Detekce záření gama a rekonstrukce linie jeho letu

Gama kamera s paralelními kolimátory
Princip detekce záření gama pomocí kolimátoru s paralelními kanály. Pouze gama šířící se podél osy kanálu dosáhnou scintilátoru, kde uloží svou energii a vytvoří krátký světelný záblesk. Scintilace je detekována soustavou fotonásobičů, které se dívají na zadní stranu scintilátoru. Fotonásobič převádí světelný impuls na elektronický signál, který je zesílen elektronikou kamery. Ze signálů přijatých fotonásobiči se vyhodnotí přibližná poloha dopadu a energie gama. Vložka ukazuje gama kameru namířenou na hrudník pacienta, pravděpodobně za účelem vyšetření srdce.
D.Steyaert/IN2P3

Vysílání jednotlivého záření gama je velmi malý jaderný jev. Úkolem hlavice gama kamery je zesílit toto mikroskopické záření na elektrický signál, který lze detekovat a měřit. Využitím velkého počtu odečtení těchto elektrických signálů lze určit mapu radioaktivních jader odpovědných za emisi záření gama.
Detekční hlava gama kamery se skládá z:
– kolimátoru
– scintilačního krystalu
– soustavy fotonásobičů
– elektronického systému pro detekci a měření energií a dopadů záření gama

Gama kamera vybavená dírkovým kolimátorem
Pro snímání štítné žlázy se používají gama kamery vybavené dírkovým kolimátorem, známé také jako “ sténopéické „. Pro malou žlázu, jako je štítná žláza, je tento typ kolimace vhodný. Hrot kamery je namířen směrem ke krku pacienta. Zaznamenáno bude pouze gama procházející dírkou, tedy přicházející z oblasti štítné žlázy.
D.Steyaert/IN2P3

Kolimátor je silná deska z olova nebo wolframu protkaná velkým počtem velmi tenkých paralelních kanálků. Paprsky gama, které jím mohou procházet, jsou ty, jejichž směr je kolmý k povrchu olověné destičky a scintilačního krystalu. Osy kanálků směřují ke zkoumané části těla a olovo nebo wolfram zastaví všechny fotony gama, které se pohybují pod šikmým úhlem. Další kolimátory mohou být navrženy různými technikami: dírkový kolimátor se používá pro scintigrafické snímání štítné žlázy, zatímco vějířovité kolimátory se používají pro zobrazování mozku.
Detekčním prvkem v srdci gama kamery je velký obdélníkový krystal jodidu sodného dopovaného thaliem: NaI (Tl). Krystal má schopnost zastavit přicházející záření gama a přeměnit část deponované energie na scintilace.
Za krystalem se nachází soustava malých fotonásobičů, které převádějí fotony světla na elektrické signály. Ze zásahů v sadě fotonásobičů lze určit energii přicházejících paprsků gama i přibližnou polohu jejich dopadů na krystal. Paprsky gama, jejichž energie nespadají do určitého rozmezí energie radioaktivního vzorku (spektroskopické okno), jsou vyřazeny a nepřispívají k výslednému obrazu.
Kamera gama je umístěna tak, aby zajistila výběr fotonů gama emitovaných diagnostikovaným orgánem.

Kamera gama na bázi srmi-vodičů
Výkony scintigrafických a PET kamer gama by měly těžit z velkého pokroku, kterého bylo v poslední době dosaženo v detekčních technikách. Například tým fyziků CEA navrhl v roce 2015 gama zobrazovač založený na polovodiči CdZnTe (kadmium-zinek-tellurid), který je mnohem přesnější při měření energie a polohy gama záření.
Clés CEA N°200

Kvalita snímků závisí na přesnosti rekonstrukce. Konvenční detekce pomocí scintilátorů spojených s fotonásobiči bude postupně nahrazena přesnějšími detekčními systémy? .například přesnost polohy dopadů gama se může zlepšit ze 3 mm na 0,3 mm pomocí zobrazovačů na bázi polovodičů.
Přístup na stránku ve francouzštině.

.