Opsporen van gammastralen en reconstrueren van hun vluchtlijn

Gamma-camera met parallelle collimatoren
Principe van gammadetectie met behulp van een collimator met parallelle kanalen. Alleen gamma’s die zich voortplanten langs de as van het kanaal bereiken de scintillator, waar zij hun energie afgeven en een korte lichtflits genereren. De scintillatie wordt gedetecteerd door een reeks fotomultiplicatoren die naar de achterzijde van de scintillator kijken. De fotomultiplicator zet de lichtimpuls om in een elektronisch signaal dat door de elektronica van de camera wordt versterkt. Uit de door de fotomultiplicatoren ontvangen signalen worden bij benadering de plaats van de inslag en de gamma-energie berekend. Het inzetstuk toont een gammacamera die op de borstkas van een patiënt is gericht, waarschijnlijk voor een hartscan.
D.Steyaert/IN2P3

De emissie van een enkele gammastraal is een zeer kleinschalig nucleair verschijnsel. Het is de rol van de gamma-camera kop om deze microscopische straling te versterken in een elektrisch signaal dat kan worden gedetecteerd en gemeten. Door een groot aantal aflezingen van deze elektrische signalen te benutten, kan men de kaart bepalen van de radioactieve kernen die verantwoordelijk zijn voor de emissie van gammastralen.
De gamma-camera detectiekop bestaat uit:
– een collimator
– een scintillatiekristal
– een array van fotomultiplicatorbuizen
– een elektronisch systeem voor de detectie en meting van gamma-energieën en inslagen

Gammacamera uitgerust met een pinhole collimator
Voor schildklierscans worden gamma’s gebruikt die zijn uitgerust met een pinhole collimator, ook wel ” sténopéic ” genoemd. Voor een kleine klier zoals de schildklier is dit type collimatie geschikt. De punt van de camera is gericht op de hals van de patiënt. Alleen de gammastralen die door het gaatje gaan en dus afkomstig zijn van de schildklierzone, worden geregistreerd.
D.Steyaert/IN2P3

De collimator is een dikke plaat lood of wolfraam doorboord met een groot aantal zeer dunne parallelle kanaaltjes. De gammastralen die erdoor kunnen, zijn die waarvan de richting loodrecht staat op het oppervlak van de loden plaat en het scintillatiekristal. De assen van de kanalen wijzen naar het te onderzoeken lichaamsdeel en het lood of wolfraam houdt alle gammafotonen tegen die onder een schuine hoek bewegen. Andere collimatoren kunnen worden ontworpen met behulp van verschillende technieken: een pinhole collimator wordt gebruikt voor scintigrafie van de schildklier, terwijl waaiervormige collimatoren worden gebruikt voor beeldvorming van de hersenen.
Het detectie-element in het hart van een gammacamera is een groot rechthoekig kristal van natriumjodide, gedoopt met thallium: NaI (Tl). Het kristal is in staat inkomende gammastralen tegen te houden en een deel van de afgegeven energie om te zetten in scintillaties.
Achter het kristal zet een reeks kleine fotomultiplicatoren fotonen van licht om in elektrische signalen. Uit de treffers in een reeks fotomultipliers kan men de energie van de binnenkomende gammastralen bepalen, alsmede bij benadering de plaats van hun inslag op het kristal. De gammastralen waarvan de energie niet binnen een bepaald bereik van de energie van het radioactieve monster valt (een spectroscopisch venster) worden buiten beschouwing gelaten, en dragen niet bij tot het uiteindelijke beeld.
De gammacamera wordt zo geplaatst dat hij de gammafotonen selecteert die door het te diagnosticeren orgaan worden uitgezonden.

Een gamma-imager op basis van srmi-geleiders
De prestaties van scintigrafie- en PET gammacamera’s moeten profiteren van de grote vooruitgang die onlangs is geboekt op het gebied van detectietechnieken. Zo heeft een team van CEA-fysici in 2015 een gamma-imager voorgesteld op basis van CdZnTe-halfgeleiders (cadmium-zink-telluride), die veel nauwkeuriger zijn in het meten van gamma-energie en -positie.
Clés CEA N°200

De beeldkwaliteit hangt af van de nauwkeurigheid van de reconstructie. De conventionele detectie met scintillatoren en fotomultiplicatoren zal geleidelijk worden vervangen door nauwkeurigere detectiesystemen. De nauwkeurigheid van de positie van gamma-inslagen kan bijvoorbeeld worden verbeterd van 3 mm tot 0,3 mm met imagers op basis van halfgeleiders.
Toegang tot pagina in het frans.