Detectar los rayos gamma y reconstruir su línea de vuelo

Cámara gamma con colimadores paralelos
Principio de detección gamma mediante un colimador con canales paralelos. Sólo los gamma que se propagan a lo largo del eje del canal alcanzan el centelleador, donde depositan su energía, generando un breve destello de luz. El centelleo es detectado por un conjunto de fotomultiplicadores que miran hacia la parte posterior del centelleador. El fotomultiplicador convierte el pulso de luz en una señal electrónica que es amplificada por la electrónica de la cámara. A partir de las señales recibidas por los fotomultiplicadores, se evalúa la posición aproximada del impacto y la energía gamma. El inserto muestra una cámara gamma apuntando al pecho de un paciente, probablemente para una exploración cardíaca.
D.Steyaert/IN2P3

La emisión de un solo rayo gamma es un fenómeno nuclear a muy pequeña escala. El papel del cabezal de la cámara gamma es amplificar esta radiación microscópica en una señal eléctrica que pueda ser detectada y medida. Aprovechando un gran número de lecturas de estas señales eléctricas, se puede determinar el mapa de los núcleos radiactivos responsables de la emisión de rayos gamma.
El cabezal de detección de la cámara gamma consta de:
– un colimador
– un cristal de centelleo
– un conjunto de tubos fotomultiplicadores
– un sistema electrónico de detección y medición de las energías e impactos gamma

Cámara gamma equipada con un colimador estenopeico
Para las exploraciones de tiroides se utilizan gamas equipadas con un colimador estenopeico, también conocido como » sténopéic «. Para una glándula pequeña como la tiroides este tipo de colimación es apropiado. La punta de la cámara se dirige hacia el cuello del paciente. Sólo se registran los rayos gamma que pasan a través del orificio, es decir, los que proceden de la zona tiroidea.
D.Steyaert/IN2P3

El colimador es una placa gruesa de plomo o tungsteno plagada de un gran número de canales paralelos muy finos. Los rayos gamma que pueden atravesarlo son aquellos cuya dirección es perpendicular a la superficie de la placa de plomo y al cristal centelleante. Los ejes de los canales apuntan hacia la parte del cuerpo que se examina, y el plomo o el tungsteno detiene todos los fotones gamma que viajan en ángulo oblicuo. Se pueden diseñar otros colimadores utilizando diferentes técnicas: un colimador con forma de agujero de alfiler se utiliza para las exploraciones de gammagrafía de tiroides, mientras que los colimadores en forma de abanico se utilizan para la obtención de imágenes del cerebro.
El elemento de detección en el corazón de una gammacámara es un gran cristal rectangular de yoduro de sodio dopado con talio: NaI (Tl). El cristal tiene la capacidad de detener los rayos gamma entrantes y convertir parte de la energía depositada en centelleos.
Detrás del cristal, un conjunto de pequeños fotomultiplicadores convierte los fotones de luz en señales eléctricas. A partir de los impactos en un conjunto de fotomultiplicadores, se puede determinar la energía de los rayos gamma entrantes, así como la posición aproximada de sus impactos en el cristal. Los rayos gamma cuyas energías no caen dentro de un determinado rango de la energía de la muestra radiactiva (una ventana espectroscópica) se descartan, y no contribuyen a la imagen final.
La cámara gamma se coloca de manera que se garantice la selección de los fotones gamma emitidos por el órgano que se está diagnosticando.

Un generador de imágenes gamma basado en conductores srmi
Las prestaciones de las cámaras gamma de gammagrafía y PET deberían beneficiarse de los grandes avances realizados recientemente en las técnicas de detección. Por ejemplo, un equipo de físicos del CEA propuso en 2015 un generador de imágenes gamma basado en el semiconductor CdZnTe (Cadmio-Zinc-Teluro), mucho más preciso en la medición de la energía gamma y la posición.
Clés CEA N°200

La calidad de las imágenes depende de la precisión de la reconstrucción. La detección convencional con fotomultiplicadores asociados a centelleadores será sustituida progresivamente por sistemas de detección más precisos… Por ejemplo, la precisión de la posición de los impactos gamma puede mejorar de 3 mm a 0,3 mm con los generadores de imágenes basados en semiconductores.
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