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. II FISICA delle APPARECCHIATURE per MEDICINA NUCLEARE (lezione II) Marta Ruspa

Esercizio 4: il 60Co decade emettendo radiazioni beta con un tempo di dimezzamento di 5.27 anni nel 60Ni, che a sua volta emette raggi gamma pronti (cioe’ dopo un tempo quasi nullo). Calcolare la massa di una sorgente di 60Co da 1000 Ci. Esercizio 5: se inizialmente vi sono 1000 radionuclidi, con un periodo di dimezzamento di 10 min quanto vale l’attivita’?Quanto vale dopo 10 minuti? Esercizio 6: un contatore Geiger posto vicino ad una sorgente che contiene una massa m0 di iodio radioattivo 131I registra alla distanza di tempo di 8 giorni un numero di 400 e 199 conteggi al minuto. (a) Calcolare il tempo di dimezzamento dello 131I e (b) il numero di disintegrazioni al secondo in funzione del tempo e della massa iniziale m0. (c) Calcolare la massa iniziale che corrisponde all’attivita’ di 1 curie dopo 8 giorni. Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. II

in sorgente non sigillata sono somministrati a scopo In MEDICINA NUCLEARE Radiofarmaci in sorgente non sigillata sono somministrati a scopo Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. II DIAGNOSTICO scintigrafia SPECT, PET TERAPEUTICO terapia radiometabolica

Applicazioni cliniche della diagnostica nucleare Monitoraggio attività tiroidea Monitoraggio attività cerebrale e funzioni fisiologiche dell’encefalo (flussi e volumi sanguigni) Identificazione di malattie neurologiche Studio funzionalità cardiaca (flussi ventricolari, immagini del miocardio) Studio funzionalità renale Identificazioni di molti tumori con radiofarmaci specifici (tumori del polmone, del retto, dell’esofago, linfomi, encefalo, pancreas, mammella, sistema scheletrico, ecc...) Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. II

Fisica nella medicina nucleare diagnostica - tecniche con fotone singolo - tecniche con emettitori β+ Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. II

Fisica nella medicina nucleare diagnostica  tecniche con fotone singolo - tecniche con emettitori β+ Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. II

Tecniche con fotone singolo Si utilizzano famiglie di radionuclidi che decadono per emissione di 1 o piu’ raggi γ di energia definita. Il radioisotopo viene somministrato al paziente e captato in modo selettivo dall’organo di cui si vuole ricavare l’immagine. I fotoni in un certo punto si attenuano attraverso i tessuti circostanti e vengono rivelati. Tipo di strumentazione: - produzione di immagini planari - produzione di immagini tomografiche Semplice localizzazione della sorgente: immagine statica Analisi dell’andamento temporale: immagine dinamica Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. II

Tecniche con fotone singolo La gammacamera e’ a tutt’oggi l’apparecchiatura di base per la diagnostica in Medicina Nucleare Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. II

Immagini planari Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. II

Come e’ fatta una gammacamera Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. II I fotoni, emessi dai radionuclidi, attraversano un collimatore e vengono rivelati da uno scintillatore solido (NaI). La luce emessa dallo scintillatore, attraverso guide di luce, incide su una griglia di fotomoltiplicatori (PM) che la convertono in segnali elettrici. Mediante circuiti di calcolo delle coordinate e sistemi di correzione i segnali, prelevati dai vari PM, vengono elaborati per ricostruire un’immagine sul monitor, che rappresenta la mappa della distribuzione dei radionuclidi gamma-emittenti nell’organo in esame. L’apparato e’ provvisto di schermatura ottica e radiante.

Come e’ fatta una gammacamera Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. II

Gammacamera: sistema di collimazione Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. II

Gammacamera: sistema di collimazione Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. II La relazione univoca tra il punto di emissione e il punto di scintillazione, ovvero il punto di misura nel piano immagine, viene garantita dal sistema di collimazione. Il collimatore e’ un sistema di setti di piombo intervallati da fori. La collimazione e’ basata sull’assorbimento: sono assorbiti nei setti e quindi eliminati i fotoni che si propagano in direzioni diverse da quella desiderata.

Gammacamera: collimatore Tuttavia….il collimatore non e’ perfetto: i setti hanno spessore ridotto ma non nullo  superficie di rivelazione del cristallo schermata anche per fotoni con la direzione giusta (componente assorbita) 2. i fori hanno un’apertura finita: sono trasmessi anche fotoni approssimativamente allineati all’asse dei fori, ma non provenienti dal punto di emissione bensi’ diffusi nel corpo del paziente (componente diffusa) 3. fotoni provenienti dal punto di emissione ma diffusi entro il corpo del paziente o nelle strutture esterne del rivelatore non sono riconosciuti dal sistema di collimazione meccanico e quindi o assorbiti o regolarmente trasmessi come componente diffusa 4. non c’e’ garanzia di assorbimento totale di tutti i fotoni indesiderati, una parte di fotoni che si vorrebbero assorbiti riesce a passare 1. , 3. vanno a scapito dell’efficienza di conteggio, 2. e 4. arrichiscono la componente diffusa Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. II

Gammacamera: sistema di collimazione Parametri di risposta Caratteristiche Risoluzione geometrica* (capacita’ di discriminare due sorgenti vicine) Efficienza geometrica* *Per risoluzione e efficienza geometrica si intendono risoluzione e efficienza del collimatore Numero fori Forma fori Lunghezza fori Materiale Geometria di collimazione (parallela, convergente, divergente, pin hole) Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. II L’ efficienza geometrica non varia con la distanza dalla sorgente, ma la risoluzione geometrica si degrada con l’allontanarsi del paziente dal piano del collimatore