کربن-11نیمه عمری در حدود 39/20 دقیقه دارد و می تواند توسط برهمکنشهای(_ ^10)b (d,n)(_ ^11)c ،(p,n)(_ ^11)c (_ ^10)b، (p,?)(_ ^11)c (_ ^14)nدر سیکلوترون تولید شود. در دو برهمکنش اول?b_2 o?_3 هدف است و گاز نیتروژن برای برهمکنش با پروتون نیز به عنوان هدف مورد استفاده می باشد. هم (_ ^11)coو هم (_ ^11)co_2 توسط هدف بور و با استفاده از پروتون های 11 تا mev 17 تولید می شوند که پس از آن توسط گاز های طبیعی تخلیه می شود. صرف نظر از اینکه (_ ^11)co تماما به شکل گاز (_ ^11)co_2 اکسید شود یا اینکه(_ ^11)co_2 تماما بشکل گاز(_ ^11)co کاهیده شود، (_ ^11)co و (_ ^11)co_2 عموما بعنوان ماده ی اولیه در آماده سازی ترکیبات مفید مختلف آزمایشگاهی از قبیل پالمیتیت-(_ ^11)cبرای میکرورادیکال های متابولیک جهت تصویر سازیpet و نشاندارسازی سلول خونی مورد استفاده قرار می گیرند. متداول ترین روش برای تولید(_ ^11)cبرهمکنش(p,?)(_ ^11)c (_ ^14)nبا پروتون های 13 تا mev17 است. هنگامیکه هدف نیتروژن 14 خالص با اکسیژن مخلوط می شود، (_ ^11)co و(_ ^11)co_2 تولید می شوند. در ابتدا (_ ^11)co_2 با در تله انداختن (_ ^11)co_2 در تله ی نیتروژن مایع بازیابی شده و سپس بوسیله ی هلیم یا گرم کردن تله تخلیه می شود. بازده می تواند در گستره ی کوری (gbq) با قطعیت 99.9% است. در این مطالعه تولید 11c و11co در محفظه ی نیتروژن را توسط پرتوافکنی پروتون با کد فلوکا شبیه سازی کرده ایم و با مقایسه ی انرژی های مختلف، انرژی بهینه ی تولید (mev 15) را بدست آوردیم.

یک مشخصه اساسی برای بازسازی بدون آرتیفکت در تصویربرداری برش نگاری رایانه ای گسیل تک فوتون (spect)، داشتن تغییرات کمتر از 0.5 پیکسل از محور چرخش (aor) یا مرکز چرخش (cor) مکانیکی و الکترونیکی است. تغییرات بیشتر از 0.5 پیکسل یک جابجایی را در محور چرخش ایجاد می کند و آرتیفکت دو شاخه ای را در تصاویر بازسازی شده چشمه نقطه ای بوجود می آورد. غیرهمترازی بین aor یا cor سخت افزاری و نرم افزاری دلیل این جابه جایی می باشد. معمولی ترین علت پیدایش این غیرهمترازی ناشی از خطاهای غیر عمدی (همتراز نبودن دوربین و میز تصویربرداری، ضربه خوردن به میز و غیره) در هنگام جمع آوری داده ها است. استفاده از باریکه ساز نامناسب دلیل دیگری برای تولید آرتیفکت محوری تولید شده به دلیل خطای محور چرخش است که در اینجا بررسی شده است. در این آزمون ها از سامانه های تصویربرداری دوربین گامای تک سر و دو سر استفاده شد که اجزای الکترونیکی و مکانیکی این سامانه ها به صورت مناسبی مطابق با توصیه های سازنده همتراز شده است. میدان دید در امتداد محور چرخش به هفت ناحیه مساوی تقسیم بندی شد و هفت چشمه نقطه ای از ماده پرتوزای technetium-99m را در این ناحیه های مشخص قرار دادیم. تصویربرداری در سه مرحله صورت گرفت؛ مرتبه اول با سامانه تک سر و با باریکه ساز تفکیک بالا-انرژی پایین (lehr) و مرتبه دوم با استفاده از همان سامانه اما با باریکه ساز کاربرد عمومی-انرژی پایین (legp) تکرار شد. در مرحله سوم تصویربرداری با شرایطی مشابه آزمون قبل و با سامانه دوسر با باریکه ساز lehr انجام شد. این بررسی حاکی از آن است که سامانه تک سر و باریکه ساز lehr به ترتیب نسبت به سامانه دوسر و باریکه ساز legp در بیشتر ناحیه های میدان دید، کمینه خطاها را دارد و برای تصویربرداری کلینیکی مناسب تر است.

از اوایل سال 1970، پرتونگاری مقطعی گسیل پوزیترون) pet ( به عنوان یک روش تصویربرداری تشخیصی، بیشترین استفاده را در تحقیقات تجربی و مطالعات بالینی داشته است. در این روش، یک ردیاب رادیواکتیو را وارد بدن بیمار کرده و پرتوزایی آن را توسط مجموعه ای از آشکارسازهای قرار داده شده در اطراف بیمار، ثبت می کنند . ایزوتوپ ردیاب با گسیل پوزیترون واپاشی کرده و متعاقباً پس از طی مسافت کوتاهی با یک الکترون نابود می شود. به دلیل محدودیتهای تکنیک pet هنگام بررسی حرکت سریع ذرات در مطالعات صنعتی، تکنیک جدیدی که ردیابی گسیلنده پوزیترون) pept ( نامیده می شود، توسط دیوید پارکر در سال 1993 ابداع گشت. pet برای نقشه برداری از توزیع جریان سیال در تصویربرداری پزشکی استفاده می شود، درحالیکه تکنیک pept قادر است مکان، سرعت و جزنیات جریانِ درون سیستم مورد آزمایش را با نشاندارسازی یک ذره به عنوان ردیاب بدست آورد. به دلیل آنکه چگونگی رفتار سیالات در سیستم های خاص مورد نظر است و روش های سرعت سنجی موجود توانایی کم و مشکلات زیادی را به همراه دارند، این تکنیک گسترش یافته است. تکنیک pept اجازه می دهد یک ذره گسیلنده پوزیترون با دقت بالا و بی واسطه برای نقشه برداری از جریان های دانه ای در کاربردهای مهندسی به کار رفته در مخزن های غیرشفاف نیز ردیابی شود. برای مثال مخلوط شدن و انباشتگی در مخلوط کننده ها، خشک کننده ها و کوره های دوار؛ چرخش ذرات، ساختار شارش جامدات و الگوی جریان حباب ها در بستر بادافشان و خردکننده ها؛ حرکت جامدات در فرایندهای غذایی و .....؛ در این مطالعه این تکنیک همراه با برخی از کاربردهای گسترده اش توصی شده است.

امروزه در حدود 12% بزرگسالان از بیماری های مرتبط با تیروئید رنج می برند. رایج ترین آنها بیماری های خودایمنی تیروئید می باشد که در زنان بیشتر از مردان رایج است. این بیماری ها مخصوصا در زمان حاملگی و ماه های بعد از زایمان بیشتر به چشم می خورد. لذا بررسی دوره ای کارکرد تیروئید از اهمیت بالایی برخوردار است. با توجه به اثرات جانبی نامطلوب پرتوگیری هسته ای، بهینه سازی زمان و روش انجام این پویش ها بسیار مهم می باشد تا استانداردهای مرتبط با کاهش دوز دریافتی را ارضا نمایند. امروزه و با پیشرفت های شگرف در علوم رایانه ای امکان انجام و استناد به شبیه سازی های رایانه ای فراهم گردیده است که به ما اجازه می دهد متغیرهای گوناگونی را آزادانه تغییر دهیم تا روش دلخواهی را بیازماییم. نرم افزار استفاده شده در این پایان نامه simset می باشد که به صورت اوپن سورس و توسط دانشگاه واشینگتون طراحی گردیده است و به ما اجازه تغییرات گسترده ای را، از جمله فانتوم های استفاده شده، روش کار، طراحی باریکه ساز، طراحی آشکارساز و غیره، می دهد. در این تحقیق ما اقدام به برپایی روش های گوناگونی برای انجام پویش تیروئید نمودیم و آن ها را بر فانتوم زوبال اعمال کردیم. نتایج حاصله نشانگر بهترین روش برای آنکه تصاویر با کیفیت بالاتر و دقیق تری را به دست آوریم، به ما ارائه نمودند.

در سال های اخیر فیزیک، تمامی جنبه های پزشکی و به خصوص تصویربرداری پزشکی را تحت تأثیر قرار داده است. چراکه کیفیت تصاویر گرفته شده رابطه ی مستقیم با نحوه ی درمان و میزان تأثیر آن دارد. امروزه تصویربرداری پزشکی هسته ای به یکی از مراحل اصلی تشخیص و درمان ارگان های حساس و پیچیده مبدل شده است. یکی از ارگان های حیاتی که نقص در عملکرد آن منجر به ناتوانی در ادامه زندگی می شود قلب است. در میان روش های مختلف تصویربرداری از این ارگان حیاتی، spect یکی از متداول ترین و کارآمد ترین روش ها می باشد. این روش طی سال ها تکامل پیدا کرده و نقصان های آن تا حد زیادی کاهش یافته است. همچنین با پیشرفت این روش استفاده از آن نیز بیشتر رواج یافته است. یکی از جنبه های مثبت این روش اینست که با ما اجازه بررسی جریان خون داخل بطن چپ را می دهد و با استفاده از این اطلاعات می توان درباره آنژیوگرافی یا عمل باز قلب تصمیم گیری کرد. همچنین در خیلی از موارد با استفاده از این تصاویر دیگر نیازی به آنژیوگرافی که پرهزینه تر است و با عوارض بیشتری نیز همراه است نیست. هدف کلی در این تحقیق و پروژه بررسی جنبه های مختلف spect قلب و شاخه های مرتبط با آن است. در این ارتباط به بررسی روش های مختلف تصویربرداری قلب و جنبه های مثبت و منفی هر کدام از این روش ها می باشد. همچنین میزان همخوانی نتایج بدست آمده از spect قلب با نتایج آنژیوگرافی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته شده است. به همین منظور از نتایج تصویربرداری 29 بیمار استفاده شده است.

برش نگاری رایانه ای گسیل تک فوتون (spect) یک روش تصویربرداری بر اساس تزریق یک رادیوداروی گسیلنده گاما به بدن بیمار است. یک سامانه spect شامل دوربین (یا دوربین های) گاما است که با چرخش حول بدن بیمار و ثبت پرتوهای گامای ساطع شده از آن به جمع آوری اطلاعات در زوایای متفاوت (نگاره) می پردازد. این نگاره ها سپس به کمک الگوریتم های بازسازی، پردازش گشته تا در نهایت یک توزیع سه بعدی از توزیع پرتوزایی در بدن بیمار را ارائه کنند. کیفیت تصویر در تصویربرداری spect به دلیل عوامل متعددی محدود می گردد. یکی از روش های موثری که بر روی کیفیت تصاویر بازسازی شده برگرفته از تکنیک spect تأثیر قابل ملاحظه ای می گذارد، استفاده از فیلترهای فیزیکی و دیجیتال است که سبب کاهش نویز و ارائه تصویر بهتر برای پزشک به منظور تشخیص درست تر، می گردد. بدین منظور، در این نوشتار ابتدا با ارزیابی خصوصیات یک سامانه spect و ارائه روشی در جهت ارزیابی میدان دید مفید آن بدون اثر تصنعی ناشی از خطای محور چرخش، به بررسی اثرات فیلترها بر چگونگی کیفیت تصویر بازسازی شده در آزمایشات مختلف و به کمک فانتوم های متفاوت، پرداخته شده است، و همچنین میزان کارایی روش برش نگاری هسته ای قلب نیز به کمک ساخت فانتوم قلب و آزمایش های مربوط به آن مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه با شبیه سازی یک سامانه spect دو-سر به کمک نرم افزار gate، و با ارائه روش های جدید نویززدایی بر پایه تبدیل موجک، به مقایسه این روش ها با یکدیگر و نیز روش های بر پایه تبدیل فوریه به کمک نتایج شبیه سازی و مطالعات بالینی پرداخته شده است. تمامی آزمایش های عملی ارائه شده در این رساله به کمک دستگاه های spect موجود در مرکز تصویربرداری هسته ای «گاما اسکن مروارید» در شهر رشت به انجام رسیده است.

فعالیت،پنجره انرژی و موازی ساز ها از عوامل تاثیر گذار روی تصاویر پزشکی هسته ای می باشند ولی مطالعه تجربی این عوامل در بسیاری از حالت ها غیر ممکن است. روش جایگزین مطالعات تجربی، برنامه های شبیه سازی می باشند.با استفاده از برمامه شبیه سازیsimind تصاویر از کلیه بدست آورده ایم که فعالیت کلیه ها را 2 میلی کوری، 5 میلی کوری و 10 ملی کوری قرارداده و از موازی ساز کم انرژی با توان تفکیک بالا و موازی ساز کم انرژی همه منظوره در حالت های پنجره انرژی10و20درصدی استفاده کرده ایم سپس تصاویر بدست آمده با تصویر مرجعی به کمک کدهای مقایسه ای تصاویر دیجیتال، مقایسه شدند.مشاهده شد که موازی ساز های کم انرژی با توان تفکیک بالا نسبت به افزایش پنجره انرژی واکنش خوبی نشان می دهند ولی موازی ساز های کم انرژی همه منظوره در فعالیت های بیشتر از 5 میلی کوری نسبیت به افزایش پنجره انرژی واکنش خوبی ندارد. نتایج بدست آمده را می توان در بدست آوردن تصاویر کلینیکی مد نظر داشت.