10. Leibnizkonferenz Sensorsysteme 2010 - SiS-Gamma/PET-Probe der dritten Generation www.silicon-sensor.com Dr. Ing. T. Göbel / Tel. 030/63 99 23 60
Sentinel-Lymphknoten Diagnostik und PET-Tumordiagnostik (Sentinel Lymph Node Biopsy) Mammakarzinom (Brustkrebs) etablierte Methode in der Gynäkologie und Chirurgie Malignes Melanom (Hautkrebs) etablierte Methode in der Dermatologie Zervixkarzinom (Gebärmutterkrebs), Rektumkarzinom (Darmkrebs) und Prostatakarzinom (Vorsteherdrüsenkrebs) in der Phase Einführung in die Chirurgie und Onkologie Minimal invasive Chirurgie Brustkrebs und Kopf- und Halschirurgie in naher Zukunft: direkte Tumorresektion mit PET-Sonden für PE-Nuklide (F18,Ga68) in der Phase medizinischer Studien und Überleitung in die Chirurgie Folie 2
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Entwicklung und Herstellung von Gamma Sonden bei SiS 1998 2008 2003 heute 1. 2. Gammasonde drahtgebunden an Steuer-PC 3. seit 9-2010 Gammasonde Handsonde mit integriertem µc Gamma/PET-Sonde Funksonde mit Touchscreenpannel-PC Folie 4
Ansicht SiS Gamma- und PET - Sonde γ - Sonde PET - Sonde Folie 5
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Aufbau der SiS-Gamma/PET-Probe Blockschaltbild des Sonde CSA ENC 30 e - rms 5 x 10-18 C = 5 ac (!) sehr rauscharm und empfindlich Filter Amp 1 x D + 3 x I mit τ = 2 µs S/R 2,5 für Tc(99m) Level Disc Photopeakdiskrimination Pulse Width Disc Mikrophnieunterdrückung Folie 7
Aufbau des PET-Sensors Beta-Plus-Zerfall Folie 8
Aufbau des beta+ - Sensors FOX + Si3N4 dünne SiO2-Schicht n- Kontakt p- Kontakt Guarddiode p- Kontakt Diode Beta+ - Einstrahlung dünnes Lichtschutz Alu Guarddiode p+ ca. 0,4 µm P 2,0µm ca.1,0 µm n++ n, ca. 9 kohmcm 3 MeV-Implant, Phosphor ca. 380 µm 150 nm Au 80 nm Cr Folie 9
Gammaspektrum der PET-Sonde E N 50 kev Photopeak Efwhm ca.7% Comptonrückstreupeak Comptonkante Na-22- γ-spektrum - 511 kev-vernichtungsstrahlung Folie 10
beta+ - Spektrum des β+ - Sensors der PET-Sonde E N (β+) 30 kev E(β+) = 215 kev Na-22 - β+ -Spektrum 215keV Positronenspektrum Folie 11
Orts- und Ansprechempfindlichkeit des Gamma - Sensors R [%] 100,0 Ortsauflösung γ - Sensor 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 X fwhm Nahfeld X fwhm = 15 mm S(γ) 18 000 cps/mbq 30,0 20,0 10,0 0,0-25 -20-15 -10-5 0 5 10 15 20 25 X [mm] Folie 12
Orts- und Ansprechempfindlichkeit des Beta - Sensors 100,0 R [%] Ortsauflösung β - Sensor 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 X fwhm 40,0 30,0 20,0 10,0 Sondenpitze X fwhm = 7 mm S(β) 60000 cps/mbq 0,0-15 -10-5 0 5 10 15 X [mm] Folie 13
Erkennbarkeit eines Lymphknotens bzw. Tumors Folie 14
Erkennbarkeit zweier Lymphknotens bzw. Tumorbereiche Folie 15
Erkennbarkeit eines Tumors mit der Beta-Sonde Folie 16
Mikrophoniearmes Gesamtdesign der Sonde Mikrophonie: Störimpulse durch äußeren Schwingungseintrag (Stoß, Schall o.ä.) Ursache: kapazitive Einkopplung in den hochempfindlichen LEV Eingang Q Uout = C( F) Q C( P) = Cp + Cp( t) = Uin p( t) Mikrophonieunterdrückung Ursache: parasitäre Kapazitäten möglichst klein durch: - BE-Anordnung - BE-Auswahl - Layoutoptimierung Wirkung: Schwingungsunterdrückung (mech.+elektr.) - Schwingungsdämpfung durch mechanische Entkopplung der Elektronik vom Gehäuse - Austasten der Störimpulse durch Impulslängendiskrimination Folie 17
EMV Design (ElektroMagnetischeVerträglichkeit) EMV innere EMV (Funktionsvoraussetzung) äußere EMV (Zulassungsvoraussetzung: EN55011, 60601, 6100) Entkopplung der Analog- und Digitalbaugruppen LEV/FV - µc BT-Modul mit hoher Signalintegrität im LEV/FV durch HF-gerechtes - Masse- und Leitungsdesign: z. B. Leitungslängen nλ/4 - Schirmungsdesign z. B. HF-dichter LEV-Innenschirm - Schaltungsdesign z. B. separate U-Regeler in der U B - Gehäusedesign z. B. HF-dicht mit definierter HF-Öffnung am BT-Modul Störfestigkeit: - ESD > 8keV; Gehäuseaufbau wie Faradaykäfig - HF-Feld (elektromagnetisch): 80 2500 MHz - HF-Spannung (Leitung): 0,15 80 MHz - 50/60 Hz Magnetfelder: 3 A/m - Netzspannungsänderungen. z.b. 70% für 500ms Störaussendung: - HF-Feld (elektromagnetisch): 30 1000 MHz - HF-Störung (Wechselstromnetz): 0,15 30 MHz Folie 18
Messmodi am Pannel-PC γ - Standardmode Folie 19
Messmodi am Pannel-PC γ - Standardmode mit Hintergrundkorrektur Folie 20
Messmodi am Pannel-PC γ - Scanmode Folie 21
Messmodi am Pannel-PC PET - Mode Folie 22
Parametervorwahl am Pannel-PC Vorwahlmenü Messparameter Folie 23
Vielen Dank! Folie 24
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