مدل سازي سينتيك ردياب و استخراج منحني‌هاي فعاليت زماني در پرتونگاري با نشر پوزيترون براي افزايش دقت در تشخيص نواحي سرطاني

Tracer Kinetic Modeling and Derivation of Time Activity Curves in Positron Emission Tomography in order to Enhance Accuracy in Cancerous Regions Diagnosis

يكي از كارآمدترين روش‌هاي تشخيص سرطان، پرتونگاري با نشر پوزيترون است. در اين روش يك ماده پرتوزا (گسيل كننده پوزيترون) كه ردياب ناميده مي‌شود به بدن بيمار تزريق شده و دستگاه پرتونگاري با استفاده از پرتوهاي گسيل شده از ردياب موجود در بدن تصوير برمي‌دارد. اين روش علي رغم مزايايي كه در تشخيص سرطان دارد هرگاه به صورت كيفي استفاده شود باعث ايجاد خطا در تشخيص صحيح مي‌گردد. در اين مقاله از روش كمي مبتني بر معادلات رياضي براي تشخيص نواحي سرطاني براساس تصاوير به دست آمده استفاده شده است. مدل رياضي مورد استفاده مبتني بر مدل‌هاي سينيتك چند بخشي است. به منظور مدل سازي، ردياب فلو دي اكسي گلوكوز (اف-دي-جي)كه يكي از معروف ترين ردياب هاي در تشخيص سرطان است در نظر گرفته شده است و مدلي سه بخشي براي محاسبه سينتيك ردياب به كار رفته است. به منظور بررسي صحت روش به كار رفته، نتايج تجربي يك مدل واقعي(تصاوير ديناميك پرتونگاري با نشر پوزيترون يك موش) مورد بررسي قرار گرفته و منحني‌هاي فعاليت زماني ردياب در نواحي مختلف به منظور تشخيص ناحيه سرطاني استفاده شده است. نتايج، بيانگر اين موضوع است كه استفاده از منحني‌هاي فعاليت زماني ردياب به دست آمده از مدل سازي، كمك شاياني به تشخيص نواحي سرطاني از بافت‌هاي طبيعي خواهد نمود.

Positron Emission Tomography is one of the most efficient cancer diagnosis methods. In this method a radioactive (positron emitting) substance called Tracer is injected to the patient and the positron emission tomography scanner produces images by capturing the positrons emitted from the tracer existing inside the body. The qualified methods has mistaken in cancer diagnostics. In this paper, a mathematical method is used for diagnosis of cancerous region based on image obtained from positron emission tomography. A compartmental model based on ordinary differential equation is used for this reason. The fludeoxyglucose tracer which is one of most famous tracer for cancer diagnostic is used for modeling and the three compartments model is applied. To verify the applied mathematical methods, the experimental results of real case (positron emission tomography imaging of a mouse) is investigated and activity curve of tracer for different region of real case are plotted for diagnosis of cancerous tissue. The results indicated that reviewing time activity curves alongside positron emission tomography images can help enhancing the accuracy of cancer diagnosis.