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Design and Function of a Brain Scanner for Clinical Use; Etude d'un Appareil de Scintigraphy du Cerveau - Son Role Clinique; Ustrojstvo i funktsiya pribora dlya skennirovaniya mozga i ego klinicheskoe ispol'zovanie; Diseffo y Funcion de un Aparato de Exploracion del Cerebro para Uso Clinico

Abstract

Since the human brain is bilaterally symmetrical and possesses unusual resistance to many substances in the blood stream, it has been suggested that radioactive scanning for this region may be best performed with an instrument made especially for the purpose. A scanner is described which was designed to be used as a screening device for brain-tumour suspects, so that high sensitivity, simplicity of patient preparation and ease of reading and interpretation were primary requirements. Brownell's equation relating radioactivity concentration to diameter of resolution indicates that the required radioactivity per unit volume is inversely related to the sixth power of the resolution diameter. Accordingly, a maximum permissible diameter of resolution was chosen consistent with satisfactory localization of areas of increased radioactivity. Precise delineation was not required. Since the number of detected disintegrations per unit time is an inverse function of the square of distance, two detectors each with a short ''focus'' are used rather than one detector which must be made optimal for the mid-sagittal plane. The 2-in-diam. crystal and photomultiplier assemblies are mounted opposite one another on a rigid scanning frame, each fitted with a seven-hole (hexagonal) focusing collimator designed for a 1.5-cm resolution diameter and a focus 8 cm  More>>
Authors:
Paul, W.; Morley, T. P. [1] 
  1. Department of Pathological Chemistry and Department of Surgery, University Of Toronto (Canada)
Publication Date:
Oct 15, 1964
Product Type:
Conference
Report Number:
IAEA-SM-51/44
Resource Relation:
Conference: Symposium on medical radioisotope scanning, Athens (Greece), 20-24 Apr 1964; Other Information: 8 refs., 2 tabs., 7 figs.; Related Information: In: Medical Radioisotope Scanning, Vol. II. Proceedings of the Symposium on Medical Radioisotope Scanning| 484 p.
Subject:
62 RADIOLOGY AND NUCLEAR MEDICINE; ALBUMINS; BIOMEDICAL RADIOGRAPHY; BLOOD SERUM; BRAIN; COLLIMATORS; COUNTING RATES; DESIGN; DIAGNOSIS; FILMS; GLIOMAS; IODINE 131; LUGOL; PATIENTS; PHOTOGRAPHY; RADIOACTIVITY; RADIOISOTOPE SCANNING; RESOLUTION; SENSITIVITY; X RADIATION
OSTI ID:
22145704
Research Organizations:
International Atomic Energy Agency, Vienna (Austria)
Country of Origin:
IAEA
Language:
English
Other Identifying Numbers:
Other: ISSN 0074-1884; TRN: XA13M3075100333
Submitting Site:
INIS
Size:
page(s) 81-94
Announcement Date:
Nov 07, 2013

Citation Formats

Paul, W., and Morley, T. P. Design and Function of a Brain Scanner for Clinical Use; Etude d'un Appareil de Scintigraphy du Cerveau - Son Role Clinique; Ustrojstvo i funktsiya pribora dlya skennirovaniya mozga i ego klinicheskoe ispol'zovanie; Diseffo y Funcion de un Aparato de Exploracion del Cerebro para Uso Clinico. IAEA: N. p., 1964. Web.
Paul, W., & Morley, T. P. Design and Function of a Brain Scanner for Clinical Use; Etude d'un Appareil de Scintigraphy du Cerveau - Son Role Clinique; Ustrojstvo i funktsiya pribora dlya skennirovaniya mozga i ego klinicheskoe ispol'zovanie; Diseffo y Funcion de un Aparato de Exploracion del Cerebro para Uso Clinico. IAEA.
Paul, W., and Morley, T. P. 1964. "Design and Function of a Brain Scanner for Clinical Use; Etude d'un Appareil de Scintigraphy du Cerveau - Son Role Clinique; Ustrojstvo i funktsiya pribora dlya skennirovaniya mozga i ego klinicheskoe ispol'zovanie; Diseffo y Funcion de un Aparato de Exploracion del Cerebro para Uso Clinico." IAEA.
@misc{etde_22145704,
title = {Design and Function of a Brain Scanner for Clinical Use; Etude d'un Appareil de Scintigraphy du Cerveau - Son Role Clinique; Ustrojstvo i funktsiya pribora dlya skennirovaniya mozga i ego klinicheskoe ispol'zovanie; Diseffo y Funcion de un Aparato de Exploracion del Cerebro para Uso Clinico}
author = {Paul, W., and Morley, T. P.}
abstractNote = {Since the human brain is bilaterally symmetrical and possesses unusual resistance to many substances in the blood stream, it has been suggested that radioactive scanning for this region may be best performed with an instrument made especially for the purpose. A scanner is described which was designed to be used as a screening device for brain-tumour suspects, so that high sensitivity, simplicity of patient preparation and ease of reading and interpretation were primary requirements. Brownell's equation relating radioactivity concentration to diameter of resolution indicates that the required radioactivity per unit volume is inversely related to the sixth power of the resolution diameter. Accordingly, a maximum permissible diameter of resolution was chosen consistent with satisfactory localization of areas of increased radioactivity. Precise delineation was not required. Since the number of detected disintegrations per unit time is an inverse function of the square of distance, two detectors each with a short ''focus'' are used rather than one detector which must be made optimal for the mid-sagittal plane. The 2-in-diam. crystal and photomultiplier assemblies are mounted opposite one another on a rigid scanning frame, each fitted with a seven-hole (hexagonal) focusing collimator designed for a 1.5-cm resolution diameter and a focus 8 cm from the collimator face. The frame scans rectilinearly in the sagittal plane. The scan record is presented as an asymmetrogammagram and as separate left and right photographic two-dimensional displays. Pulses from each detector are fed to an amplifier-discriminator circuit and thence to a difference circuit which prints a left or right marker to indicate a predominance of left or right radioactivity. Pulses from each amplifier-discriminator circuit also go to count-rate meters which in turn activate lamps mounted in a light-tight housing. The two lamps, the light intensity of which is a function of activity measured by the respective detectors, are mounted on a common arm moved by Selsyn motors synchronous with Selsyn generators on the detector frame, thus permitting the use of a remotely placed recording unit. Cylindrical lenses focus the lamp sources on film, both right and left records being made simultaneously on an 11-in x 14-in X-ray film. Although the operator may adjust mean lamp current to a proper predetermined value over a wide range of count rate, a great deal of latitude is given the operator by the inclusion of three sheets of film in the cassette each providing optimum contrast for a different range of count rate. Patients are given 350 {mu}c of I{sup 131} human serum albumin after previous treatment with Lugols solution and scanning is performed between 24 and 72 h later. A single scan is usually sufficient. Scans on some patients are repeated in the antero-posterior direction. On 653 patients 789 scans were made from September 1961 to November 1962. There was a confirmed diagnosis in 109 of these patients, 88 having tumours. Twenty-three of 30 glioblastomas and 15 of 19 meningiomas were clearly located. (author) [French] Du fait de la symetrie du cerveau humain et de sa resistance particuliere a de nombreuses substances du flux sanguin, il semble que la scinti- graphie du cerveau puisse etre effectuee dans les meilleures conditions avec un appareil specialement concu a cet effet. L'auteur decrit un scintigraphe destine a verifier la presence de tumeurs du cerveau, qui repond en premier lieu aux conditions suivantes; haute sensibilite, simplicite des operations de preparation du patient et facilite de lecture et d*interpretation. La relation de Brownell entre la concentration de radioactivite et le diametre de resolution montre que la quantite de radioactivite necessaire par unite de volume est inversement proportionnelle a la sixieme puissanee du diametre de resolution. C'est pourquoi on a choisi le plus grand diametre de resolution compatible avec une localisation satisfaisante des zones de radioactivite accrue. Une delimitation precise n'etait pas necessaire. Le nombre de desintegrations detectees par unite de temps variant en fonction inverse du carre de la distance, on utilise deux detecteurs ayant chacun une courte focale, de preference a un detecteur qui doit etre regle sur le plan median du cerveau. Le detecteur a cristal de 5 cm de diametre et le photomultiplicateur sont montes l'un en face de l'autre sur un cadre rigide, chacun d'entre eux etant muni d*un collimateur a focalisation a sept canaux (hexagonal) ayant un diametre de resolution de 1.5 cm et un foyer a 8 cm de sa face anterieure. L'exploration est faite lineairement dans le plan sagittal. Le scintigramme se presente sous la forme d'un asymetrogammagramme et de representations photographiques separees, gauche et droite, a deux dimensions. Les impulsions de chaque detecteur passent dans un circuit amplificateur-discriminateur, puis dans un circuit differenciateur qui imprime un signe a gauche ou a droite pour indiquer une predominance de radioactivite a gauche ou a droite. Les impulsions sortant de chaque circuit amplificateur-discriminateur passent egalement dans des debitmetres qui, a leur tour, actionnent des lampes dans une chambre noire. Les deux lampes, dont l'intensite lumineuse est proportionnelle a l'activite mesuree par le detecteur correspondant, sont montees sur un meme support mu par des moteurs Selsyn synchronises avec des generateurs Selsyn fixes sur le cadre du detecteur, ce qui permet d'utiliser un dispositif enregistreur place a une grande distance. Des lentilles cylindriques focalisent la lumiere emise par les lampes sur un film, les enregistrements a droite et a gauche etant effectues simultanement sur un film a rayons X de 36 x 28 cm. Bien que l'operateur puisse regler le courant moyen des lampes a une valeur determinee a l'avance d'une gamme etendue de taux de comptage, il dispose d'une grande latitude grace a l'insertion dans le magasin de trois films donnant chacun le contraste optimum pour une gamme differente de taux de comptage. On administre aux patients 350 {mu}c d'albumine de serum humain marquee avec {sup 131}I, apres traitement prealable avec la solution de Lugols, et on procede a la scintigraphie apres un delai de 24 a 72 h. Normalement, un seul scintigramme est suffisant. Dans certains cas, on en fait un second dans la direction antero- posterieure. De septembre 1961 a novembre 1962, l'auteur a effectue 789 scintigrammes sur 653 patients. Dans 109 cas, le diagnostic a ete confirme, 88 patients presentant des tumeurs. L'auteur a nettement localise 23 glioblastomes sur 30, et 15 meningiomes sur 19. (author) [Spanish] Como el cerebro humano tiene una simetria bilateral y es excepcionalmente resistente a muchas de las sustancias contenidas en la corriente sanguinea, su exploracion radiactiva debe efectuarse con un instrumento especialmente concebido para este fin. El autor describe un dispositivo para la deteccion de tumores cerebrales, cuyas principales ventajas son : elevada sensibilidad, sencillez de las operaciones de preparacion del paciente y facilidad de lectura e interpretacion de los datos. La ecuacion de Brownell, que establece la relacion entre la concentracion de radiactividad y el diametro de resolucion, indica que la radiactividad necesaria por unidad de volumen es inversamente proporcional a la sexta potencia del diametro de resolucion. En consecuencia, el autor eligio un diametro maximo compatible con la localizacion satisfactoria de las regiones de mayor radiactividad, siendo posible prescindir de una delimitacion muy exacta. Como el numero de desintegraciones detectadas por unidad de tiempo varia en funcion inversa del cuadrado de la distancia, se utilizan dos detectores de 'foco' corto en lugar de un solo detector que deberia adaptarse a un valor optimo para el plano sagital medio. Los cristales de 2 pulg de diametro, unidos a sus fotomultiplicadores, estan montados frente a frente en un bastidor rigido de exploracion ; cada uno de ellos esta dotado de un colimador enfocado de siete canales hexagonales, con un diametro de resolucion de 1, 5 cm a una distancia focal de 8 cm desde su plano anterior. El aparato explora rectilineamente el plano sagital. El registro se presenta en forma de un gammagrama asimetrico y de representaciones fotograficas bidimensionales separadas para el lado izquierdo y para el lado derecho. Los impulsos procedentes de cada detector pasan a un circuito amplificador-discriminado: y, de este, a un circuito diferenciador que imprime una seflal a la derecha o a la izquierda para indicar el predominio de la radiactividad en uno u otro de estos dos lados. Los impulsos procedentes de cada circuito amplificador-discriminador pasan tambien a integradores de impulsos que encienden lamparas montadas en una camara oscura. Las dos lamparas, cuya intensidad luminosa es funcion de la actividad medida por los respectivos detectores, estan montadas en un mismo brazo movido por motores sincronicos Selsyn, con generadores Selsyn montados sobre el bastidor del detector, lo que permite utilizar un dispositivo de registro situado a distancia. Varios lentes cilindricos enfocan la luz de las lamparas sobre pelicula radiografica de 11 x 14 pulg, obteniendose simultaneamente un registro del lado derecho y del izquierdo. El operador puede ajustar la intensidad media de la corriente que circula por la lampara a un valor previamente determinado en un amplio intervalo de intensidad de recuento, pero dispone de un vasto margen de trabajo, ya que puede introducir en el cargador tres peliculas, cada una de las cuales posee un contraste optimo para una gama diferente de intensidad de recuento. Entre 24 y 72 h antes de efectuar la exploracion se administran a los pacientes 350 {mu}c de seroalbumina humana marcada con {sup 131}I despues de un tratamiento con solucion de Lugol. Una sola exploracion suele ser suficiente. En ciertos casos la exploracion se repite en direccion anteroposterior. Entre septiembre de 1961 y noviembre de 1962 se efectuaron 789 exploraciones en 653 pacientes. Para 109 de ellos el diagnostico se confirmo: 88 tenian tumores. De 30 glioblastomas, se localizaron claramente23; de 19 meningiomas se localizaron 15. (author) [Russian] Tak kak mozg cheloveka obladaet dvustoronnej simmetriej i neobychnoj soprotivljaemost'ju v otnoshenii mnogih veshhestv, soderzhashhihsja v krovi, predpolagaetsja, chto radioaktivnoe skennirovanie jetoj oblasti luchshe vsego osushhestvljat' s pomoshh'ju special'nogo pribora. Daetsja opisanie skennera. prednaznachennogo dlja vyjavlenija bol'nyh s predpolagaemymi opuholjami mozga. Poi jetom osnovnymi trebovanijami k priboru javljalis' vysokaja chuvstvitel'nost', prostota podgotovki pacienta, chtenija i interpretacii dannyh. V uravnenii Braunella o sootnoshenii mezhdu koncentraciej radioaktivnosti i diametrom razreshenija ukazyvaetsja, chto uroven' neobhodimoj radioaktivnosti na edinicu ob{sup e}ma obratno proporcionalen shestoj stepeni diametra razreshenija. Sootvetstvenno maksimal'no dopustimyj diametr razreshenija vybiralsja v zavisimosti ot udovletvoritel'noj lokalizacii oblastej s povyshennoj radioaktivnost'ju. Tochnyh konturov ne trebovalos'.1 Poskol'ku kolichestvo obnaruzhivaemyh raspadov na edinicu vremeni predstavljaet soboj obratnuju funkciju kvadrata rasstojanija, celesoobraznee ispol'zovat' dva detektora s korotkim {sup f}okusom{sup ,} a ne odin detektor, kotoryj dolzhen byt' optimal'nym v sredne-sagit- tal'noj ploskosti. Kristallicheskaja sborka diametrom 5 sm i fotoumnozhitel'naja sborka montirujutsja drug protiv druga v zhestkoj sheme skennirovanija, prichem kazhdaja sborka snabzhaetsja fokusirujushhim kollimatorom s sem'ju otverstijami ( v geksagonal'nom porjadke), prednaznachennym dlja poluchenija diametra razreshenija 1,5 sm i fokusa na rasstojanii 8 sm ot poverhnosti kollimatora. Skennirovanie vedetsja prjamolinejno v sagittal'noj ploskosti. Skennogrammy predstavljajutsja v vide asimetrogammagramm i razdel'nyh levogo i pravogo fotograficheskih dvuhrazmernyh izobrazhenij. Impul'sy ot kazhdogo detektora podajutsja na kontur usilitel'-diskriminator i zatem na differencial'nyj kontur, kotoryj pechataet levuju ili pravuju otmetki s cel'ju pokaza preobladanija koncentracii radioaktivnosti sleva ili sprava. Impul'sy ot kazhdogo kontura usiljtel'-diskriminator podajutsja takzhe na pereschetnye ustrojstva, kotorye v svoju ochered' vozbuzhdajut lampy, ustanovlennye v svetonepronicaemom pomeshhenii. Dve lampy, intensivnost' sveta kotooyh poedstavljaet soboj Funkciju aktivnosti, izmerennoj sootvetstvujushhimi detektorami, montirujutsja na obshhej podstavke, peredvigaemoj s pomoshh'ju dvigatelej Sel'sina v sisteme detektora sinhronno s generatorami Sel'sina, tem samym davaja vozmozhnost' primenjat' ustanovlennuju na rasstojanii registrirujushhuju ustanovku. Cilindricheskie linzy fokusirujut lampovye istochniki na plenku, pri jetom registracija kak sprava, tak i sleva osushhestvljaetsja odnovremenno na rentgenovskoj plenke razmerom 28 ch 36 sm. Hotja operator mozhet ustanovit' sootvetstvujushhuju predvaritel'no opredelennuju velichinu srednej sily toka lampy v shirokom diapazone skorosti scheta, operatoru predostavljaetsja bol'shaja svoboda v svjazi s nalichiem v kassete treh plenok, kazhdaja iz kotoryh obespechivaet optimal'nuju kontrastnost' v razlichnom diapazone skorosti scheta. Pacientam vvodilis' 350 mkjuri joda-131 s syvorotochnym al'buminom cheloveka posle predvaritel'noj obrabotki rastvorom Ljugolja. Skennirovanie osushhestvljalos' cherez 24 - 72 chasa. Obychno bylo dostatochno poluchenija odnoj skennogrammy. U nekotoryh pacientov skennogrammy snimalis' povtorno v peredne-zadnem napravlenii. V period s sentjabrja 1961 goda po nojabr' 1962 goda u 653 pacientov bylo snjato 789sken- nogramm. U 109 pacientov iz jetogo chisla diagnoz podtverdilsja, u 88 pacientov byli obnaruzheny opuholi. Byla ustanovlena lokalizacija 23 iz 30 glioblastom i 15 iz 19 meningiom. (author)}
place = {IAEA}
year = {1964}
month = {Oct}
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