Physik compact 8, Themenheft

13 3.2 Bei PET verwendete Nuklide verschiedenen Photonenpaaren gehören, werden im Rechenprozess nur solche Signale verwendet, die in- nerhalb einer Koinzidenzzeit im Bereich von ns liegen. Im Realfall ist das Positron unmittelbar vor der Paar- vernichtung noch in Bewegung. Dies führt dazu, dass die beiden Photonenbahnen zueinander einen etwas kleineren Winkel als 180° aufweisen. Die beiden von einem Photonenpaar angeregten Detektoren liegen an den Enden einer Sehne des Detektorkreises (siehe Abb. 12.1). A1 Begründe die obige Aussage über den Winkel zwischen den Photonenbahnen! Da der ursprüngliche Impuls des e + e – -Paars nicht bekannt ist, ordnet der Computer der Sehne einen schlanken Zylinder mit der Sehne als Symmetrieachse zu. Innerhalb dieses Zylinders hat die Paarvernichtung mit großer Wahrscheinlichkeit stattgefunden. Wie weit der Ort der Paarvernichtung von den Enden der Sehne entfernt ist, lässt sich aus dem Zeitintervall bestimmen, das zwischen den beiden Zeitpunkten liegt, zu denen die Detektoren von den beiden Pho- tonen angeregt wurden. Allerdings ist zu berücksich- tigen, dass die Detektoren nicht sofort ansprechen, sondern eine, wenn auch sehr kurze, Verzögerung aufweisen, bis sie ein elektrisches Signal erzeugen. Die endliche Dicke des Zylinders um die Sehne und die endliche Ansprechzeit der Detektoren führt zu ei- ner begrenzten Genauigkeit der Ortsauflösung. Heu- tige PET können in Kombination mit einem CT noch Strukturen mit einer Abmessung von etwa 5 mm ab- bilden (Abb. 13.1). A2 Bei einer Sehnenlänge von 90 cm wird der Detek- tor am linken Ende der Sehne um400 ps später ausge- löst als der Detektor am rechten Ende. Welche Positi- on hat der Ort der Paarvernichtung, wenn die beiden Detektoren die gleiche Verzögerung haben? Bei PET verwendete Nuklide Bei PET kommen als radioaktive Substanzen zB die Iso- tope C-11, N-13, O-15, Ga-68 und Rb-82 zum Einsatz. Hauptsächlich verwendet wird heute aber F-18. Die verwendeten Isotope weisen alle eine relativ kurze Halbwertszeit auf. Dies bewirkt einerseits, dass schon während der Untersuchung des Patienten viele der in den Körper eingebrachten radioaktiven Atome zerfal- len, und daher viele der Zerfallsprozesse tatsächlich auch für die PET-Aufnahme genutzt werden können. Anderseits bewirkt eine kurze Halbwertszeit, dass nach der Untersuchung die radioaktive Belastung des Körpers rasch geringer wird. A3 Informiere dich über die Halbwertszeiten von C-11, N-13, O-15, F-18, Ga-68 und Rb-82! Wegen der relativ kurzen Halbwertszeit werden diese Isotope in den Spitälern nicht langfristig gespeichert sondern für den eigenen Bedarf erzeugt. Im Falle von Ga-68 und Rb-82 bedient man sich dazu sogenann- ter Generatoren, in denen aus anderen langlebigen radioaktiven Substanzen die gewünschten Isotope entstehen und chemisch abgetrennt werden. C-11, N-13, O-15 und F-18 hingegen werden mit Hilfe eines Synchrotrons erzeugt. A4 Erkundige dich nach der Funktionsweise eines Synchrotrons! A5 Zur Herstellung von F-18 beschießt man das sta- bile Sauerstoffnuklid O-18 mit von einem Zyklotron beschleunigten Protonen. Schreibe die Kernreaktion auf! 3.2 Abb. 13.1 Kombination eines PET mit einem CT. Das Gerät ist in der Lage, Ganzkörpertomogramme zu erzeugen. Abb. 13.2 Aus dem Synchrotron treten die stark beschleu- nigten Protonen oder Deuteronen im Strahlrohr aus. Sie treffen im Target auf Atomkerne und führen dort Kernumwandlungen durch. Dabei entstehen auch die gewünschten medizinisch verwendbaren Radionuklide. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv