376. Physics & Radiobiology Of Nuclear Medicine

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CATEGORY: Medical & Medicine – 500 Courses

COURSE NUMBER: 376

FEES: 555/- INR only

CERTIFICATE VALIDITY: Lifetime

CERTIFICATES DELIVERY: In 48 hours

BOOKS/ MANUALS: Pages

Syllabus

Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii
Chapter 1 Structure of Matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Matter and Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
The Atom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Electronic Structure of the Atom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Structure of the Nucleus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Nuclear Binding Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Nuclear Nomenclature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Chart of the Nuclides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Chapter 2 Radioactive Decay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Spontaneous Fission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Isomeric Transition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Gamma (g )-Ray Emission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Internal Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Alpha (a)-Decay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Beta (b−
)-Decay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Positron (b+

)-Decay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Electron Capture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Chapter 3 Kinetics of Radioactive Decay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Radioactive Decay Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
General Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Half-Life . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Mean Life . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Effective Half-life . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Units of Radioactivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Specific Activity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Successive Decay Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
General Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Transient Equilibrium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Secular Equilibrium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Chapter 4 Statistics of Radiation Counting . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Error, Accuracy, and Precision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Mean and Standard Deviation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Gaussian Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Standard Deviation of Count Rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Propagation of Errors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Chi-Square Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Minimum Detectable Activity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Evaluation of Diagnostic Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Chapter 5 Production of Radionuclides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Cyclotron-Produced Radionuclides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Reactor-Produced Radionuclides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Fission or (n, f) Reaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Neutron Capture or (n, g ) Reaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Target and Its Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Equation for Production of Radionuclides . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Radionuclide Generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

99Mo–99mTc Generator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Chapter 6 Interaction of Radiation with Matter . . . . . . . . . . . . . . 56
Interaction of Charged Particles with Matter . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Specific Ionization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Linear Energy Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Bremsstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Annihilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Interaction of g -Radiations with Matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Mechanism of Interaction of g -Radiations . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Attenuation of g -Radiations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Interaction of Neutrons with Matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Chapter 7 Gas-Filled Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Principles of Gas-Filled Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Ionization Chambers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Cutie Pie Survey Meter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Dose Calibrator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Pocket Dosimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Geiger–Müller Counters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Chapter 8 Scintillation and Semiconductor Detectors . . . . . . . . . . 81
Scintillation Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Solid Scintillation Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Semiconductor Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Solid Scintillation Counters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
NaI(Tl) Detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Photomultiplier Tube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Preamplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Linear Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Pulse-Height Analyzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Display or Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Gamma-Ray Spectrometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Photopeak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Compton Valley, Edge, and Plateau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Characteristic X-Ray Peak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Backscatter Peak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Iodine Escape Peak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Annihilation Peak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Coincidence Peak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Liquid Scintillation Counters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Characteristics of Counting Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Energy Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Detection Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Dead Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Gamma Well Counters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Calibration of Well Counters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Counting in Well Counters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Effects of Sample Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Thyroid Probe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Thyroid Uptake Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

Chapter 9 Gamma Cameras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Gamma Cameras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Principles of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Collimator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Photomultiplier Tube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
X-, Y-Positioning Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Pulse-Height Analyzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Display and Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Digital Cameras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Solid State Digital Cameras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Chapter 10 Performance Parameters of Gamma Cameras . . . . . . 118
Spatial Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Intrinsic Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Collimator Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Scatter Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Evaluation of Spatial Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Bar Phantom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Line-Spread Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Modular Transfer Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Sensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Collimator Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Uniformity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
Pulse–Height Variation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
Nonlinearity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Edge Packing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Gamma Camera Tuning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Effects of High Counting Rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Contrast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Quality Control Tests for Gamma Cameras . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Daily Checks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Weekly Checks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Annual or As-Needed Checks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
References and Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Chapter 11 Digital Computers in Nuclear Medicine . . . . . . . . . . . 139
Basics of a Computer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Central Processing Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Computer Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
External Storage Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Input/Output Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

Operation of a Computer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
Digitization of Analog Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
Digital-to-Analog Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Digital Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Application of Computers in Nuclear Medicine . . . . . . . . . . . . . 144
Digital Data Acquisition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
Static Study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Dynamic Study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Gated Study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Reconstruction of Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Superimposition and Subtraction of Images . . . . . . . . . . . . . . . 147
Display . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Software and DICOM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
PACS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
Chapter 12 Single Photon Emission Computed Tomography . . . . 153
Tomographic Imaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Single Photon Emission Computed Tomography . . . . . . . . . . . . . 153
Data Acquisition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Image Reconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
SPECT/CT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Factors Affecting SPECT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Performance of SPECT Cameras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Spatial Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Sensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Other Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Quality Control Tests for SPECT Cameras . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Daily Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Weekly Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Quality Control Tests for CT Scanners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
References and Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
Chapter 13 Position Emission Tomography . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Positron-Emitting Radionuclides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Detector for PET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
PM Tubes and Pulse-Height Analyzers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
PET Scanners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Block Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Coincidence Timing Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
PET/CT Scanners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
Mobile PET or PET/CT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
Micro-PET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

Hybrid Gamma Cameras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Data Acquisition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Two-Dimensional Versus Three-Dimensional Data
Acquisition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Image Reconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Factors Affecting PET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Normalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Photon Attenuation Correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Random Coincidences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Scatter Coincidences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Dead Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Radial Elongation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Performance of PET Scanners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Spatial Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Sensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Noise Equivalent Count Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Quality Control Tests for PET Scanners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Daily Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Weekly Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
References and Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
Chapter 14 Internal Radiation Dosimetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
Radiation Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
Dose Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Radiation Dose Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Cumulative Radiation Dose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
Radiation Dose in SI Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Effective Dose Equivalent and Effective Dose . . . . . . . . . . . . . . 220
Pediatric Dosages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
Chapter 15 Radiation Biology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
The Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Effects of Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
DNA Molecule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
Chromosome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
Direct and Indirect Actions of Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
Radiosensitivity of Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
Cell Survival Curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
Factors Affecting Radiosensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
Dose Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
Linear Energy Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
Chemicals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

Stage of Cell Cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Classification of Radiation Damage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Stochastic and Deterministic Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
Acute Effects of Total Body Irradiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
Hemopoietic Syndrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
Gastrointestinal Syndrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
Cerebrovasculor Syndrome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
Long-Term Effects of Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
Somatic Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
Genetic Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
Risk Versus Benefit in Diagnostic Radiology and
Nuclear Medicine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
Risk to Pregnant Women . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
Dirty Bombs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
Types of Radiation Exposure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Protective Measures in Case of Explosion of
a Dirty Bomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
Verification Card for Radioactive Patients . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
Radiation Phobia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
References and Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
Chapter 16 Radiation Regulations and Protection . . . . . . . . . . . . 268
Sources of Radiation Exposure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
License . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
Radiation Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
Definition of Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
Caution Signs and Labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
Occupational Dose Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
ALARA Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
Principles of Radiation Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
Personnel Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
Dos and Don’ts in Radiation Protection Practice . . . . . . . . . . . 279
Bioassay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
Receiving and Monitoring Radioactive Packages . . . . . . . . . . . 280
Radioactive Waste Disposal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
Radioactive Spill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Recordkeeping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Medical Uses of Radioactive Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
Applications, Amendments, and Notifications . . . . . . . . . . . . . 283
Authority and Responsibilities of the Licensee . . . . . . . . . . . . 284
Supervision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
Mobile Nuclear Medicine Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
Written Directives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
Measurement of Dosages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285

Calibration, Transmission, and Reference Sources . . . . . . . . . . 286
Requirement for Possession of Sealed Sources . . . . . . . . . . . . 286
Labeling of Vials and Syringes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
Surveys of Ambient Radiation Exposure Rate . . . . . . . . . . . . . 287
Calibration of Survey Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
Training and Experience Requirements for Medical Uses of
By-Product Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
Report and Notification of a Medical Event . . . . . . . . . . . . . . 288
Report and Notification of a Dose to an Embryo/Fetus or a
Nursing Child . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
Release of Patients Administered with
Radiopharmaceuticals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
Recordkeeping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
Transportation of Radioactive Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
European Regulations Governing Radiopharmaceuticals . . . . . . 295
Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
References and Suggested Readings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
Appendix A Units and Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
Appendix B Terms Used in Texts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
Appendix C Answers to Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

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