FISICA delle APPARECCHIATURE per MEDICINA NUCLEARE (lezione II) Anno Accademico 2006-2007 Corso di Laurea in Tecniche Sanitarie di Radiologia Medica per Immagini e Radioterapia Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III FISICA delle APPARECCHIATURE per MEDICINA NUCLEARE (lezione II) Marta Ruspa

Differenze tra SPECT e TAC rivelatore rivelatore + collimatori sorgente x X γ I0 I Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III x I0 Tubo raggi X TAC () (Io) SPECT direzione del fotone:congiungente la sorgente X e il rivelatore informazione strutturale determinata dall’assorbimento dei fotoni () risoluzione spaziale  1 mm direzione del fotone: definita dai collimatori informazione funzionale determinata dall’attività della sorgente Io (necessario correggere per attenuazione) risoluzione spaziale ~ 5 mm

Gammacamera: che cosa misura L’immagine che risulta da una gammacamera e’ la mappa in due dimensioni dell’attivita’ nell’organo sotto esame, essenzialmente - quanti fotoni sono emessi  efficienza di conteggio - dove sono emessi  risoluzione spaziale Requisiti essenziali per una buona misura sono dunque l’efficienza di conteggio e la risoluzione spaziale La misura idealmente dovrebbe riguardare TUTTI E SOLI i fotoni che arrivano dal punto di emissione; in realta’: - L’ATTENUAZIONE impedisce che arrivino tutti quelli emessi - LA DIFFUSIONE fa si’ che arrivino allo scintillatore non sono i fotoni provenienti dal punto di emissione ma anche fotoni diffusi Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III

Gammacamera: rivelatore Tra i numerosi tipi di scintillatori vi sono cristalli inorganici, cristalli organici, scintillatori plastici e soluzioni. I più diffusi sono i cristalli di ioduro di sodio attivato al tallio NaI(Tl). La molecola del materiale cristallino può essere vista come organizzata su diversi livelli o bande, entro i quali sono distribuiti gli elettroni. Tra le bande vi e’ un livello proibito: gli elettroni non possono assumere livelli energetici in esso compresi, mentre normalmente si distribuiscono nella banda di valenza. Se ricevono un’energia sufficiente gli elettroni possono lasciare la banda di valenza, scavalcare il livello proibito e raggiungere la banda di conduzione; tale energia può essere ceduta nel corso dell’interazione con radiazioni ionizzanti. Dalla banda di conduzione gli elettroni tenderanno a ritornare a quella di valenza cedendo l’eccesso di energia sotto forma di fotone luminoso (il salto quantico tra le bande corrisponde alla frequenza della luce visibile). Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III

Gammacamera: rivelatore La luce di scintillazione e’ emessa in modo isotropo. Viene raccolta dai PM affacciati al cristallo in misura tanto maggiore quanto piu’ un PM e’ vicino al punto di interazione. Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III

Gammacamera: rivelatore Che cosa registra uno scintillatore? Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III

Gammacamera: spettro gamma Che cosa registra uno scintillatore? Frequenza di conteggio in funzione dell’energia delle radiazioni incidenti. - segnale: assorbimento totale dell’energia dei fotoni gamma. - fondo: conteggi dovuti alla radiazione cosmica, ai radionuclidi presenti nei materiali costituenti il rivelatore; si ripete constantemente in ogni misura. - interferenza: radiazioni diffuse per effetto Compton. Quale e’ la massima energia registrabile? Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III

Gammacamera: spettro gamma Che cosa registra uno scintillatore? Frequenza di conteggio in funzione dell’energia delle radiazioni incidenti. - segnale: assorbimento totale dell’energia dei fotoni gamma . - fondo: conteggi dovuti alla radiazione cosmica, ai radionuclidi presenti nei materiali costituenti il rivelatore; si ripete constantemente in ogni misura. - interferenza: radiazioni diffuse per effetto Compton. Quale e’ la massima energia registrabile? tutta l’energia del fotone, rilasciata per effetto fotoelettrico. Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III

Gammacamera: spettro gamma Poca energia ceduta all’elettrone, fotone poco deflesso Massima energia ceduta all’elettrone, fotone diffuso all’indietro Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III

Gammacamera: spettro gamma Poca energia ceduta all’elettrone, fotone poco deflesso Massima energia ceduta all’elettrone, fotone diffuso all’indietro Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III Da dove viene la radiazione diffusa?

Gammacamera: componente diffusa Poca energia ceduta all’elettrone, fotone poco deflesso Massima energia ceduta all’elettrone, fotone diffuso all’indietro Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III Da dove viene la radiazione diffusa? Dal paziente, se lasciata passare dal collimatore, dallo scintillatore