detectores de la radiación e instrumentación

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

TIPOS DE CÁMARAS DE IONIZACIÓN

Según la diferencia de potencial:

Cámara de ionización. Contador proporcional. Contador de Geiger-Muller.

CÁMARAS DE IONIZACIÓN

De bajo voltaje

No generan ionización 2ª

Amperímetro: medida exacta producida

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

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 .

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 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

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 CENTELLEO

Cámaras de ionización:

NO sensibles para rayos X y γ Baja “Potencia de frenado” del gas Mejor → DETECTORES DE CENTELLEO


Cristales de NaI [Tl] Sistemas de imagen de fotón único Alta “Potencia de frenado” para

detectar rayos γ Inconvenientes:

Fragilidad ↑ hidroscópicos


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


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

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

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 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

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

detectores de la radiación e instrumentación

Health & Medicine