Detektion af gammastråler og rekonstruktion af deres flugtlinje

Gammakamera med parallelle kollimatorer
Princip for gammadetektion ved hjælp af en kollimator med parallelle kanaler. Kun gammastråler, der udbreder sig langs kanalaksen, når frem til scintillatoren, hvor de afsætter deres energi og genererer et kort lysglimt. Scintillationen detekteres af en række fotomultiplikatorer, der ser på bagsiden af scintillatoren. Fotomultiplikatoren omdanner lysimpulsen til et elektronisk signal, som forstærkes af kameraets elektronik. Ud fra de signaler, der modtages af fotomultiplikatorerne, vurderes den omtrentlige placering af nedslaget og gammaenergien. Indstikket viser et gammakamera rettet mod brystet på en patient, sandsynligvis med henblik på en hjertescanning.
D.Steyaert/IN2P3

Afgivelsen af en enkelt gammastråle er et meget lille nukleart fænomen. Det er gammakamerahovedets rolle at forstærke denne mikroskopiske stråling til et elektrisk signal, som kan detekteres og måles. Ved at udnytte et stort antal aflæsninger af disse elektriske signaler kan man bestemme kortet over de radioaktive kerner, der er ansvarlige for udsendelsen af gammastråler.
Gammakameraets detektionshoved består af:
– en kollimator
– en scintillatorkrystal
– et array af fotomultiplikatorrør
– et elektronisk system til detektion og måling af gammaenergier og -påvirkninger

Gammakamera udstyret med en pinhole-kollimator
Til skjoldbruskkirtelundersøgelser anvendes gamma udstyret med en pinhole-kollimator, også kendt som ” sténopéic “. For en lille kirtel som skjoldbruskkirtlen er denne type kollimation passende. Spidsen af kameraet er rettet mod patientens hals. Kun gamma, der passerer gennem pin-hullet, og som derfor kommer fra skjoldbruskkirtelområdet, vil blive optaget.
D.Steyaert/IN2P3

Kollimatoren er en tyk plade af bly eller wolfram, der er gennemsyret af et stort antal meget tynde parallelle kanaler. De gammastråler, der kan passere den, er dem, hvis retning er vinkelret på blypladens og scintillatorkrystallets overflade. Kanalernes akser peger i retning af den undersøgte kropsdel, og blyet eller wolframet standser alle gammafotoner, der bevæger sig i en skrå vinkel. Der kan konstrueres andre kollimatorer ved hjælp af forskellige teknikker: en pinhole-kollimator anvendes til scintigrafiundersøgelser af skjoldbruskkirtlen, mens vifteformede kollimatorer anvendes til billeddannelse af hjernen.
Detektionselementet i hjertet af et gammakamera er et stort rektangulært krystal af natriumjodid, der er doteret med thallium: NaI (Tl). Krystallen har evnen til at stoppe indkommende gammastråler og omdanne en del af den deponerede energi til scintillationer.
Bag krystallen er der en række små fotomultiplikatorer, som omdanner fotoner af lys til elektriske signaler. Ud fra de hits i et sæt fotomultiplikatorer kan man bestemme energien af de indkommende gammastråler samt den omtrentlige position af deres nedslag i krystallen. De gammastråler, hvis energi ikke ligger inden for et bestemt område af den radioaktive prøves energi (et spektroskopisk vindue), kasseres og bidrager ikke til det endelige billede.
Gammakameraet er placeret på en sådan måde, at det sikrer, at det udvælger de gammafotoner, der udsendes af det organ, der skal diagnosticeres.

Et srmi-ledere-baseret gamma-billeddanner
Performancerne af scintigrafi- og PET-gammakameraer bør drage fordel af de store fremskridt, der for nylig er gjort inden for detektionsteknikker. F.eks. foreslog et hold af CEA-fysikere i 2015 et gamma-billeddanner baseret på CdZnTe-halvleder (cadmium-zink-tellurid), som er meget mere nøjagtig til måling af gammaenergi og -position.
Clés CEA N°200

Billedkvaliteten afhænger af nøjagtigheden af rekonstruktionen. Konventionel detektion med scintillatorer tilknyttet fotomultiplikatorer vil gradvist blive erstattet af mere nøjagtige detektionssystemer … F.eks. kan nøjagtigheden af positionen af gammapåvirkninger forbedres fra 3 mm til 0,3 mm med baserede halvlederbaserede billeddannere.
Access to page in french.