Detecția razelor gamma și reconstituirea liniei de zbor a acestora

Camera gamma cu colimatoare paralele
Principiu de detecție gamma cu ajutorul unui colimator cu canale paralele. Numai razele gamma care se propagă de-a lungul axei canalelor ajung la scintilator, unde își depun energia, generând un scurt flash de lumină. Scintilația este detectată de o serie de fotomultiplicatori care privesc în partea din spate a scintilatorului. Fotomultiplicatorul convertește impulsul luminos într-un semnal electronic care este amplificat de sistemul electronic al camerei. Din semnalele primite de fotomultiplicatori, se evaluează poziția aproximativă a impactului și energia gamma. Inserția prezintă o cameră gamma îndreptată spre pieptul unui pacient, probabil pentru o scanare cardiacă.
D.Steyaert/IN2P3

Emisia unei singure raze gamma este un fenomen nuclear la scară foarte mică. Rolul capului camerei gamma este de a amplifica această radiație microscopică într-un semnal electric care poate fi detectat și măsurat. Exploatând un număr mare de citiri ale acestor semnale electrice, se poate determina harta nucleelor radioactive responsabile de emisia de raze gamma.
Capul de detecție al camerei gamma constă din:
– un colimator
– un cristal scintilator
– o matrice de tuburi fotomultiplicatoare
– un sistem electronic pentru detectarea și măsurarea energiilor și impacturilor gamma

Cameră gamma echipată cu un colimator cu orificiu în formă de stenopică
Pentru scanările tiroidiene se folosesc camere gamma echipate cu un colimator cu orificiu în formă de stenopică, cunoscute și sub numele de ” stenopéic „. Pentru o glandă mică precum tiroida, acest tip de colimator este adecvat. Vârful camerei este îndreptat spre gâtul pacientului. Vor fi înregistrate numai razele gamma care trec prin gaura de ac, deci care provin din zona tiroidiană.
D.Steyaert/IN2P3

Colimatorul este o placă groasă de plumb sau tungsten, ciuruit cu un număr mare de canale paralele foarte subțiri. Razele gamma care pot trece prin el sunt cele a căror direcție este perpendiculară pe suprafața plăcii de plumb și a cristalului scintilant. Axele canalelor sunt orientate spre partea corpului examinată, iar plumbul sau tungstenul blochează toți fotonii gamma care se deplasează sub un unghi oblic. Alte colimatoare pot fi proiectate folosind tehnici diferite: un colimator cu orificiu în formă de vârf de ac este utilizat pentru scanările scintigrafice ale tiroidei, în timp ce colimatoarele în formă de evantai sunt utilizate pentru imagistica creierului.
Elementul de detecție din inima unei camere gamma este un cristal dreptunghiular mare de iodură de sodiu dopat cu taliu: NaI (Tl). Cristalul are capacitatea de a opri razele gamma primite și de a converti o parte din energia depusă în scintilații.
În spatele cristalului, o matrice de mici fotomultiplicatori convertește fotonii de lumină în semnale electrice. Din loviturile dintr-un set de fotomultiplicatori, se poate determina energia razelor gamma primite, precum și poziția aproximativă a impactului lor asupra cristalului. Razele gamma ale căror energii nu se încadrează într-un anumit interval de energie a probei radioactive (o fereastră spectroscopică) sunt eliminate și nu contribuie la imaginea finală.
Camera gamma este poziționată în așa fel încât să se asigure că selectează fotonii gamma care sunt emiși de organul supus diagnosticării.

Un aparat de imagistică gamma bazat pe srmi-conductori
Performanțele camerelor gamma de scintigrafie și PET ar trebui să beneficieze de progresele majore realizate recent în tehnicile de detecție. De exemplu, o echipă de fizicieni de la CEA a propus în 2015 un gamma imager bazat pe semiconductor CdZnTe (Cadmium-Zinc-Telluride), mult mai precis în măsurarea energiei gamma și a poziției.
Clés CEA N°200

Calitatea imaginilor depinde de acuratețea reconstrucției. Detecția convențională cu scintilatori asociați cu fotomultiplicatori va fi înlocuită treptat cu sisteme de detecție mai precise…De exemplu, precizia poziției impacturilor gamma poate fi îmbunătățită de la 3 mm la 0,3 mm cu ajutorul imaginatoarelor pe bază de semiconductori.
Acces la pagina în limba franceză.

.