Detekcja promieni gamma i rekonstrukcja ich linii lotu

Gamma-kamera z równoległymi kolimatorami
Zasada detekcji promieniowania gamma przy użyciu kolimatora z równoległymi kanałami. Tylko gamma rozchodzące się wzdłuż osi kanału docierają do scyntylatora, gdzie deponują swoją energię, generując krótki błysk światła. Scyntylacja jest wykrywana przez układ fotopowielaczy umieszczonych z tyłu scyntylatora. Fotopowielacz przetwarza impuls świetlny na sygnał elektroniczny, który jest wzmacniany przez elektronikę kamery. Na podstawie sygnałów odebranych przez fotopowielacze określa się przybliżoną pozycję uderzenia i energię gamma. Wstawka przedstawia gamma kamerę skierowaną na klatkę piersiową pacjenta, prawdopodobnie w celu wykonania skanu serca.
D.Steyaert/IN2P3

Emisja pojedynczego promienia gamma jest zjawiskiem jądrowym o bardzo małej skali. Zadaniem głowicy gamma-kamery jest wzmocnienie tego mikroskopijnego promieniowania do postaci sygnału elektrycznego, który może być wykryty i zmierzony. Wykorzystując dużą liczbę odczytów tych sygnałów elektrycznych, można określić mapę jąder promieniotwórczych odpowiedzialnych za emisję promieni gamma.
Głowica detekcyjna gamma-kamery składa się z:
– kolimatora
– kryształu scyntylacyjnego
– matrycy lamp fotopowielających
– układu elektronicznego do detekcji i pomiaru energii promieniowania gamma oraz uderzeń

Gamma kamera wyposażona w kolimator pinhole
Do prześwietleń tarczycy stosowane są gamma kamery wyposażone w kolimator pinhole, zwane również ” sténopéic „. Dla małego gruczołu, jakim jest tarczyca, ten typ kolimacji jest odpowiedni. Końcówka kamery jest skierowana w kierunku szyi pacjenta. Rejestrowane są tylko promienie gamma przechodzące przez otwór w szpilce, a więc pochodzące ze strefy tarczycy.
D.Steyaert/IN2P3

Kolimator jest grubą płytą z ołowiu lub wolframu pokrytą dużą liczbą bardzo cienkich równoległych kanałów. Promienie gamma, które mogą przez niego przejść, to te, których kierunek jest prostopadły do powierzchni płytki ołowianej i kryształu scyntylacyjnego. Osie kanałów skierowane są w kierunku badanej części ciała, a ołów lub wolfram zatrzymuje wszystkie fotony gamma podróżujące pod skośnym kątem. Inne kolimatory mogą być projektowane przy użyciu różnych technik: kolimator otworkowy jest stosowany w skanach scyntygrafii tarczycy, natomiast kolimatory w kształcie wachlarza są używane do obrazowania mózgu.
Elementem detekcyjnym w sercu kamery gamma jest duży prostokątny kryształ jodku sodu z domieszką talu: NaI (Tl). Kryształ ten ma zdolność zatrzymywania przychodzących promieni gamma i przekształcania części zdeponowanej energii w scyntylacje.
Za kryształem układ małych fotopowielaczy przekształca fotony światła w sygnały elektryczne. Na podstawie trafień w zestaw fotopowielaczy można określić energię przychodzących promieni gamma, jak również przybliżone położenie ich uderzeń w kryształ. Promienie gamma, których energie nie mieszczą się w pewnym zakresie energii próbki radioaktywnej (okno spektroskopowe) są odrzucane i nie wnoszą nic do końcowego obrazu.
Kamera gamma jest ustawiona w taki sposób, aby zapewnić selekcję fotonów gamma emitowanych przez diagnozowany narząd.

Gamma imager oparty na przewodnikach srmi
Wydajność gamma-kamer do scyntygrafii i PET powinna skorzystać z dużego postępu, jaki dokonał się ostatnio w technikach detekcji. Na przykład zespół fizyków CEA zaproponował w 2015 r. gamma imager oparty na półprzewodniku CdZnTe (Cadmium-Zinc-Telluride), znacznie dokładniejszy w pomiarze energii gamma i pozycji.
Clés CEA N°200

Jakość obrazów zależy od dokładności rekonstrukcji. Konwencjonalna detekcja za pomocą scyntylatorów związanych z fotopowielaczami będzie stopniowo zastępowana przez dokładniejsze systemy detekcji. Na przykład, dokładność pozycji uderzeń gamma może poprawić się z 3 mm do 0,3 mm dzięki zastosowaniu półprzewodnikowych przetworników bazowych.
Dostęp do strony w języku francuskim.

.