Gammasäteiden havaitseminen ja niiden lentolinjan rekonstruointi

Gammakamera rinnakkaisilla kollimaattoreilla
Gammasäteiden havaitsemisen periaate rinnakkaisilla kanavilla varustetun kollimaattorin avulla. Ainoastaan kanavan akselia pitkin etenevät gammat saavuttavat tuikettajan, jossa ne tallentavat energiansa synnyttäen lyhyen valonvälähdyksen. Tuikahdus havaitaan fotomonistinjoukolla, joka katsoo tuikettajan takaosaan. Fotomonistin muuntaa valopulssin elektroniseksi signaaliksi, jota kameran elektroniikka vahvistaa. Fotomonistimien vastaanottamista signaaleista arvioidaan iskun likimääräinen sijainti ja gammaenergia. Liitteessä näkyy gammakamera, joka on suunnattu potilaan rintakehään, luultavasti sydäntutkimusta varten.
D.Steyaert/IN2P3

Yksittäisen gammasäteilyn emissio on hyvin pienimuotoinen ydinilmiö. Gammakameran pään tehtävänä on vahvistaa tämä mikroskooppisen pieni säteily sähköiseksi signaaliksi, joka voidaan havaita ja mitata. Hyödyntämällä näiden sähköisten signaalien suurta lukumäärää voidaan määrittää gammasäteilyn lähettämisestä vastuussa olevien radioaktiivisten ytimien kartta.
Gammakameran havaintopää koostuu seuraavista osista:
– kollimaattorista
– tuikkukiteestä
– fotomonistinputkien joukosta
– elektronisesta järjestelmästä gammaenergioiden ja -iskujen havaitsemista ja mittaamista varten

Neulanreikäkollimaattorilla varustettu gammakamera
Kilpirauhasen tähystykseen käytetään neulanreikäkollimaattorilla varustettua gammakameraa, jota kutsutaan myös nimellä ” sténopéic ”. Kilpirauhasen kaltaiselle pienelle rauhaselle tällainen kollimaattori on sopiva. Kameran kärki on suunnattu kohti potilaan kaulaa. Vain neulanreiän läpi kulkeva, siis kilpirauhasen alueelta tuleva gamma tallentuu.
D.Steyaert/IN2P3

Kollimaattori on paksu lyijy- tai volframilevy, jossa on suuri määrä hyvin ohuita rinnakkaisia kanavia. Sen läpi pääsevät kulkemaan ne gammasäteet, joiden suunta on kohtisuorassa lyijylevyn ja tuikekiteen pintaa vastaan. Kanavien akselit osoittavat tutkittavaa ruumiinosaa kohti, ja lyijy tai volframi pysäyttää kaikki vinossa kulmassa kulkevat gammafotonit. Muitakin kollimaattoreita voidaan suunnitella eri tekniikoita käyttäen: kilpirauhasen skintigrafiatutkimuksissa käytetään neulanreikäkollimaattoria, kun taas aivojen kuvantamisessa käytetään viuhkanmuotoisia kollimaattoreita.
Gammakameran ytimessä oleva havaintoelementti on suuri suorakaiteen muotoinen natriumjodidikide, joka on seostettu talliumilla: NaI (Tl). Kiteellä on kyky pysäyttää saapuvat gammasäteet ja muuntaa osa laskeutuneesta energiasta tuikeiksi.
Kiteen takana on pienten fotomonistimien joukko, joka muuntaa valofotonit sähköisiksi signaaleiksi. Fotomonistinjoukon osumista voidaan määrittää saapuvien gammasäteiden energia sekä niiden kiteeseen kohdistuvien iskujen likimääräinen sijainti. Ne gammasäteet, joiden energia ei ole radioaktiivisen näytteen energian tietyllä alueella (spektroskooppinen ikkuna), hylätään, eivätkä ne vaikuta lopulliseen kuvaan.
Gammakamera sijoitetaan siten, että se valitsee ne gammafotonit, joita diagnostisoitava elin emittoi.

srmi-johteisiin perustuva gammakuvantamislaite
Skintigrafia- ja PET-gammakameroiden suorituskyvyn pitäisi hyötyä havaitsemistekniikoiden viimeaikaisesta huomattavasta kehityksestä. Esimerkiksi CEA:n fyysikkoryhmä ehdotti vuonna 2015 CdZnTe-puolijohteeseen (kadmium-sinkki-telluridi) perustuvaa gammakameraa, joka on paljon tarkempi gammaenergian ja -asennon mittaamisessa.
Clés CEA N°200

Kuvien laatu riippuu rekonstruktion tarkkuudesta. Perinteinen havaitseminen skintillaattoreihin liittyvillä fotomonistinjärjestelmillä korvataan vähitellen tarkemmilla havaitsemisjärjestelmillä…Esimerkiksi gammavaikutusten sijainnin tarkkuus voi parantua 3 mm:stä 0,3 mm:iin puolijohdepohjaisilla kuvantamislaitteilla.
Sivulle pääsee ranskaksi.