwirkung geladener Teilchen mit Materie |
31 |
||
2.3.4. |
Wechselwirkung von Photonenstrahlung mit Materie |
32 |
||
2.3.5. |
Schwächungsgesetz und Halbwertsdicke |
35 |
||
2.3.6. |
Abstandsquadratgesetz |
40 |
||
2.3.7. |
Weitere Strahlungseffekte in Materie |
40 |
||
2.4. |
Dosis und Dosisleistung |
42 |
||
2.4.1. |
Wirkung ionisierender Strahlung |
42 |
||
2.4.2. |
Dosisbegriffe |
42 |
||
2.4.3. |
Dosisleistung |
44 |
||
Herstellung von Radionukliden |
||||
3.1. |
Radionuklide in der Nuklearmedizin |
47 |
||
3.1.1. |
Nuklide der In-vitro-Diagnostik |
48 |
||
3.1.2. |
Nuklide der In-vivo-Diagnostik |
48 |
||
3.1.3. |
Nuklide der Radionuklidtherapie |
50 |
||
3.2. |
Radionuklidgenerator |
52 |
||
3.2.1. |
Aufbau und Funktion des Technetium-Generators |
52 |
||
3.2.2. |
Aufbau und Funktion des 68Ge/68Ga-Generators |
54 |
||
3.2.3. |
Andere Generatoren |
54 |
||
3.3. |
Kernreaktor |
56 |
||
3.4. |
Zyklotron |
57 |
||
|
Detektoren |
|
||
4.1. |
Prinzip des Strahlungsnachweises |
63 |
||
4.1.1. |
Energieübertragung auf Materie durch Photonenstrahlung |
63 |
||
4.1.2. |
Arten von Strahlungsdetektoren |
63 |
||
4.1.3. |
Bestandteile eines Strahlungsmessgerätes |
64 |
||
4.2. |
Gasgefüllte Detektoren |
65 |
||
4.2.1. |
Ionisationsbereich |
66 |
||
4.2.2. |
Proportionalbereich |
66 |
||
4.2.3. |
Auslösebereich |
67 |
||
4.3. |
Halbleiterdetektoren |
69 |
||
4.3.1. |
Germanium-Detektoren |
69 |
||
4.3.2. |
Kadmiumtellurid-Detektoren |
70 |
||
4.3.3. |
Kadmiumzinktellurid-Detektoren |
70 |
||
4.4. |
Lumineszenzdetektoren |
72 |
||
4.5. |
Szintillationsdetektoren |
73 |
||
4.5.1. |
NaI(Tl)-Szintillationsdetektor |
73 |
||
4.5.2. |
Andere anorganische Szintillationsdetektoren |
74 |
||
4.5.3. |
Eigenschaften anorganischer Szintillationsdetektoren - Zusammenfassung |
75 |
||
4.5.4. |
Organische Szintillatoren |
75 |
||
4.5.5. |
Photomultiplier |
76 |
||
4.5.6. |
Funktion des Szintillationsdetektors - Zusammenfassung |
78 |
||
|
Grundlagen der Messtechnik |
|
||
5.1. |
Elektronischer Aufbau einer Messeinrichtung |
81 |
||
5.1.1. |
Komponenten der Messelektronik |
81 |
||
5.1.2. |
Hochspannungsversorgung |
82 |
||
5.1.3. |
Vorverstärker |
82 |
||
5.1.4. |
Verstärker |
83 |
||
5.1.5. |
Impulshöhenanalysator |
84 |
||
5.1.6. |
Registriereinheit |
86 |
||
5.1.7. |
Analog-Digital-Konverter |
87 |
||
5.2. |
Auswertung der Energieinformation |
89 |
||
5.2.1. |
Impulshöhenspektrum |
89 |
||
5.2.2. |
Energiekalibrierung |
91 |
||
5.2.3. |
Energieauflösung |
93 |
||
5.2.4. |
Energiefenstereinstellung |
95 |
||
5.2.5. |
Gammaspektroskopie |
96 |
||
5.3. |
Generelle Eigenschaften einer Messeinrichtung |
97 |
||
5.3.1. |
Empfindlichkeit einer Messeinrichtung |
97 |
||
5.3.2. |
Empfindlichkeits-Kalibrierung |
102 |
||
5.3.3. |
Nulleffekt und Hintergrund |
103 |
||
5.3.4. |
Zeitliche Auflösung einer Messeinrichtung |
105 |
||
5.4. |
Grundlagen der Statistik für nuklearmedizinische Zwecke |
108 |
||
5.4.1. |
Messgenauigkeit |
108 |
||
5.4.2. |
Statistische Methoden |
109 |
||
5.4.3. |
Zuverlässigkeit eines Messwerts aus statistischer Sicht |
113 |
||
5.4.4. |
Nuklearmedizinische Zählstatistik |
114 |
||
5.4.5. |
Erkennungs- und Nachweisgrenze |
117 |
||
|
Strahlenüberwachungsgeräte |
|
||
6.1. |
Aktivitätsmessgeräte |
121 |
||
6.1.1. |
Aktivimeter |
121 |
||
6.1.2. |
Kontaminationsmonitore |
125 |
||
6.1.3. |
Gammaspektrometer |
126 |
||
6.1.4. |
Ganzkörperzähler |
127 |
||
6.2. |
Dosis- und Dosisleistungsmessgeräte |
130 |
||
6.2.1. |
Personendosimeter |
130 |
||
6.2.2. |
Dosisleistungsmessgeräte |
131 |
||
|
Sonden-Messgeräte |
|
||
7.1. |
Aufbau und Funktion |
135 |
||
7.1.1. |
Detektor |
135 |
||
7.1.2. |
Kollimator und Messfeld |
135 |
||
7.1.3. |
Messelektronik |
136 |
||
7.2. |
Anwendungsmöglichkeiten |
137 |
||
7.2.1. |
Organmessplatz (Uptake-Messplatz) |
137 |
||
7.2.2. |
Ganzkörperzähler |
138 |
||
7.2.3. |
Intraoperative Sonden |
138 |
||
7.3. |
Konstanzprüfung von Sonden-Messgeräten |
142 |
||
|
Szintillationskamera |
|
||
8.1. |
Einleitung |
145 |
||
8.1.1. |
Allgemeines zur Bildgebung |
145 |
||
8.1.2. |
Allgemeines zur Gammakamera |
145 |
||
8.2. |
Detektorkopf |
147 |
||
8.2.1. |
Übersicht |
147 |
||
8.2.2. |
Komponenten des Detektorkopfes |
148 |
||
8.3. |
Impulsverarbeitung und Bilderzeugung |
150 |
||
8.3.1. |
Ausgangssignale des Detektorkopfes |
150 |
||
8.3.2. |
Signalverarbeitung |
150 |
||
8.3.3. |
Bildspeicherung |
151 |
||
8.4. |
Kenngrößen |
154 |
||
8.4.1. |
Planare Inhomogenität |
155 |
||
8.4.2. |
Planare örtliche Auflösung |
156 |
||
8.4.3. |
Planare örtliche Linearität |
157 |
||
8.4.4. |
Planare System-Empfindlichkeit |
157 |
||
8.4.5. |
Energieauflösung |
158 |
||
8.4.6. |
Inhärente Energieabhängigkeit der Ortung |
158 |
||
8.5. |
Kollimatoren |
160 |
||
8.5.1. |
Kollimatortypen |
160 |
||
8.5.2. |
Abbildungseigenschaften des Kollimators |
160 |
||
8.5.3. |
Parallelloch-Kollimator |
163 |
||
8.5.4. |
Pinhole-Kollimator |
165 |
||
8.5.5. |
Fächerstrahl-Kollimatoren |
165 |
||
8.5.6. |
Sonderformen |
165 |
||
8.6. |
Uniformitätskorrektur |
167 |
||
8.6.1. |
Energiekorrektur |
167 |
||
8.6.2. |
Linearitätskorrektur |
168 |
||
8.6.3. |
Homogenitätskorrektur |
169 |
||
8.7. |
Single-Photon-Emission-Computed-Tomography (SPECT) |
171 |
||
8.7.1. |
Einleitung |
171 |
||
8.7.2. |
Aufnahme der Projektionsbilder |
171 |
||
8.7.3. |
Rotationszentrum |
174 |
||
8.7.4. |
Kenngrößen bei SPECT |
174 |
||
8.7.5. |
SPECT/CT |
175 |
||
8.8. |
Informationsdichte und Detailerkennbarkeit |
176 |
||
8.9. |
Sachgemäße Behandlung einer Gammakamera |
177 |
||
|
PET-Scanner |
|
||
9.1. |
Physikalische Grundlagen der Positronenemissionstomographie |
181 |
||
9.1.1. |
Beta-plus-Umwandlung und Annihilation |
181 |
||
9.1.2. |
Positronenstrahler für PET |
182 |
||
9.1.3. |
Flugzeitmessung ( TOF) |
183 |
||
9.2. |
Schichtbilderzeugung |
185 |
||
9.2.1. |
Strahlungsnachweis im Detektor |
185 |
||
9.2.2. |
Ortsbestimmung des Szintillationsereignisses |
186 |
||
9.2.3. |
Bestimmung der Koinzidenzlinien |
186 |
||
9.2.4. |
Quantitative Aktivitätsbestimmung und SUV |
193 |
||
9.3. |
Untersuchungsgeräte |
195 |
||
9.3.1. |
Gerätetypen - Übersicht |
195 |
||
9.3.2. |
PET-Scanner mit BGO-Detektoren |
195 |
||
9.3.3. |
PET-Scanner mit anderen Detektoren |
196 |
||
9.4. |
Morphologische und Funktionelle Bildgebung |
197 |
||
9.5. |
PET/CT |
198 |
||
9.5.1. |
Allgemeines |
198 |
||
9.5.2. |
Patientendosis bei PET/CT |
198 |
||
9.6. |
PET/MR |
201 |
||
|
Rekonstruktion von Schichtbildern |
|
||
10.1. |
Bildberechnung |
205 |
||
10.1.1. |
Projektionsbilder und Sinogramme |
205 |
||
10.1.2. |
Filterung |
207 |
||
10.1.3. |
Gefilterte Rückprojektion |
212 |
||
10.1.4. |
Iterative Verfahren |
214 |
||
10.1.5. |
Anwendung von Filtern |
216 |
||
10.2. |
Schichtdarstellung |
217 |
||
10.3. |
Schwächungskorrektur |
218 |
||
10.3.1. |
Allgemeines zur Schwächungskorrektur |
218 |
||
10.3.2. |
Schwächungskorrektur nach Chang |
220 |
||
10.3.3. |
Transmissionsmessung mit Hilfe radioaktiver Strahlenquellen |
221 |
||
10.3.4. |
Transmissionsmessung mit Hilfe einer Röntgenröhre (Computertomographie) |
225 |
||
10.4. |
Weitere Korrekturen |
228 |
||
10.4.1. |
Streustrahlungskorrektur |
228 |
||
10.4.2. |
Teilvolumen-Effekt |
233 |
||
10.4.3. |
Zerfallskorrektur |
234 |
||
10.4.4. |
Totzeitkorrektur |
235 |
||
|
Qualitätskontrolle |
|
||
11.1. |
Rechtliche Rahmenbedingungen |
239 |
||
11.1.1. |
EU-Recht |
239 |
||
11.1.2. |
Nationales Recht |
240 |
||
11.1.3. |
Normen und Standards |
240 |
||
11.2. |
Verfahren der Qualitätskontrolle |
242 |
||
11.2.1. |
Abnahme- und Teilabnahmeprüfung |
242 |
||
11.2.2. |
Konstanzprüfung |
243 |
||
11.2.3. |
Allgemeine Maßnahmen |
243 |
||
11.3. |
Konstanzprüfung Aktivimeter |
244 |
||
11.3.1. |
Übersicht |
244 |
||
11.3.2. |
Prüfungen |
245 |
||
11.4. |
Konstanzprüfung Gammakamera, SPECT-Kamera |
247 |
||
11.4.1. |
Übersicht |
247 |
||
11.4.2. |
Prüfungen |
249 |
||
11.5. |
Konstanzprüfung PET |
252 |
||
11.5.1. |
Übersicht |
252 |
||
11.5.2. |
Prüfungen |
254 |
||
11.6. |
Konstanzprüfung In-vivo-/In-vitro-Messplätze, Gamma-Sonden |
257 |
||
11.6.1. |
Übersicht |
257 |
||
11.6.2. |
Prüfungen |
258 |
||
|
Anhang |
|
||
Weiterführende Literatur |
263 |
|||
Quellenverzeichnis zu den Abbildungen |
265 |
|||
Abkürzungen |
270 |
|||
Index |
272 |