Prístroje na detekciu žiarenia NUKLEÁRNA MEDICÍNA Prístroje na detekciu žiarenia Kolimácia pri detekcii žiarenia 01

Kolimácia pri detekcii žiarenia Konštrukčné usporiadanie detekčného systému gamakamery Obr.: Schéma detekčného systému gamakamery 02

Kolimácia pri detekcii žiarenia Aby bolo možné získať obraz rozloženia rádiofarmaka v tele pacienta je nutné a žiaduce detekovať iba tie fotóny žiarenia gama, ktoré sa pohybujú v určenom smere. Žiadaný smer je určený konštrukčným usporiadaním gamakamery a rekonštrukčnými algoritmami pre tvorbu obrazu. Fotóny gama nie je možné fokusovať tak ako je to možné v optike pri fotónoch svetla s použitím šošoviek. V prípade jednofotónovej emisnej tomografie sa za účelom eliminácie fotónov gama z nežiaducich smerov používajú zariadenia – kolimátory. 03

Kolimácia pri detekcii žiarenia Kolimátor Kolimátor je clona, vyrobená z tienaiaceho materiálu (najčastejšie olova, alebo volfrámu) ktorá vymedzuje smer fotónov, dopadajúcich na scintilačný kryštál a tiež zorné pole gamakamery. Najčastejšie je to platňa s väčším počtom husto a rovnomerne rozmiestnených otvorov určitého tvaru, veľkosti a smeru. Bez oslabenia prechádzajú kolimátorom len fotóny letiace v smere osi otvorov kolimátora. Ostatné fotóny prichádzajúce z iných smerov sú absorbované v olovených prepážkach (septách) medzi otvormi, na kryštál nedopadajú a nie sú detekované. 04

Kolimácia pri detekcii žiarenia Rozdelenie kolimátorov Kolimátory možno deliť z viacerých hľadísk, no vo všeobecnosti ich rozdeľujeme podľa: Sklonu otvorov kolimátora Energie detekovaného žiarenia gama Rozlíšenia/citlivosti, ktoré je možné s ich použitím dosiahnuť 05

Kolimácia pri detekcii žiarenia Rozdelenie podľa sklonu otvorov kolimátora 1.) Kolimátory s paralelnými otvormi 2.) Kolimátory so šikmými otvormi 06

Kolimácia pri detekcii žiarenia Rozdelenie podľa energie detekovaného žiarenia 07

Kolimácia pri detekcii žiarenia Rozdelenie podľa energie detekovaného žiarenia 1.) Kolimátory pre nízke energie Najčastejšie používané pre 99mTc (140 keV). Sú subtílnejšej konštrukcie s veľkým počtom drobných otvorov s pomerne tenkými prepážkami 0.2 - 0.5 mm. 2.) Kolimátory pre stredné energie Najčastejšie používané pre 67Ga (93, 185, 300 keV) a 111In (171, 245 keV). Majú robustnejšiu konštrukciu s prepážkami 1 - 2 mm. 3.) Kolimátory pre vysoké energie Najčastejšie používané pre 131I (364 keV). Majú robustnejšiu konštrukciu s prepážkami 2 - 4 mm. 08

Kolimácia pri detekcii žiarenia Rozdelenie podľa energie detekovaného žiarenia Obr.: Paralelné kolimátory podľa energetickej triedy detekovaného žiarenia. 09

Kolimácia pri detekcii žiarenia Rozdelenie podľa rozlíšenia/citlivosti 1.) Kolimátory s vysokou citlivosťou (HS – High Sensitivity) Majú pomerne krátke a veľké otvory a tenké prepážky, aby kolimátorom prešlo čo najviac fotónov gama z väčšieho priestorového uhla pre každý otvor. S touto zvýšenou citlivosťou sa však spája výrazne horšia rozlišovacia schopnosť, ktorá sa pomerne rýchlo zhoršuje so vzdialenosťou od čela kolimátora. Kolimátory HS sa používajú pomerne zriedka. 2.) Kolimátory s vysokým rozlíšením (HR – High Resolution) Majú dlhšie a drobnejšie otvory (cca 1-2 mm) s tenkými prepážkami (cca 0,2 – 0,4 mm), takže každý otvor sníma žiarenie z pomerne malého priestorového uhla. Vyššie rozlíšenie amozrejme vedie k nižšej citlivosti ( detekčnej účinnosti ). Tento kolimátor sa v súčasnosti javí ako jeden z optimálnych pre detekciu žiarenia gama. 10

Kolimácia pri detekcii žiarenia Rozdelenie podľa rozlíšenia/citlivosti 3.) Kolimátory s ultra vysokým rozlíšením (UHR – Ultra Heigh Resolution) Majú dlehé a veľmi drobné otvory (cca 1 mm) s dostatočne tenkými prepážkami (cca 0,1 - 0,2 mm), čo zaručuje veľmi dobrú rozlišovaciu schopnosť. Citlivosť je však výrazne znížená → až 4-násobne. Používa sa veľmi zriedka. 4.) Kolimátory s vhodným pomerom rozlíšenie/citlivosť (AP – All Purpose) Spolu s HR kolimátorom je najčastejšie používaný v bežnej praxi. 11

Kolimácia pri detekcii žiarenia Kolimátor typu Pinhole d – veľkosť otvoru pinhole kolimátora α – uhol pinhole kolimátora h – výška pinhole kolimátora x – vzdialenosť zobrazovaného objektu (zdroja) od čela kolimátora θ – uhol, pod ktorým vniká fotón gama do kolimátora Kolimátor typu Pinhole sa používa pri zobrazovaní malých orgánov (štítna žľaza, obličky, bedrové kĺby u novorodencov). 12

Kolimácia pri detekcii žiarenia Kolimátor typu Pinhole Kolimátor typu pinhole má jeden otvor v olove (alebo wolfráme) o priemere 3 až 5 mm ( prípadne obsahuje súbor nadstavcov s otvormi rôznych priemerov ). Kolimátor typu pinhole má tieto vlastnosti: Poskytuje prevrátený a zväčšený obraz snímaného objektu. Zväčšenie klesá s rastúcou vzdialenosťou objektu od čela. Vykazuje veľmi dobré priestorové rozlíšenie v prípade, že zobrazovaný objekt je od neho vo veľmi malej vzdialenosti. Nevýhodou kolimátorov pinhole je ich nízka citlivosť v porovnaní s kolimátormi s paralelnými otvormi a skreslenie obrazu zvlášt pri zobrazovaní objektov s  veľkou hrúbkou. 13

Kolimácia pri detekcii žiarenia Kolimátor typu Fan beam x – vzdialenosť zobrazovaného objektu (zdroja) od čela kolimátora f – ohnisková vzdialenosť Kolimátor typu Fan beam je konvergentný kolimátor, používa sa pri SPECT vyšetreniach mozgu. 14

Kolimácia pri detekcii žiarenia Kolimátor s paralelnými otvormi d – veľkosť otvoru kolimátora t – šírka prepážky (septa) medzi otvormi kolimátora h – výška paralelného kolimátora x – vzdialenosť zobrazovaného objektu (zdroja) od čela kolimátora Je v rôznych obmenách (LEAP, LEHR, MEGP, HEHR) najviac používaným kolimátorom v nukleárnej medicíne. 15

Kolimácia pri detekcii žiarenia Kolimátor s paralelnými otvormi μ – koeficient lineárnej atenuácie 16

Kolimácia pri detekcii žiarenia Kolimátor s paralelnými otvormi Obr.: Vplyv vzdialenosti od čela kolimátora na rozlíšenie v obraze. 17

Kolimácia pri detekcii žiarenia Typy kolimátorov a zobrazenie v kryštáli 18

Kolimácia pri detekcii žiarenia Systémové rozlíšenie: gamakamera + kolimátor 19

Kolimácia pri detekcii žiarenia Systémové rozlíšenie: gamakamera + kolimátor 20

Kolimácia pri detekcii žiarenia Charakteristiky kolimátorov 21

Kolimácia pri detekcii žiarenia Ďakujem za pozornosť! 22