Design, development and characterization of a hand-held radiation detector for radio-guided surgery
Radyo-kılavuzlu cerrahi için elde taşınabilir radyasyon dedektörünün tasarımı, geliştirilmesi ve karakterizasyonu
- Tez No: 995315
- Danışmanlar: PROF. DR. BRUCE R. THOMADSEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Radyoloji ve Nükleer Tıp, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Radyasyon Onkolojisi, Radiology and Nuclear Medicine, Physics and Physics Engineering, Radiation Oncology
- Anahtar Kelimeler: Doz-cevap ilişkisi-radyasyon, Elektromanyetik radyasyon, Gama radyasyonu, Meme kanseri, Nükleer radyasyon, Radyasyon dedektörü, Dose-response relationship-radiation, Electromagnetic radiation, Gamma radiation, Nuclear radiation, Radiation detector
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Unıversıty Of Wısconsın-Madıson
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Medikal Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Medikal Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Meme kanserini çıkarmaya yönelik cerrahi operasyonlar, Amerika Birleşik Devletleri'nde günde yaklaşık 1.000 kez gerçekleştirilmektedir. Mevcut en gelişmiş cerrahi yöntemler, tümörün merkezini ve mamografide görüldüğü gibi çevresindeki birkaç noktayı belirlemek için radyoaktif kaynaklar kullanmaktadır. Bu tür bir rehberlik oldukça kaba olduğundan, tümörsüz kenar boşlukları elde edilemez ve genellikle yeniden eksizyon prosedürü gerekir. Bu yaklaşım tümör sınırları hakkında hiçbir bilgi sağlamamaktadır. Tüm kanser hücrelerinin doğrudan CLR1404 gibi meme tümörü arayan bir ajanla etiketlenmesi sayesinde daha iyi bir radyasyon rehberliği elde edilebilir. CLR1404 ajanı normal hücreler tarafından değil, meme kanseri hücreleri tarafından alınır ve radyoaktif 123I ile etiketlendiğinde sadece noktaları değil tüm tümörü görüntüleyebilir. 99mTc etiketli nanopartiküller ise sentinel lenf düğümlerini bulur. 123I'den gelen 159 keV ve 99mTc'den gelen 141 keV foton enerjilerinin eş zamanlı tespiti ve tanımlanması için yüksek enerji çözünürlüğüne, ince uzamsal çözünürlüğe ve yeterli duyarlılığa sahip bir radyasyon dedektörü gereklidir. Bu çalışma, elde taşınabilir böyle bir radyasyon dedektörünün tasarımını, geliştirilmesini ve karakterizasyonunu içermektedir. Dedektörün tasarımı ve entegrasyonunun ardından; enerji çözünürlüğü, fotopik verimliliği ve farklı kaynak-dedektör mesafelerindeki tepkisi gibi temel özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. Dedektörün enerji çözünürlüğü, 159 keV'nin altındaki enerjilerde 10 keV'den (FWHM) az bulunmuş olup, bu durum iki radyonüklidden gelen radyasyonun ayırt edilmesini sağlamıştır. Deneysel olarak elde edilen radyoaktif kaynakların enerji spektrumları, Monte Carlo N-Parçacık Taşıma Kodu'nda (MCNP6/X) simüle edilenlerle karşılaştırılmış ve iki eğri arasında iyi bir uyum gözlenmiştir. Çalışma ayrıca dedektör için optimum bir kolimasyon geometrisi tasarlayarak sentinel lenf düğümlerinin (SLN) ve tümörlerin daha iyi lokalizasyonuna katkıda bulunmayı hedeflemiştir. Simülasyonlara ve deneysel sonuçlara dayanarak, 5 cm kaynak-dedektör mesafesinde 4.28±0.40 mm uzamsal çözünürlüğe ve 188.61±1.41 cps/MBq duyarlılığa sahip kolimatörlü dedektörün, ince uzamsal çözünürlük ve yeterli duyarlılık gerektiren derin yerleşimli SLN'lerin yerini belirleme ihtiyaçlarını karşılayabileceği bulunmuştur. Genel olarak; dedektörün radyo-kılavuzlu cerrahi uygulamaları için umut verici olduğu saptanmıştır.
Özet (Çeviri)
Surgery to remove breast cancer is performed almost 1,000 times a day in the United States. The current state-of-the-art surgery uses radioactive sources to indicate the center of the tumor and possibly a few points on the periphery as seen on mammography. Since such guidance is very coarse, tumor free margin is not achievable and a re-excision procedure is usually required. This approach provides no information about the margins of the tumor. Better radiation guidance could come from labeling all cancer cells directly with a breast tumor- seeking agent, such as CLR1404. The agent CLR1404 is taken up by breast cancer cells but not normal cells, labeled with radioactive 123I could image the whole tumor not just points. 99mTc labelled nanoparticles locate sentinel lymph nodes. For the simultaneous detection and identification of photon energies 159 keV from 123I and 141 keV from 99mTc, a radiation detector with high energy resolution, fine spatial resolution and sufficient sensitivity is required. This study involves the design, development, and characterization of such a handheld radiation detector. Following the design and integration of the detector, the main characteristics of the detector, such as energy resolution, photopeak efficiency and response at different source-to-detector distances were investigated experimentally. Energy resolution of the detector was found to be less than 10 keV (FWHM) at energies below 159 keV, which allowed resolving the radiation from the two radionuclides. Energy spectra of the radioactive sources acquired experimentally were compared to those simulated in Monte Carlo N-Particle Transport Code (MCNP6/X) and good agreement was observed between two curves. The study is also targeted to give a contribution to the better localization of the SLNs and tumors by designing an optimum collimation geometry for the detector. Based on the simulations and experimental results, it was found out that by having a spatial resolution of 4.28±0.40 mm and sensitivity of 188.61±1.41 cps/MBq at 5cm source-to-detector distance, the collimated detector could meet the necessities of locating the deeply-seated SLNs that requires a detector with fine spatial resolution and adequate sensitivity. In overall; the detector was found to be promising for radio-guided surgery applications.
Benzer Tezler
- Kuantum ölçek etkileri altında termoelektrik ve termoölçek potansiyeller
Başlık çevirisi yok
SEVAN KARABETOĞLU
Doktora
Türkçe
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACI OSMAN ALTUĞ ŞİŞMAN
- Characterization of Turkish bee products such as propolis, pollen and royal jelly in terms of bioactive components, health effects and encapsulation
Türkiye'ye ait arı sütü, propolis ve polen gibi arı ürünlerinin biyoaktif bileşenler, sağlık etkileri ve enkapsülasyonu açısından karakterizasyonu
ÜMİT ALTUNTAŞ
Doktora
İngilizce
2023
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BERAAT ÖZÇELİK
- Design, development and performance evaluation of a three-axis miniature machining center
3-eksenli minyatür işleme merkezinin tasarımı, geliştirilmesi ve performansının değerlendirilmesi
EMRULLAH KORKMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. SİNAN FİLİZ
- Optical sensor design and development for identification of fluids using nanotags
Nano etiketler ile işaretlenmiş sıvıların tanınması için optik sensör tasarımı ve gliştirilmesi
BAŞARBATU CAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ÜREY
- An experimental study on design and development of efficient catalysts for dry reforming of methane (CDRM)
Metanın kuru reformlamasında kullanılacak etkili katalizörlerin tasarım ve geliştirilmesi hakkında deneysel çalışma
AYSUN İPEK PAKSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. AHMET ERHAN AKSOYLU