GAMMA CAMERA (fonctionnement). IMAGE = reproduction bi-dimensionelle (2D) dune distribution spatiale...

GAMMA CAMERA

(fonctionnement)

IMAGE =

reproduction

bi-dimensionelle (2D) d’une distribution

spatiale de radioactivité (3D).

fixation globale

fixation dans un organe

distribution spatiale dans un organe

distribution spatiale dans plusieurs organes

fonctionnement gamma caméra

PM

C

fixation globale

pas d’image

fixation dans un organe

fixation dans un organe

pas d’image

PM

C

PM

C

distribution spatiale de la fixation dans un organe

PM

C

PM

C

distribution spatiale de la fixation dans un organe

image construite par acquisitions successives point par point

PM

C

distribution spatiale de la fixation dans plusieurs organes

électronique

PM PM PM PM PM PM PM PM

distribution spatiale de la fixation dans plusieurs organes

image construite par acquisitions simultanées dans N*N points

Fonctionnement gamma caméra

calculateur détecteur

calculateur statif

interface

lit

d’examen

détecteur

documents

stockage

traitements

statif

gamma caméra (caméra à scintillations)

statif détecteur lit d’examen

exemple 1

statif détecteurs lit d’examen

exemple 2

statif détecteurs lit d’examen

exemple 3

statif détecteurs lit d’examen

exemple 4

tête de détection

tête de détection

électroniqueprotection en Pb

photomultiplicateurs cristal NaI(Tl) collimateur

- champ de vision : 54 / 40cm - épaisseur du cristal : de 3/8“ à 1/2“ (1“ = 2.54cm) - nombre de photomultiplicateurs : de 61 à 95

y+

x+

vue photomultiplicateurs

PM

y+

Cristal NaI(Tl)

y-

x+x-

vue cristal

photomultiplicateur

cristal NaI(Tl)

cristal + photomultiplicateur

Collimateur

y+

x+

y-

x-

vue collimateur

trou septa

collimateur

Source en position S1

D1 D2 D3

intensité détectée 12 10 6

potentiel « a » Va = 12/1 Vc = 10/2 Ve = 6/3

potentiel « b » Vb = 12/3 Vd = 10/2 Vf = 3/1

x = (Va+Vc+Ve) - (Vb+Vd+Vf) = 4

localisation mono-dimensionnelle

Va Vb Vc Vd VfVe

1 23 132

S1 S2 S3

D1 D2 D3

a ba b a b

x

Source en position S2

D1 D2 D3

intensité détectée 10 12 10

potentiel « a » Va = 10/1 Vc = 12/2 Ve = 10/3

potentiel « b » Vb = 10/3 Vd = 12/2 Vf = 10/1

x = (Va+Vc+Ve) - (Vb+Vd+Vf) = 0

localisation mono-dimensionnelle

Va Vb Vc Vd VfVe

1 23 132

S1 S2 S3

D1 D2 D3

a ba b a b

x

Ra 1 2 3 x-

Rb 3 2 1 x+

x+

Rc Rd

1 3

2 2

3 1

y+ y-

signaux

intensité Vab x- x+ Vcd y+ y-

D1 12 Va=12/1 12 Vc=12/2 6

Vb=12/3 4 Vd=12/2 6

D2 10 Va=10/2 5 Vc=10/2 5

Vb=10/2 5 Vd=10/2 5

D3 6 Va= 6/3 2 Vc= 6/2 3

Vb= 6/1 6 Vd= 6/2 3

D4 12 Va=12/2 6 Vc=12/1 12

Vb=12/2 6 Vd=12/3 4

D5 6 Va= 6/2 3 Vc= 6/3 2

Vb= 6/2 3 Vd= 6/1 6

28 28

24 24

X = x+ - x- = -4 Y = y+ - y- = +4

localisation bi-dimensionnelle

y+

x-

y-

D1 D2 D3

D4

D5

S

Collimateur gamma caméra

L'image scintigraphique correspond à la projection de la distribution de la radioactivité sur le cristal détecteur.

Un collimateur est une galette habituellement en plomb dans laquelle des trous cylindriques ou coniques sont percés suivant un système d'axes déterminé.

L'utilisation d'un collimateur permet de privilégier une direction, la plus courante étant la perpendiculaire au cristal.

Collimateur:

Les photons dont le parcours n'emprunte pas ces directions sont absorbés par le collimateur avant d'atteindre le cristal.

Collimateur:

L'épaisseur de plomb est calculée pour entraîner une atténuation d'au moins 95% de l'énergie des photons traversant les septa.

La cloison séparant deux trous voisins est appelée "septum".

Septum : épaisseur s

Trou : diamètre e

Épaisseur collimateur:H

Éléments intervenant dans le calcul des collimateurs

Éléments intervenant dans le calcul des collimateurs

rayonnement direct

pénétration septale

Éléments intervenant dans le calcul des collimateurs

rayonnement arrêté

Le choix de collimateur est fonction des paramètres:

Type de collimateur

Niveau d’énergie des rayons

Sensibilité et résolution

Type de collimateur:

Collimateur trous parallèles

Collimateur convergent

Collimateur sténopé (pin-hole)

Niveau d’énergie:

Basse énergie:

Moyenne énergie:

Haute énergie:

E< 200keV

200keV < E< 300keV

300keV < E< 400keV

Sensibilité et résolution:

La sensibilité ( efficacité géométrique) est la mesure du facteur de transmission du flux de rayonnement par le collimateur. L'efficacité d'un collimateur correspond à la fraction des rayonnement participant effectivement à l'image. Elle n'est que de quelques pour mille...

La résolution est définie comme la capacité du collimateur à distinguer deux événement adjacent. Elle correspond à la précision de l'image formée dans le détecteur.

Les principaux type de collimateur:

Collimateur trous parallèles

Collimateur convergent

Collimateur sténopé (pin-hole)

Classification en fonction de l’énergie

Ce type de collimateur laisse passer seulement les parallèles à l’axe du détecteur.

parallèle

Collimateur trous parallèles:

cristal

image

collimateur

objet

Efficacité géométriqueRésolution spatiale

H

s

e

de

Hauteur effective du collimateur, tient compte de la pénétration septal.

Sg=

H

d

To = Tc

taille cristal Tc

taille maximum

objet To

Rc ~ d (distance source)

Rc ~ e (diamètre trou)

Rc ~ 1/He (épaisser collimateur (longuer trou))

Résolution spatiale

Efficacité géométriqueSg=

Sg~ e (diamètre trou)

Sg~ 1/He (épaisser collimateur (longuer trou))

Sg~ 1/s (épaisseur septa)

Sg# d (distance source)

Ce type de collimateur laisse passer les rayons selon des directions « divergentes » par rapport à l’axe du détecteur et, par conséquent, produit un agrandissement de la projection de l’objet sue le champ de vision de la gamma caméra

convergent

Collimateur convergent:

cristal

image

collimateur

objet

Efficacité géométriqueRésolution spatiale

Sg=

H

s

e

F

de

F

champ de vision

taille maximum

objet To

taille cristal Tc

To < Tc

Fz

agrandissement :

( )i

o

T FA

T F H z

H

taille maximum objet :

io

TT

A

Résolution spatiale :

1

1c

de F de deFRdH F d H HF

collimateur avec =

Résolution spatiale :

c

F

deR

H

F

Ce type de collimateur comporte un seul trou et l’ensemble collimateur + détecteur fonctionne comme une chambre noire d’un appareil photo.

sténopé

Collimateur sténopé (pinhole):

cristal

image

collimateur

objet

Efficacité géométriqueRésolution spatiale

H

e

d

e

Sg=

H

z

taille objet To

taille image Ti

agrandissement :

i

o

T HA

T z

pour H fixe z A

si z < H A > 1

si z > H A < 1

H

z

taille objet To

taille image Ti

pour H fixe

z Ti

H

z

taille objet To

taille image Ti

Résolution spatiale :

( ) 1c

de eR

Hd Hd

d

pour H fixe

d Rc

Collimateurs:

Basse énergie haute résolution

(LEHR low energy high resolution)

Basse énergie très haute résolution

(LEUHR low energy ultra high resolution)

Basse énergie haute efficacité

(LEAP low energy all purpose)

Moyenne énergie haute efficacité

(MEAP medium energy all purpose)

Haute énergie haute efficacité

(HEAP high energy all purpose)

Pénétration septal

Pénétration septale pour collimateur à trous parallèles:

source

cristal

collimateur

septa

parcours minimum

parcours minimum calcul épaisseur minimum septa

pénétration septale:

H

e

s

w

e

atténuation de 95% : 0.05

3/

we

w

2 2

dans le triangle :

(2 )(2 )

ABC

w s

e sH e s

H

w

se e

pénétration septale:

2épaisseur septa

ews

H w

A

BCcomme

2

e s H

e H w

s w

Hw

se e

pénétration septale:

6

3

es

H

e s

E s

H s

Collimateur trous parallèles:

d1 d2

d2 > d1

FIN