Kamera Gamma

Sebuah kamera gamma, juga disebut kamera sintilasi atau kamera Kemarahan, adalah alat yang digunakan untuk memancarkan radiasi radioisotop gambar gamma, teknik yang dikenal sebagai skintigrafi. Aplikasi skintigrafi termasuk pengembangan obat awal dan pencitraan medis nuklir untuk melihat dan menganalisis gambar tubuh manusia atau distribusi medis disuntikkan, dihirup, atau ditelan radionuklida memancarkan sinar gamma

Konstruksi

Sebuah kamera gamma terdiri dari satu atau lebih bidang kristal datar (atau detektor) optik digabungkan ke array tabung photomultiplier, perakitan dikenal sebagai "kepala", terpasang pada gantry. Para gantry terhubung ke sistem komputer yang baik mengontrol operasi dari kamera serta akuisisi dan penyimpanan gambar yang diperoleh.

Sistem ini terakumulasi peristiwa, atau jumlah, dari gamma foton yang diserap oleh kristal di dalam kamera. Biasanya kristal datar besar natrium iodida dengan doping talium dalam perumahan cahaya disegel digunakan. Metode penangkapan yang sangat efisien dari kombinasi ini untuk mendeteksi sinar gamma ditemukan oleh fisikawan mencatat Robert Hofstadter pada tahun 1948.

Kristal scintillates dalam menanggapi insiden radiasi gamma. Ketika sebuah foton gamma meninggalkan pasien (yang telah disuntik dengan farmasi radioaktif ), itu mengetuk elektron lepas dari atom yodium dalam kristal, dan flash samar cahaya dihasilkan ketika elektron dislokasi lagi menemukan keadaan energi minimal. Fenomena awal dari elektron gembira mirip dengan efek fotolistrik dan (terutama dengan sinar gamma) pada efek Compton. Setelah kilatan cahaya yang dihasilkan, telah terdeteksi. photomultiplier tabung (PMTS) di belakang kristal mendeteksi lampu neon (peristiwa) dan komputer menyimpulkan penghitungan. Komputer merekonstruksi dan menampilkan gambar dua dimensi dari kepadatan jumlah relatif spasial pada monitor. Ini gambar direkonstruksi mencerminkan distribusi dan konsentrasi relatif dari elemen perunut radioaktif hadir dalam organ dan jaringan dicitrakan.

Pengolahan sinyal

Hal Kemarahan mengembangkan kamera gamma pertama di 1957. Desain aslinya, sering disebut kamera Anger, masih banyak digunakan saat ini. Kamera Kemarahan menggunakan set tabung vakum photomultipliers (PMT). Umumnya setiap tabung memiliki wajah yang terbuka dari sekitar 7,6 cm dan diameter tabung tersebut diatur dalam konfigurasi segi enam, di belakang kristal menyerap. Rangkaian elektronik yang menghubungkan photodetectors adalah kabel sehingga mencerminkan kebetulan relatif fluoresensi cahaya sebagai dirasakan oleh anggota dari array detektor segi enam. Semua PMTS secara bersamaan mendeteksi flash (dugaan) cahaya yang sama untuk berbagai tingkat, tergantung pada posisi mereka dari aktivitas tertentu yang sebenarnya. Dengan demikian lokasi spasial dari setiap flash tunggal fluoresensi tercermin sebagai pola tegangan dalam array sirkuit interkoneksi.

Lokasi interaksi antara sinar gamma dan kristal dapat ditentukan dengan mengolah sinyal tegangan dari photomultipliers; dalam hal sederhana, lokasi dapat ditemukan dengan bobot posisi setiap tabung photomultiplier oleh kekuatan sinyal, dan kemudian menghitung posisi rata-rata dari posisi tertimbang. Jumlah total tegangan dari photomultiplier setiap sebanding dengan energi dari interaksi sinar gamma, sehingga memungkinkan diskriminasi antara isotop yang berbeda atau antara foton tersebar dan langsung.

Tata Ruang resolusi

Untuk memperoleh informasi spasial tentang gamma emisi dari subjek pencitraan (misalnya jantung sel otot seseorang yang telah menyerap sebuah disuntikkan intravena radioaktif, biasanya talium-201 atau teknesium-99m , agen pencitraan obat) metode korelasi foton terdeteksi dengan titik asal mereka diperlukan.

Metode konvensional adalah menempatkan sebuah kolimator atas array kristal / PMT deteksi. Kolimator ini terdiri dari lembaran tebal timbal , biasanya 1-3 inci tebal, dengan ribuan lubang yang berdekatan melalui itu. Lubang-lubang individu membatasi foton yang dapat dideteksi oleh kristal untuk kerucut; titik kerucut adalah pusat garis tengah dari setiap lubang diberikan dan memanjang dari permukaan kolimator luar. Namun, kolimator adalah juga salah satu sumber kabur dalam gambar; memimpin tidak benar-benar menipis foton gamma, akan ada beberapa crosstalk antara lubang.

Tidak seperti lensa, seperti yang digunakan di kamera cahaya tampak, kolimator yang melemahkan sebagian besar (> 99%) dari foton dan dengan demikian sangat membatasi sensitivitas dari sistem kamera. Sejumlah besar radiasi harus hadir sehingga memberikan eksposur yang cukup untuk sistem kamera untuk mendeteksi titik-titik kilau cukup untuk membentuk sebuah gambar.

Metode lain lokalisasi gambar ( lubang jarum , memutar kolimator slat dengan CZT (Gagnon & Matthews) dan lain-lain) telah diusulkan dan diuji, namun tak ada satupun yang masuk penggunaan klinis luas rutin.

Desain kamera terbaik saat ini sistem dapat membedakan dua sumber titik yang terpisah dari foton gamma berada minimal 1,8 cm, pada 5 cm dari muka kamera. Resolusi spasial menurun dengan cepat pada jarak meningkat dari muka kamera. Hal ini membatasi akurasi spasial dari gambar komputer: ini adalah gambar kabur terdiri dari titik-titik banyak kilau terdeteksi tetapi tidak persis berada. Ini adalah keterbatasan utama untuk sistem pencitraan otot jantung; otot jantung tebal normal pada ventrikel kiri adalah sekitar 1,2 cm dan sebagian besar otot ventrikel kiri adalah sekitar 0,8 cm, selalu bergerak dan sebagian besar itu melebihi 5 cm dari muka kolimator. Untuk membantu memberikan kompensasi, sistem pencitraan yang lebih baik membatasi kilau menghitung sampai sebagian dari siklus kontraksi jantung, yang disebut gating, namun hal ini lebih lanjut batas sensitivitas sistem.

Beberapa teknik pencitraan menggunakan kamera gamma

Skintigrafi ("scint") adalah penggunaan kamera gamma untuk menangkap radiasi yang dipancarkan dari radioisotop internal untuk membuat dua dimensi gambar.

SPECT (emisi foton tunggal computed tomography) imaging, seperti yang digunakan dalam nuklir stress testing jantung , dilakukan dengan menggunakan kamera gamma, biasanya satu, dua atau tiga detektor atau kepala, secara perlahan diputar di sekitar batang tubuh pasien.

Multi-berkepala kamera gamma juga dapat digunakan untuk Positron emission tomography scanning, asalkan perangkat keras dan perangkat lunak dapat dikonfigurasi untuk mendeteksi 'kebetulan' (dekat peristiwa simultan pada 2 kepala yang berbeda). Gamma PET kamera nyata kalah dengan pencitraan PET dengan tujuan yang dirancang pemindai PET, sebagai kristal sintilator memiliki sensitivitas miskin untuk foton energi tinggi pemusnahan, dan daerah detektor secara signifikan lebih kecil. Namun, mengingat biaya rendah dari kamera gamma dan fleksibilitas tambahan dibandingkan dengan scanner PET khusus, teknik ini berguna di mana implikasi biaya dan sumber daya dari scanner PET tidak dapat dibenarkan.