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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III
Anno Accademico 2006-2007
Corso di Laurea in Tecniche Sanitarie di Radiologia Medica
per Immagini e Radioterapia
FISICA delle APPARECCHIATURE per
MEDICINA NUCLEARE
(lezione II)
Marta Ruspa
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III
Differenze tra SPECT e TAC
rivelatore
X
I0
I  I oe
I0
TAC
γ
x
x
Tubo
raggi X
rivelatore
+ collimatori
I
()
• direzione del fotone:congiungente
la sorgente X e il rivelatore
• informazione strutturale
determinata dall’assorbimento
dei fotoni ()
• risoluzione spaziale  1 mm
sorgente
 μx
(Io)
SPECT
• direzione del fotone: definita
dai collimatori
• informazione funzionale determinata
dall’attività della sorgente Io
(necessario correggere per attenuazione)
• risoluzione spaziale ~ 5 mm
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III
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
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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
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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.
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III
Gammacamera: rivelatore
 Che cosa registra uno scintillatore?
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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?
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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.
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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
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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
 Da dove viene la radiazione diffusa?
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Fisica delle Macchine per Medicina Nucleare, lez. III
Gammacamera: componente diffusa
Poca energia ceduta
all’elettrone, fotone
poco deflesso
Massima energia
ceduta
all’elettrone,
fotone diffuso
all’indietro
 Da dove viene la radiazione diffusa?
Dal paziente, se lasciata passare dal collimatore, dallo scintillatore
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