Gamma-sugarak detektálása és repülési vonaluk rekonstruálása

Gamma-kamera párhuzamos kollimátorokkal
Párhuzamos csatornákat tartalmazó kollimátorral történő gamma-detektálás elve. Csak a csatorna tengelye mentén terjedő gammák érik el a szcintillátort, ahol lerakják energiájukat, rövid fényvillanást keltve. A szcintillációt a szcintillátor hátuljára néző fotomultiplier-tömb érzékeli. A fotomultiplier a fényimpulzust elektronikus jellé alakítja, amelyet a kamera elektronikája felerősít. A fotomultiplikátorok által kapott jelekből kiértékelhető a becsapódás hozzávetőleges helye és a gammaenergia. A mellékelt képen egy gammakamera látható, amelyet egy beteg mellkasára irányítanak, valószínűleg szívvizsgálathoz.
D.Steyaert/IN2P3

Az egyes gammasugarak kibocsátása egy nagyon kis méretű nukleáris jelenség. A gamma-kamerafej feladata, hogy ezt a mikroszkopikus sugárzást felerősítse olyan elektromos jellé, amely detektálható és mérhető. Ezen elektromos jelek nagyszámú leolvasását kihasználva meghatározható a gamma-sugárzás kibocsátásáért felelős radioaktív atommagok térképe.
A gamma-kamerás detektálófej a következőkből áll:
– egy kollimátorból
– egy szcintilláló kristályból
– egy fotomultiplier-csövekből álló tömbből
– a gammaenergiák és -becsapódások kimutatására és mérésére szolgáló elektronikus rendszerből

Tűlyuk-kollimátorral felszerelt gammakamera
A pajzsmirigy vizsgálatára tűlyuk-kollimátorral felszerelt gammakamerát, más néven ” sténopéic”-t használnak. Egy olyan kis mirigy esetében, mint a pajzsmirigy, ez a fajta kollimátor megfelelő. A kamera hegye a beteg nyaka felé irányul. Csak a tűlyukon áthaladó, tehát a pajzsmirigy zónából származó gamma kerül rögzítésre.
D.Steyaert/IN2P3

A kollimátor egy vastag ólom- vagy volfrámlemez, amelyet nagyszámú, nagyon vékony párhuzamos csatornával átszőttek. Azokon a gammasugarakon tud áthaladni, amelyek iránya merőleges az ólomlemez és a szcintilláló kristály felületére. A csatornák tengelye a vizsgált testrész felé mutat, és az ólom vagy a volfrám megállítja a ferde szögben haladó gamma-fotonokat. Más kollimátorok is kialakíthatók különböző technikákkal: a pajzsmirigy-szcintigráfiás vizsgálatokhoz tűlyuk-kollimátort, míg az agy képalkotásához legyező alakú kollimátorokat használnak.
A gammakamera középpontjában lévő detektáló elem egy nagy, téglalap alakú, talliummal adalékolt nátrium-jodid kristály: NaI (Tl). A kristály képes megállítani a beérkező gammasugarakat, és a lerakódott energia egy részét szcintillációkká alakítja át.
A kristály mögött kis fotomultiplerek tömbje alakítja át a fény fotonjait elektromos jelekké. A fotomultiplikátorok halmazában lévő találatokból meg lehet határozni a beérkező gammasugarak energiáját, valamint a kristályba való becsapódásuk hozzávetőleges helyét. Azokat a gammasugarakat, amelyek energiája nem esik a radioaktív minta energiájának egy bizonyos tartományába (spektroszkópiai ablak), elvetik, és nem járulnak hozzá a végső képhez.
A gammakamerát úgy kell elhelyezni, hogy a diagnosztizálandó szerv által kibocsátott gamma-fotonokat szelektálja.

Egy srmi-vezetőkön alapuló gammakamera
A szcintigráfia és a PET gammakamerák teljesítményét a detektálási technikák terén az utóbbi időben elért jelentős fejlődésnek kell elősegítenie. A CEA fizikusainak egy csoportja például 2015-ben egy CdZnTe (kadmium-cink-tellurid) félvezetőn alapuló gammakamerát javasolt, amely sokkal pontosabban méri a gamma energiáját és helyzetét.
Clés CEA N°200

A képek minősége a rekonstrukció pontosságától függ. A hagyományos, szcintillátorokhoz kapcsolódó fotomultiplierekkel történő detektálást fokozatosan felváltják a pontosabb detektáló rendszerek… Például a gamma-becsapódások helyzetének pontossága 3 mm-ről 0,3 mm-re javulhat a félvezető alapú képalkotókkal.
Az oldal elérése franciául.

Nuclear Scintigraphies