2 Gammacámara
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Gammacámara La Gammacámara capta la radiación gamma desde el núcleo de los isótopos. Existen gammacámaras de uno, dos o tres cabezales. Se conoce como SPECT a la Tomografía por emisión de fotón único. Se puede adquirir la imagen mientras los cabezales dan la vuelta al paciente. En cada posición se adquiere una imagen y luego mediante las transformadas de Fourier se puede realizar una reconstrucción de una imagen. El cristal de centelleo básicamente lo que hace es tomar la radiación gamma, proveniente del paciente, y la transforma en luz. Por lo tanto el principio del funcionamiento de la Gammacámara es la excitación. Detector de Centelleo Principio de Luminiscencia: la Energía es absorbida por la materia y es emitida como luz, o radiación, de longitud de onda visible. Cuando la emisión ocurre mientras está excitado (o en 10 -8 seg, casi inmediatamente) el fenómeno se conoce como Fluorescencia. Si la emisión ocurre pasado un tiempo mayor (desde fracciones de segundo a varias horas) el fenómeno se denomina Fosforescencia. Condiciones de un detector de centelleo: Elevado número atómico (Z) del cristal: para poder producir efecto fotoeléctrico (que es cuando la radiación – gamma- entrega toda su energía como tal). En este caso es de interés el efecto fotoeléctrico ya que cuando cede toda su energía nos puede entregar la posición. Permite además de realizar el estudio, calibrar al equipo El cristal de Yoduro de Sodio activado con Talio [NaI(Tl)] debe tener una buena eficiencia de conversión de la energía absorbida en luz. El centellador debe ser transparente. De no serlo aumenta o disminuye la energía que se está detectando, lo cual produce alteraciones en los resultados de los est udios. El cuerpo del paciente es inoculado con un radiofármaco. El radiofármaco emite fotones gamma, los cuales chocan con el colimador (que colima la radiación), luego con el cristal (detecta la radiación) y luego llegan a los fotomultiplicadores. Finalmente se produce un pulso eléctrico que permite la reconstrucción de una imagen
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8/10/2019 2 Gammacámara
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Gammacámara
La Gammacámara capta la radiación gamma desde el núcleo de los isótopos. Existen gammacámaras de
uno, dos o tres cabezales.
Se conoce como SPECT a la Tomografía por emisión de fotón único. Se puede adquirir la imagen
mientras los cabezales dan la vuelta al paciente. En cada posición se adquiere una imagen y luego mediante las
transformadas de Fourier se puede realizar una reconstrucción de una imagen.
El cristal de centelleo básicamente lo que hace es tomar la radiación gamma, proveniente del paciente, y
la transforma en luz. Por lo tanto el principio del funcionamiento de la Gammacámara es la excitación.
Detector de Centelleo
Principio de Luminiscencia: la Energía es absorbida por la materia y es emitida como luz, o radiación, de
longitud de onda visible. Cuando la emisión ocurre mientras está excitado (o en 10 -8 seg, casi inmediatamente)
el fenómeno se conoce como Fluorescencia. Si la emisión ocurre pasado un tiempo mayor (desde fracciones de
segundo a varias horas) el fenómeno se denomina Fosforescencia.
Condiciones de un detector de centelleo:
Elevado número atómico (Z) del cristal: para poder producir efecto fotoeléctrico (que es cuando la
radiación – gamma- entrega toda su energía como tal). En este caso es de interés el efecto fotoeléctrico
ya que cuando cede toda su energía nos puede entregar la posición. Permite además de realizar el
estudio, calibrar al equipo
El cristal de Yoduro de Sodio activado con Talio [NaI(Tl)] debe tener una buena eficiencia de conversión
de la energía absorbida en luz.
El centellador debe ser transparente. De no serlo aumenta o disminuye la energía que se está
detectando, lo cual produce alteraciones en los resultados de los estudios.
El cuerpo del paciente es inoculado con un radiofármaco.
El radiofármaco emite fotones gamma, los cuales chocan
con el colimador (que colima la radiación), luego con el
cristal (detecta la radiación) y luego llegan a los
fotomultiplicadores. Finalmente se produce un pulsoeléctrico que permite la reconstrucción de una imagen
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El centellador no debe causar fosforescencia. Es decir que no debe emitir luz luego de transcurrido un
tiempo
El color del centelleo debe ser compatible con la sensibilidad del tubo fotomultiplicador.
Componentes de un contador básico de centelleo:
Cristal de Centelleo: convierte la energía (rayos gamma) en luz. El cristal cuando convierte la energía
produce una longitud de onda menor a la luz visible y por lo tanto no alcanzaría a llegar al fotocátodo.
Para solucionar esta situación al cristal de Yoduro de Sodio (NaI) se le introducen impurezas de Talio queaumentan la energía y así poder hacer llegar la luz al fotocátodo. Por cada 10 fotones se emite 1
electrón.
Tubo Fotomultiplicador (PMT): convierte la luz del cristal en un pulso eléctrico. La excitación llega al
fotocátodo (película delgada de Cesio-Antimonio, que permite que se desprendan electrones
fácilmente), los electrones emitidos pasan a los dínodos que (por medio de diferencia de potencial)
aumenta la salida de los electrones (a mayor diferencia de potencial/voltaje, mayor será el pulso
eléctrico que saldrá al final).
Fuente de alto voltaje para el PMT: para acelerar los electrones
Preamplificador y Amplificador: amplifican (aumento del tamaño) del pulso
Analizador de Altura de Pulsos (PHA): permite medir la altura del pulso. Ya que la altura es proporcional
a la energía depositada, el PHA permite seleccionar el rango de energías gamma deseado.
El rayo gamma proveniente del paciente llega al
cristal, se produce fluorescencia y llega al
fotomultiplicador (llega al cátodo, pasa por los
dínodos y sale por el ánodo). Luego sale por el
preamplificador , el cual arregla la señal para que
sea amplificador. El amplificador realiza un
ajuste de ganancia.
La onda debe caer dentro de la ventana para
que pueda detectarse. Luego el analizador de
altura de pulso (PHA) transforma la señal en un
pulso para que sea detectado en la
gammacámara
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Escalímetro y Reloj: para poder contar el número de rayos gamma detectados que caen dentro de la
ventana del PHA
Diagrama de un tubo fotomultiplicador (PMT).
Llega el pulso del cristal de NaI(Tl) al cátodo. De 10
fotones que impactan el cátodo (de Cesio-
Antimonio) se desprende 1 electrón.
Si por ejemplo, se desprende un electrón del
cátodo para que choque en D1 con una energía tal
que hace que se desprendan 4 electrones, luego se
desprenderán 8, 16, 32, etc. y así sucesivamente
(lo cual se nota en el engrosamiento en la
dirección de los electrones de un dinodo a otro).
D1-D8 son los dinodos de este PMT. Una red deresistencias divide el alto voltaje, de modo tal que
el voltaje más alto se aplica al ánodo, el segundo
más alto al dinodo D8, y así sucesivamente; siendo
el voltaje más bajo aplicado al cátodo y el segundo
más bajo al dinodo D1.
Se aplica un mayor voltaje para que los electrones
puedan chocar con mayor fuerza y desprender así
un mayor número de electrones en el dinodo
siguiente. El objetivo es finalmente producir un
pulso.
Este es un pulso que corresponde al Tecnecio, con
una ventana del 20% (por lo tanto el discriminador se
configura entre 1.54 y 1.26 el 20% de 140 es 28, lo
cual se divide en 2 y resulta en 14. Este 14 se le suma
a 140=154 y también se le resta a 140=126). Es por
esto que la ventana está abierta entre estos
parámetros.
Si aumenta el voltaje de los dinodos resulta en que el
pulso se saldrá de la ventana y entonces esta ventana
deberá correrse (subirse) para poder captar el pulso,
sin embargo estaremos fuera de la zona de energía
del Tecnecio y por lo tanto la imagen resultante no
sirve y no permite el objetivo del examen.
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Espectro de energía que muestra el número de pulsos en función de la altura del mismo (energía). El espectro deenergía está formado por un fotopico, que se centra sobre la energía del rayo gamma del isótopo, y pulsos de
energía menor de la radiación dispersa. También se muestra una ventana típica que abarca al fotopico.
Esta configuración correcta de la ventana del pulso del detector de centelleo entrega un espectro (Espectro del
Tecnecio). La zona gris es la ventana configurada (que corresponde solamente a efecto Fotoeléctrico), mientras
más angosto sea el peak mejor será la resolución (menor es la distancia con la que se pueden distinguir dos
puntos como tales). El resto del espectro (zona blanca hacia la izquierda del peak) es efecto Compton
(dispersión). El peak es la zona que tiene mayor número de cuentas.
Detector de centelleo configurado correctamente
para contar 140 keV con una altura de pulso entre el
nivel inferior y superior del PHA de la ventana de 20%(126-154 keV).
Mediante el aumento, ya sea del alto voltaje o de la ganancia delamplificador, el pulso del rayo gamma de 140 keV se agranda y no se
encuentra dentro de la ventana PHA y, por lo tanto, no podrá contarse.
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Trazado del número de pulsos en relación con la altura de pulsos para el mismo radioisótopo del gráfico
anterior, luego de que se aumentó la ganancia del amplificador o el alto voltaje. La ventana ahora ya no está
centrada en el fotopico, sino que incluye una cantidad significativa de radiación dispersa. Debido a esto se
obtiene una imagen sumamente borrosa en la que no será posible distinguir algún detalle importante para laexploración.
Se aumentaron los niveles de la ventana para centrarla nuevamente sobre el fotopico. En la imagen A se pueden
ver los fotomultiplicadores marcados (está centrado bien y con la energía correspondiente).
Los niveles de la ventana del PHA se han aumentado para
centrar nuevamente el pulso en la ventana. Sin embargo
los niveles de la ventana son bastante más elevados y ya
no se encuentran en relación directa con la energía del
rayo gamma.
Es decir se puede medir el peak pero nos estamos
corriendo hacia la derecha y por lo tanto se pierde
resolución ya que el área bajo la curva será ahora mucho
más grande.
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En B se tiene una imagen adquirida de Tecnecio configurada con otra energía (como la del Yodo) y entrega otra
imagen, en la cual casi no se detectan cuentas (a veces no se ven)
Mala calibración energética: una ventana del 20% hace que se vea homogéneo (“ la calibración de la energía
está desplazada”).
Se puede utilizar una ventana de un 5% para obtener una resolución muy alta, sin embargo el examen
demoraría mucho más tiempo en realizarse (ej: dos días). Por lo tanto es necesario realizar un equilibrio:
mientras más ancha la ventana existe mayor sensibilidad pero menor resolución. El equilibrio corresponde a la
ventana de un 20%.
Espectro de energía que muestra la
ventana del PHA con el nivel inferior,
el nivel superior y el ancho de la
ventana indicado.
El espectro siempre debe estar
centrado correctamente dentro de la
ventana y el fotopeak se encuentre
al medio.
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Componentes de una Gammacámara
a)
Detector
Está formado por:
o
Colimador
o
Cristal de NaI (Tl)
o
Tubos fotomultiplicadores (PMT), pueden ser 37, 61 ó 91. Mientras mayor es el número mejor
es la resolución
o Preamplificadores: preparan la señal para que luego sea amplificada
Colimador
o
Coliman la radiación gamma que proviene del paciente, dejan pasar solamente la que se dirigedirectamente hacia el detector de NaI(Tl)
o Tipos de colimadores
Detector o cabezal
Camilla
Computador de adquisición (se puede ver en la imagen)
Computador de procesado (no puede verse en la imagen)
Paralelo
Convergente
Divergente
Pin-hole
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Un colimador de alta energía para yodo (I131), alta resolución y un colimador Pin-hole. El colimador pin-
hole sirve tanto para el Yodo como para el Tecnecio y su particularidad es la capacidad para magnificar
estructuras pequeñas (tiroides, necrosis avascular de la pelvis o de la mano).
Cristal de Yoduro de Sodio activado con Talio [NaI(Tl)]
o
El cristal es un cilindro plano
o
Determina el área del paciente que puede ser incluida (se tendrá una zona central y otra
periférica)
o Puede ser de 300 (cámara de campo pequeño), 400 (cámara de campo grande) y 500 mm
(cámara de campo rectangular)
o
Pueden ser redondos, cuadrados o hexagonales.
o
Espesor: desde 3,2 mm a 12,7 mm. Uso clínico: 9,5 mm.
Mientras más delgado sea el cristal entregará una mejor resolución pero la sensibilidad
disminuye (para energías mayores a 140 KeV), si el cristal es muy delgado permite que la
radiación lo atraviese con mayor facilidad.
o Densidad: 3,7 gr por cm-3. Presenta un buen coeficiente de absorción
o Cuando la radiación gamma es absorbida en un cristal de NaI(Tl), los electrones puestos en
movimiento luego de las interacciones primarias pierden rápidamente su energía cinética
excitando los átomos del cristal de NaI
o
Las radiaciones de desexcitación de estos átomos son de una longitud de onda menor que la luz
visible, de ahí la necesidad de introducir en la malla de cristal una impureza de Talio a razón de
0,1 a 0,4 moles por ml.
o
Los átomos de Tl son a su vez excitados y esta ganancia de energía es liberada como emisión de
fotones luminiscentes.
o
Los fotones luminiscentes son emitidos a una energía de 3 eV, o una longitud de onda de 4200
Angström, y tiene coloración azul violeta. Sin embargo no toda la energía se transforma en luzsino que sólo el 10%, el resto de la energía se disipa como calor
o
Constante de tiempo: tiempo medio que separa el momento en que la radiación es absorbida y
la cintilación es emitida
o
La estructura atómica del cristal de NaI(Tl) determina lo que se conoce como cintilación
intrínseca
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o
Brevedad de la constante de tiempo: condición necesaria para que 2 fotones absorbidos
sucesivamente en un corto espacio de tiempo sean detectados
Cte tiempo NaI(Tl): 0,25µseg
Cte tiempo Geiger-Müller: 10-4 seg = 10000 µseg
o La colección y transmisión de la luz hasta el fotocátodo es dependiente de la preparación del
cristal.o
El NaI(Tl) es altamente Higroscópico, si se expone a una atmósfera húmeda muestra una
coloración amarilla en su superficie; posiblemente debido al Yodo libre
o
Los cristales usados como detectores deben ser transparentes y liberados de coloración, por lo
tanto deben prepararse en ambientes libres de humedad y mantenerlos así durante toda su vida
como detector
o
El cristal al detectar radiación gamma y emite luz (y como está activado con Talio aumenta la
longitud de onda) y llega al cátodo. En el cátodo se desprende 1 electrón cada 10 fotones. El
electrón será acelerado en los dinodos. Es muy importante que el cristal esté bien acoplado al
fotocátodo (y no haya nada entre medio) para que la transmisión de la luz sea correcta. Algunos
fabricantes utilizan un spray para generar al cátodo, lo cual permite una película muy adosada al
cristal pero es una solución considerablemente costosa ($). Otra solución es que estén pegados
como una superficie rugosa, que permite mejor transmisión, unidos por plexiglás. o El cristal está envuelto en su contenedor de Al de <1mm de espesor (0,4mm), que lo protege de
la luz ambiente (para que no aumente la longitud), lo que es muy importante ya que una
pequeña cantidad de luz que llega al fotocátodo a través del cristal produciría un nivel de ruido
extremadamente alto.
o
La superficie del cristal que está contacto con el fotocátodo queda libre de la envoltura de Al y
es sellado con una ventana de vidrio
o
Frecuentemente el cristal es montado directamente en el fotomultiplicador, el contenedor de Al
cubre entonces desde el cristal hasta la base del fototubo formando una Unidad.
o
Este tipo de montaje integral en que se elimina la ventana aumenta la colección de luz ya que
elimina dos superficies de reflexión (el frente y el fondo de la ventana) pero es mucho más caro
o
Los fotones visibles nacen en un punto del cristal y son emitidos isotrópicamente (en todas
direcciones) (ángulo sólido).
o
Para aumentar la eficiencia de colección, se puede poner rugosa la superficie del cristal (excepto
la que está en contacto con el fototubo), a fin de aumentar la reflexión de los fotones que llegan
a ella.
Hidratación del cristal de NaI(Tl)
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o
Igualmente entre el cristal y la envoltura se coloca una fina capa de Al2O3, que son excelentes
reflectores para la luz de longitud de onda mayor a > 3500 Angström
o
Es importante asegurarse un buen acoplamiento óptico entre el cristal y el fotocátodo, que evita
la pérdida de luz por reflexión o autoabsorción, esto se satisface con plexiglás o cuarzo, usando
grasa siliconada (aceite de cedro) como agente acoplante.
o
Los cristales de NaI(Tl) son muy sensibles a los cambios de temperatura , una variación de 5°Cpor hora puede significar la destrucción del cristal (el cristal se triza).
La temperatura óptima de la sala es entre 19°-21°C
o
El Rendimiento de Detección está influido por:
El ángulo sólido: mientras más pegado (menor distancia) esté el paciente al detector
mejor será la resolución y la sensibilidad
Tamaño de cristal
Distancia de la fuente (detector-paciente) debe ser la mínima posible
o
Por otra parte, la tasa de absorción depende de:
El espesor del cristal (9,5 mm)
La Energía del fotón
El número atómico (Z) del absorbente
Para un espesor dado la fracción absorbida disminuye cuando la Energía crece (como
tiene mayor energía, el fotón atraviesa)
Para una Energía incidente dada la eficiencia aumenta con un mayor espesor del cristal
(si el cristal es delgado el fotón lo atravesará, por eso se utiliza de 9,5mm)
En la imagen se puede ver al
paciente, colimador y los
fotomultiplicadores.
El preamplificador al arreglar la
señal permitirá que luego sea
amplificada.
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Tubo Fotomultiplicador (PMT)
o
El papel de los fotomultiplicadores es transformar los fotones luminosos que recibe en pulsos
eléctricos, ya que está unido a una fuente de alta tensión
o
Está compuesto de tres partes
El Fotocátodo El multiplicador de electrones (dinodos)
El Ánodo colector (recolecta los electrones y produce un pulso eléctrico)
o En el fotocátodo se efectúa la conversión fotoeléctrica, la magnitud de esta conversión depende
a la vez de la naturaleza del fotocátodo y de la longitud de onda de los fotones emitidos, así
cada fotocátodo tiene una respuesta máxima para una longitud de onda bien determinada.
o
Por convención, la respuesta máxima para una longitud de onda determinada se expresa como
S1, S2, S3,…
o
Los fotocátodos S1 coinciden perfectamente con la longitud de onda de los fotones emitidos por
el cristal de NaI
o
Así, el rendimiento de conversión está dado para un fotocátodo determinado y una longitud de
onda determinada.
o
En general hay liberación de 1 electrón cada 7 a 10 fotones, por lo tanto el número de
electrones producidos es proporcional a la Energía.
Los fotomultiplicadores varían en números de 37 a 91, los más
modernos poseen hasta 142 fotomultiplicadores. Pueden ser redondos,
cuadrados o hexagonales (los hexagonales poseen mejor resolución quelos demás)
A mayor voltaje, mayor señal eléctrica y mayor cantidad de
electrones que van a salir.
Al aumentar el voltaje los electrones del cátodo se aceleran
más, lo que provoca una mayor eyección de los electrones en
la siguiente etapa, por lo tanto esto aumenta el número final
de electrones que llegan al ánodo recolector; produciendo una
señal de mayor amplitud
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Determinación de energía
o
El cristal está cubierto por 19 a 91 tubos fotomultiplicadores, según la edad de la cámara y al
tamaño del campo visual (al aumentar el número de PMT a más de 91 tubos la resolución no
sigue aumentando demasiado)
o
En general puede obtenerse una mejor resolución con tubos fotomultiplicadores más pequeños
que con menos PMT más grandeso
El diámetro de los PMT varía en 5 a 7,5 cm, pudiendo ser circulares, hexagonales y redondos
Resumen cristal de centelleo
o
NaI(Tl), se activa con Talio porque la longitud de onda es muy pequeña y el Talio la aumenta.
o
Espesor 3,2mm a 12,7mm (MN: 9,5mm, por sensibilidad y resolución). Densidad de 3,7 g por
cm-3
o Diámetro de 300 mm, 400 mm, hasta 500 mm. Circulares, rectangulares, cuadrados
o Cuidados para la protección del cristal (humedad, temperatura): la variación de temperatura de
la sala debe ser menor a 5°C/hora y la temperatura de la sala debe estar entre 19°C y 21°Co
Constante de tiempo: es el tiempo medio que separa el momento en que la radiación es emitida
y la cintilación es emitida 0,25 µseg.
Distribución de los fotomultiplicadores en el cristal, van
enumerados y se calibra uno con respecto al otro.
Poseen una parte central y otra periférica.
Los fotomultiplicadores deben calibrarse para poderobtener homogeneidad del campo.
Detector cuadrado y redondo. Están
homogeneizados. Si los fotomultiplicadores no
estuviesen calibrados uno con respecto al otro
correctamente entonces la imagen obtenida
tendrá ruido
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Detectores de centelleo sólidos
Viene el rayo gamma y estimula a un electrón en la banda de valencia del cristal. El electrón se dirige
hacia la banda de conducción para luego volver a la de valencia, al hacerlo libera luz que luego será
detectada.
o
Los detectores de centelleo tienen la propiedad de emitir luz cuando interactúan con la
radiación ionizante
o
Basados en la teoría de los sólidos (redes cristalinas)
o
La cantidad de luz emitida es proporcional a la energía absorbida en el cristal (en promedio cada
600 eV se produce un fotón luminoso)
o
Por cada KeV de rayo gamma el cristal produce entre 20 y 30 fotones de luz
o
Por cada 7 a 10 electrones se eyecta un electrón del cátodo, debido a efecto fotoeléctrico
o
El sistema de PMT posee de 37 a 91 fotomultiplicadoreso
Cada PMT posee entre 10 a 14 dinodos, que dan como resultado la multiplicación de los
electrones del cátodo en un factor de 1.000.000 a 100.000.000 (210= 1024 electrones)
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Ubicación de la señal
Para calcular la posición de una interacción gama en el cristal se aplica un factor de ponderación a cada
tubo fotomultiplicador. Mientras más alejado se encuentre de la línea central mayor será el factor de
ponderación.
Podemos ver que el rayo gama A produce la interacción a mitad de camino entre los tubos
fotomultiplicadores 8 y 9. De forma similar, la misma cantidad de luz será percibida por los TFM 7 y 10pero menor a la percibida por los TFM 8 y 9. De la fracción de luz vista por estos cuatro tubos
fotomultiplicadores el tamaño de la señal de salida sería de la siguiente manera:
Las coordenadas X e Y indican en dónde llegó el punto. El Z
que aparece es la altura del pulso.
Los varios miles de fotones lumínicos producidos por unúnico rayo gamma no sólo son detectados por el tubo
fotomultiplicador más cercano a la ubicación de la
interacción del rayo gamma con el cristal sino que también
por los tubos fotomultiplicadores circundantes.
El cálculo de la posición puede entenderse mejor con un
ejemplo. La figura inferior muestra una sola línea del
conjunto de TFM que cubren el cristal.
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El tamaño de la señal (O) viene dado por el fabricante
Para calcular la posición se aplica el factor de ponderación (W) al tamaño de la señal (O) según cada
fotomultiplicador y se suman las salidas, finalmente se obtiene el siguiente resultado:
Señal de posición = (W7 * O7)+(W8*O8)+(W9*O9)+(W10*O10)
En donde W7-W10 son los factores de ponderación para los TFM 7 al 10. En donde O7-O10 son los
tamaños de las señales de salida para estos tubos fotomultiplicadores.
Al reemplazar los valores reales
Señal de posición = (2 * 0,125) + (3 * 0,375) + (4 * 0,375) + (5 * 0,125)
Señal de posición = 3,5
Por lo tanto la ubicación en el eje X,Y será en el 3,5. Lo cual es una posición entre los tubos 8 y 9, lo cual
es lo esperado
Se realiza el mismo procedimiento para la señal de posición del rayo gama B.
Señal de posición = (-3 * 0,125) + (-2 * 0,750) + (-1 * 0,125)
Señal de posición = -2
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Fotocátodo
Consiste en una capa de Cesio-Antimonio, aplicada por evaporación a la ventana del tubo
fotomultiplicador
Esta sustancia tiene la propiedad de que sus electrones orbitales están unidos muy débilmente,entonces al incidir la Energía es muy fácil desprender los electrones
Para disponer de un pulso eléctrico de amplitud suficiente es necesario multiplicar los electrones
emitidos (para eso están los dinodos)
Para hacerlo se usa el fenómeno de emisión secundaria, provocado por ciertos electrones energéticos,
que se traduce en la emisión de 1 o más electrones (por cada electrón incidente)
Así, los electrones emitidos por el fotocátodo son acelerados por un conjunto de electrodos llamados
dinodos y llevados a potenciales progresivamente crecientes.
Los dinodos pueden estar recubiertos por el mismo material del fotocátodo (Cs-Mb) u otro (Mg y Ag)
El conjunto constituye el multiplicador de electrones que tiene de 10 a 14 dinodos, según el modelo.
Dinodos
Cada dinodo está unido a un sistema de resistencias en serie, fraccionando un potencial de alto voltaje.
Se aplica un mayor voltaje al ánodo y el menor al fotocátodo
Se produce así entre cada dinodo una diferencia de potencial, la cual en la práctica equivale a 100 volts
El fotocátodo puede operar con un potencial cero, con los dinodos operando en potenciales cada vez
más altos. Debido a que existe un campo eléctrico entre el fotocátodo y el primer dinodo el electrón es
acelerado, este primer electrón puede arrancar 2 o más electrones; los cuales serán acelerados entre elprimer y segundo dinodo hasta adquirir una energía capaz de desalojar 2 electrones (cada uno), es decir
4 cada uno y así sucesivamente.
Los fotomultiplicadores típicos tienen 10 dinodos (210: 1024 electrones)
Como el proceso es muy corto, un gran número de electrones llegan al ánodo.
El número de electrones que llega al dinodo colector es proporcional a la energía absorbida en el cristal.
Resumen:
o
El número de fotones de luz producidos es proporcional a la energía absorbida en el detector
o
El número de electrones en el ánodo es proporcional al número de electrones producidos en el
fotocátodo
o
La amplitud del pulso resultante (la altura del pulso) en el ánodo es directamente proporcional a
la energía absorbida en el detector de NaI(Tl), es decir la altura del pulso eléctrico proveniente
del tubo fotomultiplicador es proporcional a la energía de la radiación absorbida por el cristal
o
El pulso Z suma todos los pulsos (altura del pulso) y provee una señal Z que es proporcional a
toda la energía que es depositada en el cristal por la interacción fotónica
o
El tamaño de la señal que sale del PMT depende de
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El número total de fotones que llega al fotocátodo : lo cual depende de la energía del
rayo gamma y de la distancia entre el sitio de interacción en el cristal y el fotocátodo
El alto voltaje aplicado al PMT : a mayor voltaje, mayor señal eléctrica, los electrones del
cátodo se aceleran más y provoca una mayor eyección de electrones que llegan al
ánodo y así produciendo una señal de mayor amplitud.
Preamplificadores
La señal eléctrica que sale del PMT es inmediatamente captada por un preamplificador, el cual
normaliza la señal para su posterior amplificación y procesamiento de la información
La normalización se realiza ajustando la impedancia (limita el paso de corriente a través de un circuito).
Su unidad es el Ohm
Amplificadores
Aumentan el voltaje de una señal en una relación llamada ganancia
Ganancia: para aumentar la ganancia se aumenta la ventana, que tiene un discriminador de alta y uno
de baja
o Todos los fotomultiplicadores deben tener la misma ganancia para producir un conteo uniforme
cuando el cristal se inunde con un flujo uniforme de radiación
o
Los ajustes para sintonizar los tubos fotomultiplicadores los realiza el ingeniero representante
de la marca del equipo.
Selector de señal
El selector de señal deja pasar solamente aquellas que tienen un voltaje dentro del rango
preseleccionado mientras que el resto son rechazadas.
El nivel alto y bajo se ajustan mediante el voltaje de base y la ventana
La línea de base corresponde al voltaje medio entre ambos niveles
La ventana es la relación entre la diferencia de los dos niveles y la línea de base expresada en porcentaje
Analizador multicanal (PHA)o
Un selector de señal sólo separa pulsos de un determinado rango
o
Un analizador multicanal PHA es un dispositivo electrónico capaz de separar pulsos de diversos
rangos de voltaje de forma simultánea, es un dispositivo analógico que tiene una ventana
preseleccionada con un
Discriminador superior
Discriminador inferior unidos a un circuito anticoincidencia
8/10/2019 2 Gammacámara
http://slidepdf.com/reader/full/2-gammacamara 18/19
Discriminador superior e inferior.
Solamente los pulsos que están
dentro de la ventana son detectados.
Luego estos pulsos son
transformados para ser detectados
Puede verse cómo se cambian losparámetros de la ventana para una
mayor al nivel de la ventana pero
siempre descentrando la calibración
con respecto a la energía del isótopo
a detectar.
8/10/2019 2 Gammacámara
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Analizador altura pulso (PHA)
o Los pulsos que logran pasar por la ventana, llegan al procesador donde son contados (son
contados en cuentas)
o
También existen los analizadores multicanales, los cuales tienen múltiples ventanas. Entonces a
un paciente se le puede detectar, por ejemplo, Yodo y Tecnecio
Por lo tanto en el selector de señal
o La energía absorbida en el cristal depende del tipo de interacción
o
En el efecto Compton y la Producción de pares la Energía absorbida es menor, produciendo
scattering
Resumen
Cuando un fotón gamma interactúa con el cristal de NaI(Tl) a través del efecto fotoeléctrico, Compton o
producción de pares se observa una cierta energía cinética en el cristal
Parte de esta energía (10%) es convertida en luz, la que a su vez genera un pulso eléctrico en el PMT
(tubo fotomultiplicador) que posteriormente es amplificado
La amplitud del pulso que sale del amplificador es directamente proporcional a la cantidad de Energía
depositada por la radiación gamma, a la eficiencia de la conversión de luz en el cristal de centelleo, a la
eficiencia del fotocátodo, a la ganancia del tubo fotomultiplicador y a la ganancia del amplificador.
Tipos de estudio
Estáticos (tiroides) Cuerpo entero (Cintigrama óseo) Dinámicos (Renal)
Tomográficos (Cerebro) Gatillados (Corazón)
