Rileva i raggi gamma e ricostruisce la loro linea di volo

Gamma camera con collimatori paralleli
Principio della rilevazione dei gamma utilizzando un collimatore con canali paralleli. Solo i gamma che si propagano lungo l’asse del canale raggiungono lo scintillatore, dove depositano la loro energia, generando un breve flash di luce. La scintillazione viene rilevata da un array di fotomoltiplicatori che guardano il retro dello scintillatore. Il fotomoltiplicatore converte l’impulso di luce in un segnale elettronico che viene amplificato dall’elettronica della telecamera. Dai segnali ricevuti dai fotomoltiplicatori si valuta la posizione approssimativa dell’impatto e l’energia gamma. L’inserto mostra una gamma camera puntata sul petto di un paziente, probabilmente per una scansione del cuore.
D.Steyaert/IN2P3

L’emissione di un singolo raggio gamma è un fenomeno nucleare su scala molto piccola. Il ruolo della testa della gamma-camera è quello di amplificare questa radiazione microscopica in un segnale elettrico che può essere rilevato e misurato. Sfruttando un gran numero di letture di questi segnali elettrici, si può determinare la mappa dei nuclei radioattivi responsabili dell’emissione dei raggi gamma.
La testa di rilevamento della gamma-camera consiste in:
– un collimatore
– un cristallo scintillante
– un array di tubi fotomoltiplicatori
– un sistema elettronico per la rilevazione e la misurazione delle energie gamma e degli impatti

Gamma camera dotata di un collimatore pinhole
Per le scansioni della tiroide si usano gamma dotati di un collimatore pinhole, detto anche ” sténopéic “. Per una piccola ghiandola come la tiroide questo tipo di collimazione è appropriato. La punta della telecamera è diretta verso il collo del paziente. Solo i raggi gamma che passano attraverso il pin-hole, quindi provenienti dalla zona tiroidea, saranno registrati.
D.Steyaert/IN2P3

Il collimatore è una piastra spessa di piombo o tungsteno crivellata da un gran numero di canali paralleli molto sottili. I raggi gamma che possono attraversarlo sono quelli la cui direzione è perpendicolare alla superficie della piastra di piombo e al cristallo scintillante. Gli assi dei canali puntano verso la parte del corpo in esame, e il piombo o il tungsteno fermano tutti i fotoni gamma che viaggiano con un angolo obliquo. Altri collimatori possono essere progettati con tecniche diverse: un collimatore a foro stenopeico è usato per le scintigrafie della tiroide, mentre i collimatori a ventaglio sono usati per l’imaging del cervello.
L’elemento di rilevamento nel cuore di una gamma camera è un grande cristallo rettangolare di ioduro di sodio drogato con tallio: NaI (Tl). Il cristallo ha la capacità di fermare i raggi gamma in arrivo e convertire parte dell’energia depositata in scintillazioni.
Dietro il cristallo, una serie di piccoli fotomoltiplicatori converte i fotoni di luce in segnali elettrici. Dai colpi in una serie di fotomoltiplicatori, si può determinare l’energia dei raggi gamma in arrivo così come la posizione approssimativa dei loro impatti sul cristallo. I raggi gamma le cui energie non rientrano in un certo intervallo dell’energia del campione radioattivo (una finestra spettroscopica) vengono scartati, e non contribuiscono all’immagine finale.
La gamma camera è posizionata in modo tale da assicurare che selezioni i fotoni gamma emessi dall’organo sotto diagnostica.

Un gamma imager basato su srmi-conduttori
Le prestazioni delle gamma-camere per scintigrafia e PET dovrebbero beneficiare dei grandi progressi fatti recentemente nelle tecniche di rilevamento. Per esempio, un team di fisici del CEA ha proposto nel 2015 un gamma imager basato sul semiconduttore CdZnTe (Cadmio-Zinc-Telluride), molto più preciso nella misurazione dell’energia gamma e della posizione.
Clés CEA N°200

La qualità delle immagini dipende dalla precisione della ricostruzione. La rilevazione convenzionale con fotomoltiplicatori associati a scintillatori sarà gradualmente sostituita da sistemi di rilevazione più precisi. Per esempio la precisione della posizione degli impatti gamma può migliorare da 3 mm a 0,3 mm con imager basati su semiconduttori.
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