Digital Signal and Image Processing in Jagiellonian Positron Emission Tomography
Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist eine Schlüsseltechnik im Bereich der medizinischen Bildgebung, die es ermöglicht, die Funktionen des Organismus zu diagnostizieren und die Veränderungen von Tumoren zu verfolgen. Bei der PET-Messung wird dem Patienten ein Radiotracer injiziert, der eine große Anzahl metastabiler Radionuklidatome enthält, die Positronen aussenden. Als Ergebnis der Positronenvernichtung werden zwei Photonen erzeugt, die sich in nahezu entgegengesetzte Richtungen fortbewegen und von einem Detektionssystem registriert werden, das so positioniert ist, dass es den Körper des Patienten umgibt. Moderne PET-Scanner verwenden Szintillationskristalle, die sich durch eine hohe Detektionseffizienz von Annihilationsphotonen auszeichnen.
In diesem Zusammenhang ist es erwähnenswert, dass die Jagiellonian PET (J-PET) Collaboration einen neuartigen Ganzkörper-PET-Scanner auf der Grundlage von Kunststoff-Szintillatoren entwickelt hat. Sie sind viel billiger als Kristallszintillatoren, was die Möglichkeit bietet, die hohen Kosten für PET-Scanner zu senken und sie erschwinglicher zu machen. Allerdings haben Kunststoff-Szintillatoren im Vergleich zu anorganischen Szintillationskristallen eine wesentlich geringere Effizienz bei der Erkennung von Gamma-Quanten. Dies kann durch eine Vergrößerung des Sichtfeldes des Scanners und eine Verbesserung der zeitlichen Auflösung bei der Messung der Flugzeit von Gammaquanten ausgeglichen werden. Der J-PET-Scanner besteht aus Kunststoff-Szintillatorstreifen, die an beiden Enden von einem Paar Photomultipliern ausgelesen werden und axial um einen zylindrischen Tomographentunnel angeordnet sind. Die axiale Koordinate des Annihilationsphotonen-Wechselwirkungspunkts im Szintillatorstreifen wird aus der Differenz der mit dem Photomultiplierpaar gemessenen Lichtlaufzeit abgeleitet.
Die Funktionsprinzipien des J-PET-Scanners ähneln denen konventioneller Tomographen, mit dem Unterschied, dass die hochpräzise Zeitinformation von größter Bedeutung ist. Daher erfordert der J-PET-Scanner eine Vorbereitung neuartiger Methoden für jeden Schritt der Datenverarbeitung. Das Ziel der in dieser Dissertation vorgestellten Arbeit ist die Entwicklung von Signal- und Bildverarbeitungsalgorithmen, die die Einzigartigkeit des J-PET-Detektors berücksichtigen. Die vorgeschlagenen Methoden umfassen: Signalwiederherstellung auf der Grundlage von Abtastwerten einer am Photomultiplier-Ausgang registrierten Wellenform, Rekonstruktion von Position und Zeitpunkt der Interaktion des Annihilationsphotons im Szintillatorstreifen, Klassifizierung der PET-Ereignistypen und Bildrekonstruktion, die ausschließlich im Bildraum arbeitet. Da sich die meisten der in dieser Dissertation vorgestellten Methoden von den herkömmlichen PET-Scannern unterscheiden, handelt es sich um innovative Lösungen für die digitale Signal- und Bildverarbeitung in der Tomographie.
| ISBN: | 9788323350156 |
| Autor: | |
| Verlag: | |
| Sprache: | Englisch |
| Einband: | Taschenbuch |
| Erscheinungsjahr: | 2023 |
| Seitenzahl: | 124 |
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