Depth of interaction enhanced gamma-ray imaging for medical applications

Resumen

Se ha desarrollado un método innovador para medir la profundidad de interacción de rayos-gamma en cristales de centelleo gruesos y continuos. La nueva técnica consiste en estimar este parámetro usando la anchura de la distribución de luz de centelleo en los cristales que es detectada por un fotomultiplicador. Para su medida rápida y sencilla se ideó una modificación de muy bajo coste de los circuitos convencionales de división de carga que se usan con gran frecuencia para la determinación de la posición del impacto en detectores de rayos-gamma para la Medicina Nuclear. Se presentaron medidas con un detector real, basado en un cristal de LSO de dimensiones de 42mm X 42mm X 10mm y un fotomultiplicador H8500 de Hamamatsu Photonics. La respuesta del detector consiste en los tres momentos no-triviales y el momento trivial. El momento trivial representa normalmente la energía del impacto y los momentos no-triviales son los centroides y el segundo momento. Los experimentos muestran que los centroides no están afectados por la medida del momento adicional. La resolución media en estos momentos es menor al 5 %. En los experimentos se observó una resolución energética media del 25 % con el valor mínimo en el centro del 17 % y el valor máximo en una de las esquinas del 70 %. Se presentó un algoritmo para la reconstrucción de la posición de impacto real a partir de los momentos. Para este fin se usó un modelo analítico de la distribución de señal, que se verificó experimentalmente. Para los tres momentos no triviales se observó que las predicciones del modelo reproducen muy bien las medidas de estos momentos. Las desviaciones siempre estaban por debajo del 11 %, excepto para el momento trivial. En este último caso, las desviaciones siempre estaban por debajo del 25 %. Se usó el modelo para predecir el comportamiento del detector en 40000 diferentes posiciones de impacto. Los resultados para los dos centroides y el seg