Inhaltsverzeichnis
Franz König, Johannes Holzmannhofer, Georg Dobrozemsky
Messtechnik und Instrumentierung in der Nuklearmedizin
5. überarbeitete Auflage
1 |
Einleitung |
|||
1.1. |
|
Was ist Nuklearmedizin? |
1 |
|
1.2. |
|
Das Indikatorprinzip |
2 |
|
1.3. |
|
Geschichte der Nuklearmedizin |
3 |
|
1.3.1. |
Entwicklung kernphysikalischer Grundlagen |
3 | ||
1.3.2. |
Entwicklung radiochemischer Grundlagen |
5 | ||
1.3.3. |
Entwicklung molekularbiologischer Grundlagen |
6 | ||
1.3.4. |
Entwicklung messtechnischer Grundlagen |
7 | ||
1.3.5. |
Entwicklung klinischer Anwendungen |
10 | ||
1.4. |
|
Vergleich mit anderen bildgebenden Verfahren |
10 |
|
2 |
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 |
16 | ||
2.2.2. |
Weitere Strahlungsarten |
21 | ||
2.2.3. |
Nuklidkarte |
24 | ||
2.2.4. |
Umwandlungsschema |
26 | ||
2.2.5. |
Umwandlungsgesetz und Halbwertszeit |
28 | ||
2.2.6. |
Einheit der Radioaktivität |
33 | ||
2.2.7. |
Radioaktive Umwandlung - Zusammenfassung |
33 | ||
2.2.8. |
Berechnungsbeispiele für Aktivitäten |
34 | ||
2.2.9. |
Bedeutungvon 10T,20T,30T |
35 | ||
2.3. |
Allgemeine Eigenschaften ionisierender Strahlung |
37 | ||
2.3.1. |
Strahlungsparameter |
38 | ||
2.3.2. |
Energiespektren |
38 | ||
2.3.3. |
Wechselwirkung geladener Teilchen mit Materie |
39 | ||
2.3.4. |
Wechselwirkung von Photonenstrahlung mit Materie |
41 | ||
2.3.5. |
Schwächungsgesetz und Halbwertsdicke |
44 | ||
2.3.6. |
Abstandsquadratgesetz |
51 | ||
2.3.7. |
Weitere Strahlungseffekte in Materie |
51 | ||
2.4. |
Dosis und Dosisleistung |
52 | ||
2.4.1. |
Wirkung ionisierender Strahlung |
52 | ||
2.4.2. |
Dosisbegriffe |
52 | ||
2.4.3. |
Dosisleistung |
53 | ||
3 |
Herstellung von Radionukliden |
|||
3.1. |
Radionuklide in der Nuklearmedizin |
55 | ||
3.1.1. |
Nuklide der In-vitro-Diagnostik |
56 | ||
3.1.2. |
Nuklide der In-vivo-Diagnostik |
57 | ||
3.1.3. |
Nuklide der Radionuklidtherapie |
59 | ||
3.2. |
Radionuklidgenerator |
60 | ||
3.2.1. |
Mo/Tc-Generator |
61 | ||
3.2.2. |
Aufbau und Funktion des Technetium-Generators |
61 | ||
3.2.3. |
Aufbau und Funktion des Ge-68/Ga-68-Generators |
63 | ||
3.2.4. |
Andere Generatoren |
64 | ||
3.3. |
Zyklotron |
64 | ||
3.4. |
Kernreaktor | 67 | ||
4 | Detektoren |
|
||
4.1. |
Prinzip des Strahlungsnachweises |
69 | ||
4.1.1. |
Energieübertragung auf Materie durch Photonenstrahlung |
69 | ||
4.1.2. |
Arten von Strahlungsdetektoren |
70 | ||
4.1.3. |
Bestandteile eines Strahlungsmessgerätes |
71 | ||
4.2. |
Gasgefüllte Detektoren |
71 | ||
4.2.1. |
Ionisationsbereich |
72 | ||
4.2.2. |
Proportionalbereich |
73 | ||
4.2.3. |
Auslösebereich |
74 | ||
4.3. |
Halbleiterdetektoren |
75 | ||
4.3.1. |
Germanium-Detektoren |
76 | ||
4.3.2. |
Kadmiumtellurid-Detektoren |
78 | ||
4.3.3. |
Kadmiumzinktellurid-Detektoren |
78 | ||
4.4. |
Lumineszenzdetektoren |
79 | ||
4.5. |
Szintillationsdetektoren |
80 | ||
4.5.1. |
NAI(TL)-Szintillationsdetektor |
81 | ||
4.5.2. |
Andere anorganische Szintillationsdetektoren |
83 | ||
4.5.3. |
Eigenschaften anorganischer Szintillationsdetektoren - Zusammenfassung |
84 | ||
4.5.4. |
Organische Szintillatoren |
84 | ||
4.5.5. |
Photomultiplier |
85 | ||
4.5.6. |
Funktion des Szintillationsdetektors - Zusammenfassung |
87 | ||
5 |
Grundlagen der Messtechnik |
|||
5.1. |
Elektronischer Aufbau einer Messeinrichtung |
89 | ||
5.1.1. |
Komponenten der Messelektronik |
89 | ||
5.1.2. |
Hochspannungsversorgung |
91 | ||
5.1.3. |
Vorverstärker |
91 | ||
5.1.4. |
Verstärker |
91 | ||
5.1.5. |
Impulshöhenanalysator |
91 | ||
5.1.6. |
Registriereinheit |
95 | ||
5.1.7. |
Analog-Digital-Konverter |
97 | ||
5.2. |
Auswertung der Energieinformation |
99 | ||
5.2.1. |
Impulshöhenspektrum |
99 | ||
5.2.2. |
Energiekalibrierung |
102 | ||
5.2.3. |
Energieauflösung |
103 | ||
5.2.4. |
Energiefenstereinstellung |
106 | ||
5.2.5. |
Gammaspektroskopie |
107 | ||
5.3. |
Generelle Eigenschaften einer Messeinrichtung |
108 | ||
5.3.1. |
Empfindlichkeit einer Messeinrichtung |
108 | ||
5.3.2. |
Empfindlichkeits-Kalibrierung |
117 | ||
5.3.3. |
Nulleffekt und Hintergrund |
118 | ||
5.3.4. |
Zeitliche Auflösung einer Messeinrichtung |
121 | ||
5.4. |
Grundlagen der Statistik für nuklearmedizinische Zwecke |
124 | ||
5.4.1. |
Messgenauigkeit |
124 | ||
5.4.2. |
Statistische Methoden |
125 | ||
5.4.3. |
Zuverlässigkeit eines Messwerts aus statistischer Sicht |
129 | ||
5.4.4. |
Nuklearmedizinische Zählstatistik |
131 | ||
5.4.5. |
Erkennungs- und Nachweisgrenze |
135 | ||
6 |
Strahlenüberwachungsgeräte |
|||
6.1. |
Aktivitätsmessgeräte |
137 | ||
6.1.1. |
Aktivimeter |
137 | ||
6.1.2. |
Kontaminationsmonitore |
142 | ||
6.1.3. |
Gammaspektrometer |
143 | ||
6.1.4. |
Ganzkörperzähler |
145 | ||
6.2. |
Dosis- und Dosisleistungsmessgeräte |
148 | ||
6.2.1. |
Personendosimeter |
148 | ||
6.2.2. |
Dosisleistungsmessgeräte |
150 | ||
7 |
Sonden-Messgeräte |
|||
7.1. |
Aufbau und Funktion |
153 | ||
7.1.1. |
Detektor |
153 | ||
7.1.2. |
Kollimator und Messfeld |
154 | ||
7.1.3. |
Messelektronik |
155 | ||
7.2. |
Anwendungsmöglichkeiten |
155 | ||
7.2.1. |
Organmessplatz (Uptake-Messplatz) |
155 | ||
7.2.2. |
Ganzkörperzähler |
157 | ||
7.2.3. |
Intraoperative Sonden |
157 | ||
7.3. |
Konstanzprüfung von Sonden-Messgeräten |
159 | ||
8 |
Szintillationskamera |
|||
8.1. |
Einleitung |
161 | ||
8.1.1. |
Allgemeines zur Bildgebung |
161 | ||
8.1.2. |
Allgemeines zur Gammakamera |
163 | ||
8.2. |
Detektorkopf |
165 | ||
8.2.1. |
Übersicht |
166 | ||
8.2.2. |
Komponenten des Detektorkopfes |
166 | ||
8.3. |
Impulsverarbeitung und Bilderzeugung |
169 | ||
8.3.1. |
Ausgangssignale des Detektorkopfes |
169 | ||
8.3.2. |
Signalverarbeitung |
169 | ||
8.3.3. |
Bildspeicherung |
170 | ||
8.4. |
Kenngrößen |
174 | ||
8.4.1. |
Planare Inhomogenität |
175 | ||
8.4.2. |
Planare örtliche Auflösung |
177 | ||
8.4.3. |
Planare örtliche Linearität |
178 | ||
8.4.4. |
Planare System-Empfindlichkeit |
178 | ||
8.4.5. |
Energieauflösung |
179 | ||
8.4.6. |
Inhärente Energieabhängigkeit der Ortung |
180 | ||
8.5. |
Kollimatoren |
180 | ||
8.5.1. |
Kollimatortypen |
181 | ||
8.5.2. |
Abbildungseigenschaften des Kollimators |
181 | ||
8.5.3. |
Parallelloch-Kollimator |
184 | ||
8.5.4. |
Pinhole-Kollimator |
186 | ||
8.5.5. |
Fächerstrahl-Kollimatoren |
186 | ||
8.5.6. |
Sonderformen |
187 | ||
8.6. |
Inhomogenitätskorrektur |
187 | ||
8.6.1. |
Energiekorrektur |
188 | ||
8.6.2. |
Linearitätskorrektur |
189 | ||
8.6.3. |
Inhomogenitätskorrektur |
189 | ||
8.7. |
SPECT (Tomographie) |
191 | ||
8.7.1. |
Einleitung |
191 | ||
8.7.2. |
Aufnahme der Projektionsbilder |
192 | ||
8.7.3. |
Rotationszentrum |
195 | ||
8.7.4. |
Kenngrößen bei SPECT |
196 | ||
8.7.5. |
SPECT/CT |
197 | ||
8.8. |
Informationsdichte und Detailerkennbarkeit |
197 | ||
8.9. |
Sachgemäße Behandlung einer Gammakamera |
198 | ||
9 |
PET-Scanner |
|||
9.1. |
Physikalische Grundlagen der PET |
201 | ||
9.1.1. |
β+-Umwandlung und Annihilation |
201 | ||
9.1.2. |
Positronenstrahler für PET |
203 | ||
9.2. |
Technische Grundlagen der PET |
204 | ||
9.2.1 |
Koinzidenzmessung |
205 | ||
9.2.2. |
Flugzeitmessung ( TOF) |
207 | ||
9.3. |
Schichtbilderzeugung |
208 | ||
9.3.1. |
Strahlungsnachweis im Detektor |
208 | ||
9.3.2. |
Ortsbestimmung des Szintillationsereignisses |
210 | ||
9.3.3. |
Bestimmung der Koinzidenzlinien |
210 | ||
9.3.4. |
2D- und 3D-Messung |
214 | ||
9.3.5 |
Quantitative Aktivitätsbestimmung und SUV |
219 | ||
9.4. |
Untersuchungsgeräte |
222 | ||
9.4.1. |
Gerätetypen - Übersicht |
222 | ||
9.4.2. |
PET-Scanner mit BGO-Detektoren |
223 | ||
9.4.3. |
PET-Scanner mit anderen Detektoren |
224 | ||
9.4.4. |
ET-Scanner mit langen Röhren |
224 | ||
9.5. |
Morphologische und Funktionelle Bildgebung |
225 | ||
9.5.1. |
Unterschiede und Gemeinsamkeiten der Verfahren zur Bildgebung |
225 | ||
9.5.2. |
PET/CT |
226 | ||
9.5.3. |
PET/MR |
230 | ||
10 |
Rekonstruktion von Schichtbildern |
|||
10.1. |
Bildberechnung |
233 | ||
10.1.1. |
Projektionsbilder und Sinogramme |
235 | ||
10.1.2. |
Filterung |
237 | ||
10.1.3. |
Gefilterte Rückprojektion |
242 | ||
10.1.4. |
Iterative Verfahren |
244 | ||
10.1.5. |
Zeitlicher Ablauf des Filtereinsatzes |
249 | ||
10.2. |
Schichtdarstellung |
249 | ||
10.3. |
Schwächungskorrektur |
251 | ||
10.3.1. |
Allgemeines zur Schwächungskorrektur |
251 | ||
10.3.2. |
Schwächungskorrektur nach Chang |
253 | ||
10.3.3. |
Transmissionsmessung mit Hilfe radioaktiver Strahlenquellen |
255 | ||
10.3.4. |
Transmissionsmessung mit Hilfe einer Röntgenröhre (Computertomographie) |
258 | ||
10.4. |
Weitere Korrekturen |
261 | ||
10.4.1. |
Streustrahlungskorrektur |
261 | ||
10.4.2. |
Teilvolumen-Effekt |
267 | ||
10.4.3. |
Zerfallskorrektur |
269 | ||
10.4.4. |
Totzeitkorrektur |
270 | ||
11 |
Qualitätskontrolle |
|||
11.1. |
Rechtliche Rahmenbedingungen |
273 | ||
11.1.1. |
EU-Recht |
273 | ||
11.1.2. |
Nationales Recht |
274 | ||
11.1.3. |
Normen und Standards |
276 | ||
11.2. |
Verfahren der Qualitätskontrolle |
277 | ||
11.2.1. |
Abnahme- und Teilabnahmeprüfung |
277 | ||
11.2.2. |
Konstanzprüfung |
278 | ||
11.3. |
Allgemeine Maßnahmen |
279 | ||
11.4. |
Konstanzprüfung Aktivimeter |
279 | ||
11.4.1. |
Übersicht |
279 | ||
11.4.2. |
Prüfungen |
280 | ||
11.5. |
Konstanzprüfung Gammakamera, SPECT-Kamera |
283 | ||
11.5.1. |
Übersicht |
283 | ||
11.5.2. |
Prüfungen |
284 | ||
11.6. |
Konstanzprüfung PET |
291 | ||
11.6.1. |
Übersicht |
291 | ||
11.6.2. |
Prüfungen |
293 | ||
11.7. |
Konstanzprüfung In-vivo-/In-vitro-Messplätze, Gamma-Sonden |
297 | ||
11.7.1. |
Übersicht |
297 | ||
11.7.2. |
Prüfungen |
299 | ||
|
Anhang |
301 |
||
Verzeichnis der InfoBoxen |
303 |
|||
Abbildungsverzeichnis |
307 |
|||
Tabellenverzeichnis |
311 |
|||
Literaturverzeichnis |
313 | |||
Quellennachweis Abbildungen |
315 | |||
Glossar |
323 | |||
Akronyme |
327 | |||
Personenverzeichnis |
331 | |||
Nuklidverzeichnis |
333 | |||
Stichwortverzeichnis |
337 |