In this Diploma Thesis the recycling of the PET bottles in the company PETKA CZ, a.s. is under focus. Thesis describes the Italian technology AMUT designed for physical recycling of the PET bottles. The primary goal is the quality of the final recycled product, PET flakes, particularly in the context of undesirable admixtures such as PVC, other polymers and impurities. Due to the deteriorating quality of the PET flakes the equipment Polymer Separation System Purifier N 1024 has been tested, which had significantly reduced admixtures in PET flakes. As it turned out, the current procedures for solving problems with the PET flakes quality are no longer sufficient.

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Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) bei der Schwerionentherapie ist eine wichtige Methode zur Qualitätskontrolle in der Tumortherapie mit Kohlenstoffionen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Verbesserungen des PET-Verfahrens, wodurch sich in der Folge präzisere Aussagen zur Dosisapplikation treffen lassen. Aufbauend auf den Grundlagen (Kap. 2) werden die Neuentwicklungen in den drei darauf folgenden Abschnitten (Modellierung des Abbildungsprozesses bei der PET, Streukorrektur für PET bei der Schwerionentherapie, Verarbeitung der rekonstruierten PET-Daten) beschrieben. Die PET-Methode bei der Schwerionentherapie basiert auf dem Vergleich zwischen den gemessenen und vorausberechneten Aktivitätsverteilungen. Die verwendeten Modelle in der Simulation (Erzeugung der Positronenemitter, deren Ausbreitung, der Transport und der Nachweis der Annihilationsquanten) sollten so präzise wie möglich sein, damit ein aussagekräftiger Vergleich möglich wird. Die Genauigkeit der Beschreibung der physikalischen Prozesse wurde verbessert und zeiteffiziente Algorithmen angewendet, die zu einer erheblichen Verkürzung der Rechenzeit führen. Die erwarteten bzw. die gemessenen räumlichen Radioaktivitätsverteilungen werden mit einem iterativen Verfahren rekonstruiert [Lau99]. Die gemessenen Daten müssen hinsichtlich der im Messobjekt auftretenden Comptonstreuung der Annihilationsphotonen korrigiert werden. Es wird ein geeignetes Verfahren zur Streukorrektur für die Therapieüberwachung vorgeschlagen und dessen Realisierung beschrieben. Zur Einschätzung der Güte der Behandlung wird die gemessene und die simulierte Aktivitätsverteilung verglichen. Dazu wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit eine Software entwickelt, das die rekonstruierten PET-Daten visualisiert und die anatomischen Informationen des Röntgentomogramms mit einbezieht. Nur durch dieses Auswerteverfahren war es möglich, Fehler im physikalischen Strahlmodell aufzudecken und somit die Bestrahlungsplanung zu verbessern.

Today tumour diseases are the second most cause of death in Western countries. But only 45 percent of the patients can be cured by the established treatment methods. The further improvement of the these forms of therapy and the development of new therapeutical approaches is urgent. A substantial proportion of the patients could benefit from particle therapy with heavy ions. Beams of accelerated heavy ions (e.g. carbon, nitrogen or oxygen) with an energy between 70 and 500 AMeV are characterised by physical and biological properties superior to the radiation used in conventional radiotherapy (photons, electrons, neutrons). They form a sharp dose maximum (Bragg peak) shortly before coming to rest and are scarcely scattered while penetrating tissue. Because of the increased relative biological efficiency of these ions in the Bragg peak region they are suitable for precision therapy of deeply seated, compact, radioresistant tumours near to organs at risk. For a safe application of heavy ions close to radiosensitive structures (brain stem, optical nerves, eyes) an in situ monitoring of the therapy is desirable. This can be accomplished by positron emission tomography (PET), since fragmentation reactions between the stable ions of the therapy beam and the atomic nuclei of the tissue generate a dynamic spatial distribution of positron emitters (ß+-emitters) that can be observed by a positron camera. At the Gesellschaft für Schwerionenforschung in Darmstadt a medical treatment site for heavy ion therapy has been established in co-operation with the Radiologische Universitätsklinik Heidelberg, the Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg and the Forschungszentrum Rossendorf. The fast variation of the beam energy in conjunction with the vertical and horizontal beam deflection by dipole magnets (raster scanning) allows the three-dimensional, strictly tumour shape conformed irradiations. The dual head positron camera BASTEI has been installed at the treatment place in order to measure the decay of the ß+-emitters during the irradiation and a few minutes after. Two ways to verify the treatment plan by PET are possible. # In critical situations when the beam has to pass very heterogeneous structures and radiosensitive organs are situated in the direction of the beam behind the Bragg peak, a monoenergetic low dose beam pulse can be applied to the patient. The range of the particles can be derived from the simultaneous PET scan, so that the correct range calculation of the treatment plan is ensured before the therapeutical irradiations are started. # During each fraction of the heavy ion therapy the ß+-activity distributions are measured routinely. Based on the time course of every individual therapy fraction the expected ß+-emitter distribution is computed. By comparing the simulated with the measured data the precision of the dose deposition of this single therapy fraction is assessed. If a considerable disagreement between these two distributions is revealed by this comparison the treatment plan has to be modified before proceeding with the following therapy fraction. The PET data are recorded in list mode, together with a protocol of important accelerator parameters of the irradiation. Because of the half-lives of the most abundant ß+-emitters 11C and 15O it is on principle impossible to obtain the precise position of the 12C therapy beam by PET during the irradiation. …

Die präklinische Forschung stellt den ersten wichtigen Meilenstein in der Klärung und Untersuchung klinisch-relevanter Erkrankungen dar. Darüber hinaus unterstützt die präklinische Forschung erheblich die Entwicklung von Therapien. Die Kleintier-Positronenemissionstomographie (µ-PET) spielt dabei eine wichtige Rolle, da sie in der Lage ist, funktionelle, physiologische und biochemische Prozesse in vivo darzustellen und zu quantifizieren. Trotz diverser etablierter PET-Datenauswertungs-Programme bleibt die Analyse von in vivo akquirierten Bilddaten aufgrund der Vielzahl an medizinischen Fragestellungen, der Komplexität der Krankheitsbilder, sowie der Etablierung neuer Radiotracer weiterhin eine große Herausforderung in der Medizin. Ziel dieser Doktorarbeit ist es daher, ein geeignetes, brauchbares Auswertungstool für eine einfache und effiziente Analyse von akquirierten µ-PET-Daten zu entwickeln und zu etablieren, welches das Spektrum bereits vorhandener Programme erweitert. Das entwickelte nuklearmedizinische Datenverarbeitungs-Analyseprogramm (engl. nuclear medicine data processing analysis tool, NU_DPA) wurde in Matlab implementiert und anhand dreier präklinischer Versuchs- bzw. Testreihen erprobt und etabliert. Bei den Datenreihen handelt es sich um µ-PET-Datensätze verschiedener Schlaganfall-Rattenhirnmodelle unter Verwendung folgender Radiotracer. Zum einen die im Gehirn homogen akkumulierende 2-[18F]Fluor-2-desoxy-glukose ([18F]FDG) zum anderen das spezifisch an P-Selektin anreichernde [68Ga]Fucoidan. Das NU_DPA umfasst die automatische Selektion des Zielvolumens (volume-of-interest, VOI) aus dem vollständigen PET-Bild und die anschließende Ausrichtung des VOI mit Hilfe eines PET-Templates (gemittelter PET-Datensatz). Dieses PET Template wird aus den eigenen akquirierten PET-Daten erstellt. Durch das Einbinden eines geeigneten anatomischen MRT-Atlas‘ (anpassbar) können die ausgerichteten PET-Daten einzelnen, Atlas-spezifischen Teilregionen zugeordnet werden. Eine solche Subklassifikation des VOI erlaubt eine genauere Betrachtung und Auswertung der Radiotracer-Akkumulation. Des Weiteren bietet NU_DPA die Möglichkeit einer semiquantitativen Auswertung der PET-Bilddaten anhand von drei unterschiedlichen Parametern, der normalisierten Aktivität, dem Standardized Uptake Value und der Uptake Ratio. Durch die Matlab-integrierten Statistik-Algorithmen ist zusätzlich eine Möglichkeit der statistischen Auswertung der zuvor berechneten Parameter gegeben. Das NU_DPA-Programm stellt somit ein semi-automatisiertes Datenauswertungs-Programm dar, das sowohl die Registrierung als auch die semiquantitative Auswertung von PET-Bilddaten innerhalb einer Versuchsreihe ermöglicht und bereits erfolgreich für die Radiotracer [18F]FDG und [68Ga]Fucoidan in Tiermodellen getestet wurde. Nach derzeitigem Kenntnisstand ist kein Datenauswertungs-Programm bekannt, das PET-Bilddaten unter Verwendung des hinzugefügten Atlas‘ semi-automatisiert analysieren kann und potenziell für homogene und Target-spezifisch akkumulierende Radiotracer geeignet ist. / Preclinical research represents the first important milestone in the clarification and investigation of clinically relevant diseases. In addition, preclinical research significantly supports the development of therapies. Small animal positron emission tomography (µ-PET) plays an important role in this context, as it is able to image and quantify functional, physiological and biochemical processes in vivo. Despite various established µ-PET data analysis programs, the analysis of in vivo acquired image data remains a major challenge in medicine due to the multitude of medical questions, the complexity of disease patterns, and the establishment of new radiotracers. Therefore, the aim of this PhD thesis is to develop and establish a suitable, usable evaluation tool for a simple and efficient analysis of acquired µ-PET data, which extends the spectrum of already existing programs. The developed nuclear medicine data processing analysis tool (NU_DPA) was implemented in Matlab and tested and established on the basis of three preclinical experimental or test series. The data series are µ-PET datasets of different stroke rat brain models using the following radiotracers: 2-[18F]fluoro-2-deoxy-glucose ([18F]FDG), which accumulates homogeneously in the brain and [68Ga]fucoidan, which specifically accumulates at p-selectin. The NU_DPA involves automatic segmentation of a volume-of-interest (VOI) from the full PET image and the subsequent alignment of the VOI using a PET template (averaged PET dataset). This PET template is created from the own acquired PET data. By embedding a suitable anatomical MR atlas (customizable), the aligned PET data can be assigned to individual atlas-specific sub-regions. Such a sub-classification of the VOI allows a more detailed analysis and evaluation of the radiotracer accumulation. Furthermore, NU_DPA offers the possibility of a semi-quantitative evaluation of the PET image data based on three different parameters, the normalized activity, the standardized uptake value and the uptake ratio. The Matlab-integrated statistical algorithms provide an additional option for statistical evaluation of the previously calculated semi-quantitative parameters. The NU_DPA program thus represents a semi-automatic data evaluation program that enables both the registration and the semi-quantitative evaluation of PET image data within a series of experiments and it has already been successfully tested for the radiotracers [18F]FDG and [68Ga]fucoidan in animal models. To the best of our current knowledge, there is no known data analysis program that can semi-automatically analyze PET image data using the added atlas and is potentially suitable for homogeneous and target-specific accumulating radiotracers.

Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-04-12T13:28:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Celeste_dos_Santos_Pereira.pdf: 2313449 bytes, checksum: 769ffa49830239bac7138b94c893235a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-12T14:55:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Celeste_dos_Santos_Pereira.pdf: 2313449 bytes, checksum: 769ffa49830239bac7138b94c893235a (MD5) Previous issue date: 2016-04-18 / Sem bolsa / Este trabalho discute a formação de recursos humanos para a área da saúde que prevê a “organização de um sistema de formação em todos os níveis de ensino”. O estado diz que entende que a atuação profissional deve se estabelecer com base nos conceitos do modelo de atenção centrado na saúde e na comunidade, e demanda a adequação de modelo assistencial buscando a formação de um profissional que detenha qualidade técnica e caráter humanista, a partir da adaptação de currículos preocupados em garantir o ensino/aprendizagem permeado por tais traços. Nesta perspectiva, o Ministério da Saúde e Ministério da Educação instituíram o Programa de Educação Tutorial para o Trabalho pela Saúde (PET Saúde), com base na abordagem integral do processo saúde-doença e ênfase na Atenção Básica, instigando mudanças na oferta de serviços à população, através dos cursos de graduação das profissões que integram a Estratégia de Saúde da Família. Neste sentido, defendo a tese que: o PET Saúde é um dos instrumentos que pode contribuir para aproximação do estudante com a realidade do SUS; entretanto, apesar das mudanças de modelo teórico, as políticas públicas ainda se manifestam de forma contraditória, promovendo uma mediação entre o modelo é dicocentrado e a nova perspectiva do SUS. Com base nas reflexões apresentadas, o presente estudo está pautado na seguinte questão de pesquisa: Quais as implicações do PET Saúde na formação dos estudantes de enfermagem da Universidade Federal de Pelotas (UFPel)? Para aprofundar este estudo, optou-se por analisar a implementação do PET Saúde no curso de graduação em Enfermagem da UFPel, no período de 2009/2011, almejando compreender as implicações para a formação profissional. Para responder esta questão foi desenvolvido um estudo qualitativo, no qual foram realizadas 18 entrevistas semi-estruturadas entre os meses de novembro e dezembro de 2015, com alunos, preceptores e tutores que integraram o programa, na UBS Simões Lopes. As categorias de análise foram autonomia e participação, na perspectiva da análise de discurso. A presente investigação demonstrou o entendimento dos sujeitos de que o PET Saúde pode ser considerado um dos instrumentos facilitadores desta aproximação, constituindo-se em uma importante ferramenta de qualificação do Sistema de Saúde. / This paper discusses the development of human resources for health that provides for the "organization of a training system in all levels of education." The state says it believes that the professional performance should be established based on the concepts of centered care model in health and community, and demand the adequacy of care model seeking the formation of a professional who holds technical quality and humanistic character, from the adaptation of curricula concerned to ensure the teaching / learning permeated by such traits. In this regard, the Ministry of Health and Ministry of Education instituted the Tutorial Education Program for Working for Health (PET Health), based on the holistic approach of the health-disease and emphasis on primary care, instigating changes in the supply of services to population through the undergraduate courses of the professions that are part of the Health Strategy of the Family. In this sense, I argue that: PET Health is one of the instruments that can contribute to the student's approach to the SUS reality; However, despite the changes of theoretical model, public policies still manifest themselves in a contradictory manner, promoting mediation between the physician-centered model and the new perspective of the SUS. Based on the presented reflections, this study is guided by the following research question: What are the implications of PET health in the education of nursing students at the Federal University of Pelotas (UFPel)? To deepen this study, we chose to analyze the implementation of PET Health at undergraduate degree in Nursing UFPel in the period 2009/2011, aiming to understand the implications for vocational training. to answer this question we developed a qualitative study, which was conducted 18 semi-structured interviews between the months of November and December 2015, with students, preceptors and mentors who joined the program in UBS Simoes Lopes. the categories were autonomy and participation from the perspective of discourse analysis. this research has shown understanding of the subjects that PET health can be considered one of the facilitators instruments of this approach, constituting an important qualification tool health System. / En este trabajo se analiza el desarrollo de los recursos humanos para la salud que prevé la "organización de un sistema de formación en todos los niveles de la educación." El estado dice que cree que el desempeño profesional debe establecerse sobre la base de los conceptos de modelo de atención centrado en la salud y la comunidad, y la demanda de la adecuación del modelo de atención de la búsqueda de la formación de un profesional que mantiene la calidad técnica y el carácter humanista, desde la adaptación de los programas en cuestión para asegurar la enseñanza / aprendizaje impregnado de tales rasgos. En este sentido, el Ministerio de Salud y Ministerio de Educación instituyó el Programa de Educación Tutorial de Trabajo para la Salud (PET Salud), basado en el enfoque holístico de la salud-enfermedad y el énfasis en la atención primaria, instigar cambios en la oferta de servicios a población a través de los cursos de graduación de las profesiones que forman parte de la Estrategia de Salud de la Familia. En este sentido, se argumenta que: PET La salud es uno de los instrumentos que pueden contribuir al acercamiento del alumno a la realidad SUS; Sin embargo, a pesar de los cambios de modelo teórico, las políticas públicas todavía se manifiestan de manera contradictoria, la promoción de la mediación entre el modelo centrado en el médico y la nueva perspectiva del SUS. Sobre la base de las reflexiones presentadas, este estudio se guía por la siguiente pregunta de investigación: ¿Cuáles son las implicaciones de salud de las mascotas en la educación de los estudiantes de enfermería de la Universidad Federal de Pelotas (UFPel)? Para profundizar en este estudio, hemos elegido para analizar la implementación de? Salud de las mascotas en licenciatura en enfermería UFPel en el período 2009/2011, con el objetivo de comprender las implicaciones para la formación profesional. para responder a esta pregunta hemos desarrollado un estudio cualitativo, que se llevó a cabo 18 entrevistas semiestructuradas entre los meses de noviembre y diciembre de 2015, con los estudiantes, preceptores y tutores que se unieron al programa de UBS Simoes Lopes. las categorías fueron la autonomía y la participación desde la perspectiva del análisis del discurso. Esta investigación ha demostrado comprensión de los temas que el PET de la Salud puede ser considerado uno de los facilitadores instrumentos de este enfoque, que constituye una importante herramienta de calificación del Sistema de Salud.

Das Hauptziel einer Strahlentherapie, die möglichst vollständige Vernichtung des Tumorgewebes bei einer höchstmöglichen Schonung des umliegenden Gewebes und der Risikoorgane, kann mit Kohlenstoffionen besser als mit Elektronen oder Gammastrahlung erreicht werden. Ionen haben ein inverses Tiefen-Dosisprofil, sie geben einen Großteil ihrer Energie am Ende ihres Weges durch Materie ab. Dieses Energieabgabeverhalten, die wohl definierte Reichweite und die erhöhte biologische Wirksamkeit im Tumor prädestinieren zum Beispiel Kohlenstoffionen für die Behandlung inoperabler, gegen konventionell eingesetzte Strahlung resistenter Tumoren. Allerdings führen diese Eigenschaften der Strahlung auch dazu, dass Veränderungen der Dichte der Materie im Strahlweg zu einer Verschiebung des Maximums der Energieabgabe und damit zu einer deutlichen Veränderung der Dosisverteilung führen. Ein Monitoring der reichweitesensitiven Ionenbestrahlungen ist somit erforderlich. Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), die normalerweise dazu benutzt wird, die Verteilung eines injizierten Positronenemitters im Gewebe zu bestimmen, kann hier eingesetzt werden. Durch Kernreaktionen der einfliegenden Kohlenstoffionen mit Atomkernen des Gewebes kommt es zur Erzeugung von Positronenemittern, die über ihren Zerfall mit dem an der experimentellen Therapieanlage an der Gesellschaft für Schwerionenforschung installierten in-beam PET-Scanner nachgewiesen werden können. Da die Dosisverteilung und die erzeugte Aktivitätsverteilung durch verschiedene physikalische Prozesse bedingt sind, ist ein direkter Vergleich der PET-Messung mit der von den Ärzten und Medizinphysikern festgelegten Dosisverteilung nicht möglich. Aus der Dosisverteilung und dem Zeit-ablauf der Bestrahlung wird eine Vorhersage der Aktivitätsverteilung berechnet, die dann mit der Messung verglichen wird. Auf der Grundlage dieses Vergleiches ist die in-beam PET-Methode in der Lage, während der Behandlung Reichweiteabweichungen im Patienten, Ungenauigkeiten in der Positionierung und auch Fehler im physikalischen Strahlmodell aufzuzeigen. Trotz einer guten Anpassung der in der Vorausberechnung verwendeten physikalischen Modelle an die Realität kommt es zu Abweichungen, die nicht mit einer ungenauen Dosisapplikation begründbar sind. Diese sind zum größten Teil durch die metabolischen Vorgänge im Patienten bedingt, an denen die Positronenemitter teilnehmen. Diese Washout-Prozesse sind zwischen verschiedenen Patienten und verschiedenen Behandlungstagen nicht reproduzierbar. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine Quantifizierung des Washouts in Abhängigkeit verschiedener Parameter vorgenommen, deren Berücksichtigung zur Verbesserung der Vorausberechnung führt. Um eine flexiblere Positionierung des Patienten am raumfesten Bestrahlungssystem der GSI zu ermöglichen, wurde an der GSI ein Bestrahlungsstuhl entwickelt. Um auch bei der Bestrahlung sitzender Patienten eine in-beam PET-Messung zu ermöglichen, sind die beiden Detektor-Einheiten der PET-Kamera um die Strahlachse drehbar. Durch die hohe Eigenmasse der Detektoren kommt es jedoch zu Deformationen der idealen Kreisbahn. Um eine ortsgenaue Rekonstruktion der Daten zu ermöglichen, müssen diese Deformationen quantifiziert und korrigiert werden. Dies war ein weiteres Anliegen dieser Arbeit. Das wichtigste Ziel der vorliegenden Dissertation jedoch war, die in-beam PET-Methode auf neue Ionensorten zu erweitern. Es wurde gezeigt, dass die in-beam PET-Methode auch für 3He-Bestrahlungen angewendet werden kann. Dafür wurden Experimente an einem 3He-Strahl durchgeführt. Die Aktivitätsausbeute ist bei gleicher applizierter Dosis etwa dreimal so hoch wie bei 12C-Bestrahlungen. Die erreichbare Reichweite-Auflösung ist kleiner als 1 mm. Bei der Bestrahlung eines inhomogenen Phantoms wurde gezeigt, dass ein Kontrast zwischen verschiedenen Materialien auflösbar ist. Aus den experimentell bestimmten Reaktionsraten wurden Wirkungsquerschnitte für zu Positronenemittern führende Reaktionen abgeschätzt. Die in den 3He-Experimenten genommenen Daten wurden denen in Kohlenstoff-Ionen-Experimenten gewonnen sowie Literaturdaten für Protonenbestrahlungen gegenübergestellt. Ein Vergleich mit den Rechnungen des Simulationsprogrammes Shield-Hit erfolgte. Eine Zusammenstellung von Wirkungsquerschnittsmodellen und die aufgestellten Anforderungen an ein für in-beam PET verwendbares Simulationsprogramm sind vorbereitend für weitere Arbeiten.

The images in positron emission tomography (PET) represent three dimensional dynamic distributions of biologically interesting molecules labelled with positron emitting radionuclides (radiotracers). Spatial localisation of the radio-tracers is achieved by detecting in coincidence two collinear photons which are emitted when the positron annihilates with an ordinary electron. In order to obtain quantitatively accurate images in PET, it is necessary to correct for the effects of photon attenuation within the subject being imaged. These corrections can be obtained using singles-mode photon transmission scanning. Although suitable for small animal PET, these scans are subject to high amounts of contamination from scattered photons. Currently, no accurate correction exists to account for scatter in these data. The primary purpose of this work was to implement and validate an analytical scatter correction for PET transmission scanning. In order to isolate the effects of scatter, we developed a simulation tool which was validated using experimental transmission data. We then presented an analytical scatter correction for singles-mode transmission data in PET. We compared our scatter correction data with the previously validated simulation data for uniform and non-uniform phantoms and for two different transmission source radionuclides. Our scatter calculation correctly predicted the contribution from scattered photons to the simulated data for all phantoms and both transmission sources. We then applied our scatter correction as part of an iterative reconstruction algorithm for simulated and experimental PET transmission data for uniform and non-uniform phantoms. We also tested our reconstruction and scatter correction procedure using transmission data for several animal studies (mice, rats and primates). For all studies considered, we found that the average reconstructed linear attenuation coefficients for water or soft-tissue regions of interest agreed with expected values to within 4%. Using a 2.2 GHz processor, the scatter correction required between 6 to 27 minutes of CPU time (without any code optimisation) depending on the phantom size and source used. This extra calculation time does not seem unreasonable considering that, without scatter corrections, errors in the reconstructed attenuation coefficients were between 18 to 45% depending on the phantom size and transmission source used.

The images in positron emission tomography (PET) represent three dimensional dynamic distributions of biologically interesting molecules labelled with positron emitting radionuclides (radiotracers). Spatial localisation of the radio-tracers is achieved by detecting in coincidence two collinear photons which are emitted when the positron annihilates with an ordinary electron. In order to obtain quantitatively accurate images in PET, it is necessary to correct for the effects of photon attenuation within the subject being imaged. These corrections can be obtained using singles-mode photon transmission scanning. Although suitable for small animal PET, these scans are subject to high amounts of contamination from scattered photons. Currently, no accurate correction exists to account for scatter in these data. The primary purpose of this work was to implement and validate an analytical scatter correction for PET transmission scanning. In order to isolate the effects of scatter, we developed a simulation tool which was validated using experimental transmission data. We then presented an analytical scatter correction for singles-mode transmission data in PET. We compared our scatter correction data with the previously validated simulation data for uniform and non-uniform phantoms and for two different transmission source radionuclides. Our scatter calculation correctly predicted the contribution from scattered photons to the simulated data for all phantoms and both transmission sources. We then applied our scatter correction as part of an iterative reconstruction algorithm for simulated and experimental PET transmission data for uniform and non-uniform phantoms. We also tested our reconstruction and scatter correction procedure using transmission data for several animal studies (mice, rats and primates). For all studies considered, we found that the average reconstructed linear attenuation coefficients for water or soft-tissue regions of interest agreed with expected values to within 4%. Using a 2.2 GHz processor, the scatter correction required between 6 to 27 minutes of CPU time (without any code optimisation) depending on the phantom size and source used. This extra calculation time does not seem unreasonable considering that, without scatter corrections, errors in the reconstructed attenuation coefficients were between 18 to 45% depending on the phantom size and transmission source used.

The images in positron emission tomography (PET) represent three dimensional dynamic distributions of biologically interesting molecules labelled with positron emitting radionuclides (radiotracers). Spatial localisation of the radio-tracers is achieved by detecting in coincidence two collinear photons which are emitted when the positron annihilates with an ordinary electron. In order to obtain quantitatively accurate images in PET, it is necessary to correct for the effects of photon attenuation within the subject being imaged. These corrections can be obtained using singles-mode photon transmission scanning. Although suitable for small animal PET, these scans are subject to high amounts of contamination from scattered photons. Currently, no accurate correction exists to account for scatter in these data. The primary purpose of this work was to implement and validate an analytical scatter correction for PET transmission scanning. In order to isolate the effects of scatter, we developed a simulation tool which was validated using experimental transmission data. We then presented an analytical scatter correction for singles-mode transmission data in PET. We compared our scatter correction data with the previously validated simulation data for uniform and non-uniform phantoms and for two different transmission source radionuclides. Our scatter calculation correctly predicted the contribution from scattered photons to the simulated data for all phantoms and both transmission sources. We then applied our scatter correction as part of an iterative reconstruction algorithm for simulated and experimental PET transmission data for uniform and non-uniform phantoms. We also tested our reconstruction and scatter correction procedure using transmission data for several animal studies (mice, rats and primates). For all studies considered, we found that the average reconstructed linear attenuation coefficients for water or soft-tissue regions of interest agreed with expected values to within 4%. Using a 2.2 GHz processor, the scatter correction required between 6 to 27 minutes of CPU time (without any code optimisation) depending on the phantom size and source used. This extra calculation time does not seem unreasonable considering that, without scatter corrections, errors in the reconstructed attenuation coefficients were between 18 to 45% depending on the phantom size and transmission source used. / Science, Faculty of / Physics and Astronomy, Department of / Graduate