Optimización de cristales centelleadores para la determinación de la DOI en tomografía de rayos gamma

Resumen

En la tomografía de rayos gamma (tomografía por emisión de fotón-único (SPECT), tomografía por emisión de positrones (PET)) los detectores están formados generalmente por uno o varios cristales centelleadores acoplados ópticamente a uno o varios fotomultiplicadores sensibles a la posición (PSPMT) con una electrónica adyacente que permite la estimación de la posición de desintegración del radioisótopo utilizado para realizar las medidas. En el caso de las gammacámaras y el SPECT los cristales centelleadores utilizados pueden ser pixelados o continuos y si queremos poder determinar la posición de desintegración debemos utilizar colimadores. En el caso del PET en la mayoría de detectores se utilizan cristales pixelados. La utilización de cristales pixelados tiene como característica principal el hecho de que la resolución espacial del sistema viene determinada por el tamaño de dichos píxeles. De esta forma cuanto menor sea el tamaño de los píxeles mayor será la resolución intrínseca espacial del detector. No obstante, la reducción de las dimensiones del cristal conlleva ciertos problemas como por ejemplo, dificultades en la recolección de luz, efectos de dispersión inter-cristalina, pérdida de eficiencia debido a los espacios muertos entre píxeles. Estas razones, unidas al factor económico, hacen que en nuestro detector utilicemos cristales centelleadores continuos y monolíticos acoplados a un fotomultiplicador sensible a la posición (PSPMT). Con una configuración del detector de medida cuyos cristales son monolíticos y continuos se abren ante nosotros dos posibles temas de estudio, por una parte el impacto de las características intrínsecas de los cristales centelledores en la estimación de la posición de desintegración y por otro lado, la mejora de dicha estimación mediante una mejora de la determinación de la profundidad de interacción en la que se produce la desintegración en el cristal centelleador. La motivación en ambos casos se focaliza en conseguir que nuestro detector PET alcance una resolución espacial igual o mejor a la obtenida mediante un detector PET con cristales pixelados. Existen varias maneras para optimizar las medidas en el caso de utilizar cristales continuos, como por ejemplo la utilización de cristales trapezoidales que disminuyen la compresión en los bordes, la elección de la cobertura de las superficies del cristal, en concreto la utilización de materiales absorbentes de la luz que disminuyan las reflexiones que desvirtuan la medida de la posición y la utilización de superficies retroreflectoras acopladas a la superficie del cristal paralela a la ventana de entrada del PSPMT, que mejora la eficiencia energética del sistema sin desvirtuar la medida de la posición de desintegración. Todas estas mejoras las estudiaremos y trataremos en profundidad en este trabajo.