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Detectar raios gama e reconstruir a sua linha de voo

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Câmera gama com colimadores paralelos
Princípio da detecção gama usando um colimador com canais paralelos. Apenas a propagação gama ao longo do eixo do canal chega ao cintilador, onde depositam a sua energia, gerando um breve flash de luz. A cintilação é detectada por um conjunto de fotomultiplicadores que olham para a parte de trás do cintilador. O fotomultiplicador converte o pulso de luz em um sinal eletrônico que é amplificado pela eletrônica da câmera. A partir dos sinais recebidos pelos fotomultiplicadores, são avaliadas a posição aproximada do impacto e a energia gama. A inserção mostra uma câmera gama apontada para o peito de um paciente, provavelmente para um exame cardíaco.
D.Steyaert/IN2P3

A emissão de um único raio gama é um fenômeno nuclear de escala muito pequena. É o papel da cabeça da câmara gama para amplificar esta radiação microscópica em um sinal elétrico que pode ser detectado e medido. Explorando um grande número de leituras destes sinais elétricos, pode-se determinar o mapa dos núcleos radioativos responsáveis pela emissão de raios gama.
A cabeça de detecção de câmera gama consiste em:
– um colimador
– um cristal cintilante
– um conjunto de tubos fotomultiplicadores
– um sistema electrónico para detecção e medição de energias gama e impactos

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Câmara gama equipada com um colimador de buracos
Para as varreduras da tiróide são usadas câmaras gama equipadas com um colimador de buracos, também conhecido como “sténopéico”. Para uma glândula pequena como a tiróide, este tipo de colimação é apropriado. A ponta da câmera é direcionada para o pescoço do paciente. Somente a gama que passa pelo buraco do pino, portanto vindo da zona da tireóide, será gravada.
D.Steyaert/IN2P3

O colimador é uma placa grossa de chumbo ou tungstênio sulcada com um grande número de canais paralelos muito finos. Os raios gama que podem passar por ele são aqueles cuja direção é perpendicular à superfície da placa de chumbo e do cristal cintilante. Os eixos dos canais apontam para a parte do corpo sob exame, e o chumbo ou tungstênio pára todos os fótons gama viajando em um ângulo oblíquo. Outros colimadores podem ser projetados usando diferentes técnicas: um colimador de buraco é usado para cintilografia da tireóide, enquanto colimadores em forma de leque são usados para a imagem do cérebro.
O elemento de detecção no coração de uma câmera gama é um grande cristal retangular de iodeto de sódio dopado com tálio: NaI (Tl). O cristal tem a capacidade de parar a entrada de raios gama e converter parte da energia depositada em cintilações.
Atrás do cristal, um conjunto de pequenos fotomultiplicadores converte fótons de luz em sinais elétricos. A partir das batidas em um conjunto de fotomultiplicadores, pode-se determinar a energia dos raios gama que chegam, bem como a posição aproximada de seus impactos sobre o cristal. Os raios gama cujas energias não estão dentro de um determinado intervalo da energia da amostra radioativa (uma janela espectroscópica) são descartados, e não contribuem para a imagem final.
A câmara gama é posicionada de forma a garantir que selecciona os fotões gama emitidos pelo órgão sob diagnóstico.

Uma câmara gama baseada em srmi-condutores
As performances das câmaras gama scintigraphy e PET devem beneficiar dos grandes avanços recentes nas técnicas de detecção. Por exemplo, uma equipa de físicos da CEA propôs em 2015 um gerador de imagens gama baseado no semicondutor CdZnTe (Cadmium-Zinc-Telluride), muito mais preciso na medição de uma energia gama e posição.
Clés CEA N°200

A qualidade das imagens depende da precisão da reconstrução. A detecção convencional com cintiladores associados ao fotomultiplicador será gradualmente substituída por sistemas de detecção mais precisos… Por exemplo, a precisão da posição dos impactos gama pode melhorar de 3 mm para 0,3 mm com bases semicondutoras baseadas em imagens de base.
Acesso à página em francês.