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26/06/09
DETECCIÓN DE LA
RADIACIÓN E
INSTRUMENTACIÓN
DETECCIÓN DE LA RADIACIÓN E INSTRUMENTACIÓN
DETECTORES Y MEDIDORES DE LA RADIACIÓN
TIPOS DE DETECTORES:
Detectores de centelleo.
Detectores de ionización gaseosa.
Detectores de película fotográfica.
Detectores de termoluminiscencia.
Detectores de semiconductores.
Detectores de neutrones.
TIPOS DE DETECTORES
Detectores de centelleo:
Sólidos - NaI [Tl].
Líquidos.
Detectores de ionización gaseosa:
Contadores Geiger-Muller.
Contadores proporcionales.
Cámaras de ionización.
LOS DETECTORES SEGÚN EFECTOS PROVOCADOS POR LA RADIACIÓN
Provocan ionización (Conductores eléctricos).
Gas → Detectores de ionización.
Sólido → Detectores de semiconductores.
Fluorescencia de algunas sustancias.
Detectores de centelleo.
Detectan el velado de películas fotográficas.
Detectores fotográficos.
CÁMARA DE IONIZACIÓN
Concepto: Cámara con gas Electrodos (+) y (-)
Radiación: Ionización de gas Iones (+) y (–) Corriente eléctrica
CÁMARA DE IONIZACIÓN
TIPOS DE CÁMARAS DE IONIZACIÓN
Según la diferencia de potencial:
Cámara de ionización. Contador proporcional. Contador de Geiger-Muller.
CÁMARA DE IONIZACIÓN
CÁMARA DE IONIZACIÓN
CÁMARAS DE IONIZACIÓN
De bajo voltaje
No generan ionización 2ª
Amperímetro: medida exacta producida
CÁMARA DE IONIZACIÓN
CÁMARAS DE IONIZACIÓN BÁSICAS
Ejemplos:
Medidores de inspección tipo “Cutie pie”
Dosímetros de bolsillo (algunos)
Calibradores de dosis de los radionúclidos
Expresión en Bq y/o S.I. en Ci, mCi y
Ci
MEDIDOR DE RADIACTIVIDAD “CUTIE PIE”
CONTADOR PROPORCIONAL
Alto voltaje
Llegan al electrodo:
Iones 1º y 2º Alta corriente eléctrica
CÁMARA DE IONIZACIÓN
CONTADORES PROPORCIONALES
Se principalmente con cámara de ionización básica → el voltaje aplicado en los electrodos en los CP.
Amplificación gaseosa → el voltaje produce ↑ ionizaciones 2ª.
Gas inerte: He o Ar. No uso en Medicina Molecular (Nuclear). Uso → detección de partículas y .
CÁMARA DE IONIZACIÓN
CONTADORES GEIGER-MULLER
Voltaje aproximado 8OO V Alta ionización 2º → ↑↑ corriente Alta ionización 1º → pierde
proporcionalidad con la
intensidad ↑↑ sensibles en la detección
CONTADOR GEIGER-MULLER
CONTADOR GEIGER-MULLER
CONTADOR DE GEIGER-MULLER
↑↑ voltaje Avalancha de ionizaciones 2ª → gas
completamente ionizado Detecta sucesos individuales, pero no su E ↑ tiempo muerto No útiles si ↑↑ radiactividad Utiles para detectar contaminación por
radiación
CONTADOR GEIGER-MULLER
CONTADOR GEIGER-MULLER
DETECTORES DE SEMICONDUCTORES
Se basan en efectos iónicos de radiación γ
Usa medio sólido (Cristales de Ge/Li) Cristal se ioniza → absorbe radiación → señal
eléctrica Aplicación clínica limitada Desventajas:
Cristales pequeños ↓ sensibilidad Requieren N liquido (↓ Tº para funcionar)
DETECTORES DE SEMICONDUCTORES
DETECTORES DE SEMICONDUCTORES
DETECTORES DE CENTELLEO
Cámaras de ionización:
NO sensibles para rayos X y γ Baja “Potencia de frenado” del gas Mejor → DETECTORES DE CENTELLEO
DETECTORES DE CENTELLEO
DETECTORES DE CENTELLEO
Cristales de NaI [Tl] Sistemas de imagen de fotón único Alta “Potencia de frenado” para
detectar rayos γ Inconvenientes:
Fragilidad ↑ hidroscópicos
DETECTORES DE CENTELLEO
DETECTORES DE CENTELLEO
Ventajas: Baratos, tamaño y forma. Adecuada potencia de frenado en rango de
medicina nuclear en aplicación de fotón único. + eficientes para detectar rayos X y γ. Por ser sólido, es más eficiente para detectar la
radiación de los gases, porque su densidad determina que exista más materia que ionizar.
Tienen tiempo muerto que los detectores de ionización gaseosa.
ESQUEMA DE UNA CÁMARA DE GAMMAGRAFÍA
DETECTORES DE CENTELLEO
Rayos γ
Rayos X E e- de valencia (efecto fotoeléctrico y Compton)
Emisión de fotones (Cristal)
e- a las bandas de conducción
DETECTORES DE CENTELLEO Y COMPONENTES DE LA
GAMMACÁMARAProcesos de detección → interacción de fotones con cátodos del TFM
E γ Fotones
Cátodo Anodo
Corriente eléctrica TMF (Aquí los fotones se
convierten en E eléctrica
Analizador de imagen gammagráfica)
pulsos eléctricos
ACTIVÍMETRO O CALIBRADOR DE DOSIS
Es “básico”.
“Cámara de ionización en forma de
pozo”.
Permite conocer la actividad de un
trazador y calcular la dosis que se
administrará al paciente.
ESQUEMA DE LOS COMPONENTES DE UN ACTIVÍMETRO
CÁMARA DE ACTIVACIÓN EN FORMA DE POZO
La “actividad del material” se mide en términos de corriente de ionización producida por la radiación al interaccionar con el gas que contiene la cámara
La “corriente de ionización” se convierte en una señal de voltaje que se expresa en unidades de actividad: Bq o Ci
ACTIVÍMETRO
ACTIVÍMETRO
GAMMACÁMARA O CÁMARA DE ANGER Detecta radiación γ emitida. Colimador: absorbe fotones que están
fuera del eje. “Fotones buenos”:
1º, no dispersos. Se originan en el objeto. Trayectoria paralela al eje del campo visual
del colimador. “Fotones malos”:
Son los del fondo o dispersos (no siguen el eje).
e- Compton tienen poca energía.
COMPONENTES DE LA GAMMACÁMARA
Cristal de centelleo. Fotocátodo y TFM (Tubos
fotomultiplicadores). Amplificadores. Analizador de pulsos eléctricos. Circuito de posicionamiento. Equipo – Procesado informático. Monitor – Imagen.
COMPONENTES DE LA GAMMACÁMARA
GAMMACÁMARA
GAMMACÁMARA
COLIMADORES
Colimar un haz, es limitar el ángulo en el
que se recibe la radiación desde la fuente,
para obtener un haz paralelo.
Disco con perforaciones y septos (tabiques)
Propósito → definir la dirección de la trayectoria de
los rayos γ.
TIPOS DE COLIMADORES
Clasificación según:
E de radiación filtrada Sensibilidad/Resolución Disposición de sus orificios
COLIMADORES SEGÚN LA ENERGÍA DE LOS FOTONES FILTRADOS
Según la E de los fotones filtrados: Alta E → filtran fotones 300 KeV (I-131) Media E → fotones entre 200 y 300 KeV (Ga-
67) Baja E → fotones 200 KeV (Tv-99m)
La radica en el espesor de los septos
COLIMADORES SEGÚN SU SENSIBILIDAD Y RESOLUCIÓN
Colimadores de ↑ S/↓ R Colimadores de ↓ S/↑ R Colimadores de S y R medios
Sensibilidad = 1/Resolución (S=1/R) A tamaño (S) = Resolución Si perforaciones de diámetro (S)=
Resolución
Colimadores de alta S/baja R Adquisición rápida pero sin calidad Estudios dinámicos Pacientes en movimiento
Colimadores de baja S/alta R Requieren + tiempo Imagen de mejor calidad Estudios estáticos Pacientes colaboradores
Colimadores de S y R medios Los + utilizados en la práctica
COLIMADORES SEGÚN LA DISPOSICIÓN DE SUS ORIFICIOS
Por su diseño:
De perforaciones paralelas De perforaciones divergentes De perforaciones convergentes De orificio puntiforme. Estenopeico.
“Pinhole”
COLIMADOR DE ORIFICIOS PARALELOS
Múltiples perforaciones paralelas
No modifica las proporciones de la imagen → porque el tamaño de la imagen no se afecta por la distancia entre el colimador y la fuente
No hay pérdida de resolución
COLIMADOR DIVERGENTE
Orificios divergen hacia afuera Obtención de imagen de un área
corporal más amplia → produce imagen reducida del objeto
↑ el campo de visión entre más lejos esté el objeto del colimador
Hay pérdida de resolución
COLIMADOR DE ORIFICIOS DIVERGENTES
IMAGEN
CRISTAL
CAMPO VISUAL
OBJETO
COLIMADOR CONVERGENTE
Orificios convergen hacia adentro ↓ campo de visión cuanto más lejos esté el objeto
del colimador Produce imagen aumentada del objeto → hay
pérdida de resolución espacial Amplia geométricamente la imagen + en medicina nuclear pediátrica SPECT → colimadores de “has de abanico” y de
“haz cónico” → ↑ S sin pérdida posterior de resolución espacial
COLIMADOR DE ORIFICIOS CONVERGENTES
CRISTALIMAGEN
CAMPO VISUAL
OBJETO
PRINCIPAL INCONVENIENTE DE COLIMADORES DIVERGENTES Y
CONVERGENTES
Es la DISTORSION de la imagen, que se debe a que cada porción del órgano de interés se amplía o se reduce en distinta medida, en función de la distancia entre la localización respectiva y el colimador.
COLIMADOR DE ORIFICIO PUNTIFORME. “PINHOLE”
Forma de cono con diámetro mayor sobre el cristal
Tiene un solo orificio Imagen invertida Ventaja → amplia la imagen Principal aplicación → imagen de partes
pequeñas como tiroides, huesos de manos y pies; estructuras pequeñas en niños
COLIMADOR DE ORIFICIO PUNTIFORME
CRISTALIMAGEN
APERTURA
OBJETO
CAMPOVISUAL
Actualmente no se usan colimadores convergentes ni divergentes → porque las gammacámaras tienen amplio campo de visión
“CUENTAS”: son los fotones γ que por su trayectoria pasan realmente a formar parte del estudio
TIPOS DE GAMMACÁMARAS
Gammacámara simple Gammacámara de cuerpo entero Cámaras tomográficas
SPECT PET
GAMMACÁMARA SIMPLE
Cámara sobre un estativo Solo permite movimientos de
traslación verticales y de giro a la derecha e izquierda
Estudios planares, bidimensionales, localizados
GAMMACÁMARA SIMPLE
GAMMACÁMARA SIMPLE
GAMMACÁMARA DE CUERPO ENTERO
Permite movimientos de traslación horizontal de los cabezales o de la camilla
Se desplaza longitudinalmente sobre el paciente → puede realizar un barrido de todo el cuerpo
Indicación principal: rastreos corporales totales (RCT)
GAMMACÁMARA DE CUERPO ENTERO
GAMMACÁMARA DE CUERPO ENTERO
GAMMACÁMARA DE CUERPO ENTERO
CÁMARAS TOMOGRÁFICAS
Superan la superposición de estructuras que pueden ocultar una lesión
Imágenes corresponden a un plano o corte, a partir de la radiación emitida por el trazador
Tomografía Computarizada por Emisión
Variedades: SPECT PET
CÁMARAS TOMOGRÁFICAS
CÁMARA SPECT
Tomografía Computarizada por Emisión de Fotón Unico
Se basa en la detección de un único fotón procedente de la desintegración del radionúclido
La cámara gira alrededor del paciente y adquiere imágenes desde ángulos
Orbita de 360º y de 180º para la miocárdica
ESQUEMA DE LA SPECT
PIXEL
MOVIMIENTO YPARADA ANGULAR
CABEZAL DETECTOR
CÁMARA SPECT
CÁMARA SPECT
Equivale a la suma de varias gammagrafías simples
SPECT muticabezas para disminuir el tiempo de estudio
Principales aplicaciones: Cardiología Oncología Estudios de perfusión cerebral Casos de patología ósea; columna
vertebral
CÁMARA SPECT
CÁMARA PET
Tomografía por Emisión de Positrones (+)
Se basa en la detección de los do fotones de aniquilación
El detector es un cristal de centelleo de Bigermanato de Bismuto (BGO) o de nueva generación (GSO, BaF2, LSO)
Se obtiene imagen tomográfica al registrar muchos fenómenos de aniquilación
CÁMARA PET
No necesita colimadores, tienen buena resolución espacial
Ventajas: Dosis bajas del radiofármaco Exploración más corta (2ª) Radionúclidos emisores de positrones
son isótopos de elementos biológicos, permitiendo estudiar cualquier proceso fisiológico
C, N, O y F
CÁMARA PET
Flúordeoxiglucosa marcada (FDG), es el radiofármaco más utilizado
Inconveniente: Escasa disponibilidad por alto costo
Aplicaciones clínicas: Oncología Cardiología Neurología
EQUIPOS HÍBRIDOS
Incorporan en un solo dispositivo SPECT o PET con TC o RM
Objetivo: Combinar la imagen funcional y la
imagen anatómica Muy costoso
EQUIPO HÍBRIDO
GRACIAS