Detectors de Radiació Ionitzant en Medicina Nuclear

Detectors de Radiació Ionitzant

Detectors de senyal elèctrica:

1. Detectors de Gas

Es basen en la ionització que es produeix quan la radiació travessa un gas. Consisteixen en una càmera amb gas i elèctrodes (positiu i negatiu) separats. Una diferència de potencial s'aplica entre els elèctrodes, però no hi ha flux de corrent fins que la càmera s'exposa a la radiació. La interacció de la radiació ionitzant amb el gas crea ions que generen un corrent elèctric.

Tipus (segons la diferència de potencial):

• Càmera d'ionització: Baix voltatge, sense ionitzacions secundàries. Detecta alfa, beta, gamma i raigs X. Usada en dosímetres personals.
• Comptador proporcional: Voltatge més alt, ionitzacions secundàries amplifiquen el senyal. Sensible i precís, usat per calibrar dosímetres.
• Comptador Geiger-Müller: Voltatge molt alt (800 V). Molt sensible però menys precís. Usat com a dosímetre ambiental.

2. Detectors de Centelleig

Utilitzen una substància luminescent (orgànica o inorgànica, líquida o sòlida) que emet llum en interaccionar amb la radiació. Per a la radiació gamma, s'utilitza iodur de sodi activat amb tal·li (NaI(Tl)). La llum és detectada per un fotomultiplicador que la transforma en senyal elèctric. S'utilitzen en gammacàmeres, sent eficients en la detecció de radiació X i γ.

3. Detectors de Semiconductors

Utilitzen elements com el silici i el germani. La radiació ionitza els àtoms del semiconductor, generant un corrent elèctric. Són els millors detectors per a radiació X i γ.

Detectors Visuals

1. Detectors d'Emulsió Fotogràfica

L'emulsió capta la radiació, creant una imatge latent que es revela, mostrant un ennegriment proporcional a la radiació. Són simples i de baix cost, però requereixen revelat.

2. Detectors de Termoluminescència

Emeten llum quan s'escalfen (sense incandescència) després d'haver estat exposats a radiació. L'energia emmagatzemada es allibera en forma de llum proporcional a la radiació rebuda. Són reutilitzables i s'utilitzen en dosímetres personals.

Dispersió en Medicina Nuclear

Per evitar la radiació dispersa, s'utilitzen la finestra de detecció i els col·limadors.

Finestra de Detecció

Selecciona el rang d'energia dels fotons per formar la imatge, depenent del radionúclid utilitzat (ex: Tc99m, finestra de 110 a 170 keV, centrada en 140 keV). Un analitzador de polsos elèctrics estableix la finestra d'energies.

• Fotons desitjables: Surten de l'òrgan d'interès i arriben perpendiculars al detector.
• Fotons no desitjables: Es generen al voltant de l'òrgan o perden energia per efecte Compton.
• Finestra ampla: Més fotons/temps, menys temps d'exposició, però més efecte Compton i menys resolució.
• Finestra estreta: Menys fotons/temps, més temps d'exposició, menys efecte Compton i més resolució.

Col·limadors

Disc de plom amb perforacions i septes. Col·locat davant del cristall de centelleig, només permet el pas de la radiació perpendicular.

Classificació:

• Segons l'energia:
  • Alta Energia (>300 keV)
  • Mitja Energia (200-300 keV)
  • Baixa Energia (<200 keV)
• Segons sensibilitat i resolució:
  • Alta sensibilitat/baixa resolució
  • Baixa sensibilitat/alta resolució
  • Sensibilitat i resolució intermèdies
• Segons la disposició dels orificis:
  • Paral·lels
  • Divergents (ja no s'utilitzen)
  • Convergents
  • Pinhole
• Segons el tipus d'orificis
  • Circulars
  • Quadrats
  • Hexagonals

Per a estudis planars i tomogràfics (SPECT):

• LEAP: Orificis paral·lels, baixa energia, resolució i sensibilitat intermèdia.
• MEAP: Orificis paral·lels, mitja energia, resolució i sensibilitat intermèdia.
• LEHR: Orificis paral·lels, baixa energia, alta resolució, baixa sensibilitat (SPECT cerebral).
• LEHS: Orificis paral·lels, baixa energia, baixa resolució, alta sensibilitat.
• PINHOLE: Únic orifici, alta resolució, baixa sensibilitat.

Gammacàmeres

Detector de Medicina Nuclear per a la formació d'imatges diagnòstiques a partir de la radiació gamma.

Tipus: Bidimensionals (Càmera d'Anger):

Parts:

• Cristall de centelleig: NaI(Tl), absorbeix fotons γ i emet llum visible.
• Fotocàtode i tubs fotomultiplicadors (TFM): Amplifiquen el senyal elèctric.
• Circuit de posicionament: Coordenades X-Y (posició) i Z (energia).
• Equip electrònic de tractament del senyal i creació de la imatge: Filtre o finestra de detecció. Convertidor analògic-digital (CAD).
• Gantry: Sistema mecànic de suport.
• Llitera o taula d'exploració: Material radiotransparent.

SPECT

(Tomografia Computeritzada per Emissió de Fotons Individuals). La càmera gira al voltant del pacient, adquirint imatges des de diferents angles. Reconstrucció en tres plans (transaxial, coronal, sagital). De 120 a 60 imatges per volta (360º) o de 30 a 60 imatges (180º, SPECT cardíac). Més adquisicions, més resolució, però més temps. Solució: augmentar el nombre de capçals (2, 3 o 4).

Aplicacions: Cardiologia, oncologia, perfusió cerebral, lesions de columna.

PET

(Tomografia per Emissió de Positrons). El radionúclid emet positrons (b+). Quan un positró xoca amb un electró, s'aniquilen i emeten dos fotons γ en direccions oposades. Cristalls de NaI(Tl) o bigermanat de bismut. Col·limació electrònica.

Radionúclids utilitzats: ¹¹C, ¹³N, ¹⁵O, ¹⁸F (obtinguts amb ciclotró). Generadors d'isòtops emissors de positrons: Ge-68/Ga-68, Sr-82/Rb-82, Zn-62/Cu-62.

Inconvenients: Cost elevat, poca disponibilitat, curt temps de semidesintegració.

Aplicacions: Cardiologia.

Artefactes Freqüents en Medicina Nuclear

Impedeixen o dificulten l'avaluació clínica.

Tipus:

• Metalls: Imatge freda.
• Eliminació del traçador: Interferència en la imatge.
• Contaminació: Externa (pacient, detector).
• Incidències en la gammacàmera: Errors en fotomultiplicadors, centre de rotació, descalibració.
• Imatges accidentals: Cirurgia prèvia, injeccions, tumors, calcificacions, proves de contrast.
• Extravasacions: Dificulten la visualització de la zona propera a la punció.

Els controls de qualitat periòdics són essencials per garantir el correcte funcionament de la gammacàmera.