Theory of radioisotope scanning

• Published in: The International journal of applied radiation and isotopes Vol. 3; no. 3; pp. 181,IN1,191 - 190,IN2,192
• Main Author: Brownell, G.L.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: United States Elsevier B.V 01.08.1958
• Subjects: Humans; Isotopes - analysis; Old Medline; Radioisotopes; ISOTOPES/determination
• ISSN: 0020-708X
• DOI: 10.1016/0020-708X(58)90142-X

The visualization of radioisotope distributions is an increasingly important application of radioisotopes. A general relation is derived, valid for any detecting system, yielding the optimal radioisotope content as a function of resolution, detector efficiency, time duration of scan, and dimensions of the object being scanned. Various collimating systems are considered and isoefficiency curves calculated. The simplest collimator consists of a cylindrical aperture in a lead shield. The use of a tapered aperture improves the sensitivity somewhat for a given resolution. A focusing detector may be constructed by means of a series of tapered apertures aimed at a focal spot. Finally, the detection of annihilation radiation resulting from positron detection is considered. The resolution and efficiency of these collimating systems are compared. Numerous factors modify the general design considerations. The effect of penetration of lead by the γ-rays is considered as well as the effect of finite source sizes and the attenuation of radiation in the object being scanned. Background radiation arises from many sources and results in an effective limit to the amount of radioisotope which can be employed. Examples of single-channel and coincidence scanning techniques are given. La perception des distributions radioisotopiques est une application des radioisotopes dont l'importance devient de plus en plus grande. On obtient un rapport général, valable pour tous les systèmes de détection, donnant le contenu radioisotopique optimal comme fonction de la résolution, de l'efficacité du détecteur, de la durée de l'exploration et des dimensions de l'objet scruté. Des systèmes variés de collimation sont considéres et les courbes d'iso-efficacité sont calculées. Le collimateur le plus simple consiste en une ouverture cylindrique dans un écran de plomb. L'emploi d'une ouverture conique améliore à quelque point la sensibilité pour une résolution donnée. Un détecteur visant un point peut se former d'une série d'ouvertures coniques donnant sur un point focal. Enfin, la considération est donnée à l'observation de la radiation d'anéantissement suivant la détection des positrons. On compare la résolution et l'efficacité de ces systèmes de collimation. Bien des sujets sont à considérer dans le dessin général. L'effet de la pénétration du plomb par les rayons γ est tenu en vue, ainsi que l'effet de la grandeur définie des sources et l'atténuation de la radiation dans l'object scruté. La radiation de fond a beaucoup d'origines et impose une limite effective à la quantité de radioisotope qu'on peut employer.On donne des exemples des techniques d'exploration à cannelation unique et à coïncidence. Bизyaлизaция pacпpeдeлeHия paдиoизoToпoB пpeдcT aBляeT Bce бoлee BoзpacTaющyю пo зHaчeHию oблacTь пpимeHeHия. ПpeдлaгaeTcя oбщaя мaTeмaTичecкaя зaBиcимocTь, пpигoдHaя для любoй peгиcTpиpyю;щeй cиcTeмы, кoTopaя пoзBoляeT oпpeдeляTь oпTимaльHoe coдepжaHиe paдиoизoToпa, кaк фyHкцию paзpeщaющeй c^pcy;ocoбHocTи ycTaHoBки, эффeкTиBHocTи дaTчикa, дли TeHocTи cкaHиpoBaHия и paзмepoB cкaHиpyeмoгo oбъeкTa. PaccмaTpиBaюTcя paзличHыe кpиBыe oдиHaкoBoй эффeкTиBHocTи. ПpocTeйщий кoллимaTop пpeдcTaBляeT цилиHдpичecкoe oTBepcTиe B cBиHцoBoм экpaHe. ПpимeHeHиe кoллимaTopa c кoHичecким oTBepcTиeм Hecкoлькo yBeличиBaeT чyBcTBиTeльHocTь пpи дaHHoй paэpeщaющeй cпocoбHocTи. Фoкycиpyющий кoллимaTop мoжeT быTь cocTaBлeH из pядa кoHичecкич oTBepcTий, HaцeлeHHHыч Ha oдHy и Ty жe Toчкy. И, HaкoHeц, paccмaTpиBaюTcя мeToды peгиcTpaции aHHигиляциoHHoгo излyчeHия c yчeToм HaпpaBлeHия пoзиTpoHHoгo BылeTa. Пpи эToм paзличHыe Tипы кoллимиpyющич cиcTeм cpaBHHиBaюTcя пo ич paзpeщaющeй cпocoбHocTи и пo эффeкTиBHocTи. КoHcTpyкция кoллимaTopa зaBиcиT oT мHoжecTBa фaкTopoB. OцeHиBaeTcя poль γ-излyчeHия, пpoHикaющeгo cкBoзь cBиHцoBыe cTeHки кoллимaTopa; yчиTыBaюTcя фaкTopы, oпpeдeляeмыe гeoмeTpиeй иcToчHикa излyчeHия, имeющeгo кoHeчHыe paзмepы, a Taкжe зaBиcящиe oT yмeHьщeHия aкTиBHocTи cкaHиpyeмoгo oбъeкTa. H;aличиe oбщeгo фoHa излyчeHия, oбycлoBлeHHoгo мHoгими иcToчHикaми, oгpaHичиBaeT кoличecTBo эффeкTиBHo иcпoльзyeмoгo paдиoизoToпa. ПpиBeдeHы пpимeп иcпoльэoBaHия oдHoкaHaльHыш ycTaHoBoк и aппapaTypы, ocyщecTBляющeй cкaHиpoBaHHe пo мeToдy coBaдeHий Das Sichtbarmachen der Verteilung von Radioisotopen nimmt dauernd an Bedeutung zu. Eine allgemeine Beziehung wird abgeleitet, welche für jedes Detektorsystem Gültigkeit besitzt und die optimale Menge an radioaktiver Substanz ergibt als Funktion des Auflösungsvermögens, der Detektor-Empfindlichkeit, der Zeit, die zum Scanning benötigt wird, und der Grösse des Objektes, an welchem das Scanning durchgeführt wird. Verschiedene Kollimatorsysteme werden betrachtet und Kurven für gleiche Empfindlichkeiten werden brechnet. Der einfachste Kollimator besteht aus einer zylindrischen Apertur in Bleiabschirmung. Die Verwendung einer konischen Apertur verbessert, bei vergegebenem Auflösungsvermögen, die Empfindlichkeit ein wenig. Die Konstruktion eines fokusierenden Detektors mit Hilfe mehrerer auf den Fokus gerichteter konischer Aperturen wäre möglich. Schliesslich wird der Nachweis der Vernichtungsquanten von Positronenstrahlern diskutiert. Das Auflösungsvermögen und die Empfindlichkeit dieser Kollimatorsysteme wird verglichen. Zahlreiche Faktoren sind zu berücksichtigen, wenn ein allgemein verwendbarer Entwurf gemacht werden soll. Das Eindrigen der γ-Strahlung in die Bleiabschirmung, die endliche Ausdehnung der Quelle und die Abnahme der Intensität der Strahlung in dem Objekt, welches dem Scanning unterworfen ist, werden berücksichtigt. Die Hintergrundstrahlung besitzt verschiedenartigste Provenienz und bedingt schliesslich eine Begrenzung der Menge der verwendeten radioaktiven Substanz. Beispele für Ein-Kanal- und Koinzidenz-Scanning-Methoden werden angegeben.