GAMMA CAMERA (fonctionnement)

bi-dimensionelle (2D) d’une distribution 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

fixation globale PM C pas d’image

fixation dans un organe

fixation dans un organe PM C PM C pas d’image

distribution spatiale de la fixation dans un organe

distribution spatiale de la fixation dans un organe PM C PM C PM C image construite par acquisitions successives point par point

distribution spatiale de la fixation dans plusieurs organes

distribution spatiale de la fixation dans plusieurs organes électronique PM PM PM PM PM PM PM PM image construite par acquisitions simultanées dans N*N points

Fonctionnement gamma caméra

gamma caméra (caméra à scintillations) statif détecteur stockage calculateur détecteur calculateur statif interface traitements lit d’examen documents

exemple 1 statif détecteur lit d’examen

exemple 2 statif détecteurs lit d’examen

exemple 3 statif détecteurs lit d’examen

exemple 4 statif détecteurs lit d’examen

tête de détection

tête de détection électronique protection 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

vue photomultiplicateurs y+ PM x+

vue cristal y+ x- x+ Cristal NaI(Tl) y-

cristal + photomultiplicateur cristal NaI(Tl)

vue collimateur y+ x- x+ Collimateur y-

collimateur trou septa

localisation mono-dimensionnelle 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 D1 D2 D3 a b a b a b 1 3 2 2 3 1 Va Vb Vc Vd Ve Vf x

localisation mono-dimensionnelle 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 D1 D2 D3 a b a b a b 1 3 2 2 3 1 Va Vb Vc Vd Ve Vf x

localisation bi-dimensionnelle y+ Rc Rd intensité Vab x- x+ Vcd y+ y- S D4 1 3 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 x- D1 D2 D3 x+ 2 2 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 3 1 D5 6 Va= 6/2 3 Vc= 6/3 2 Vb= 6/2 3 Vd= 6/1 6 y+ y- y- 28 28 24 24 Ra 1 2 3 x- Rb 3 2 1 x+ signaux X = x+ - x- = -4 Y = y+ - y- = +4

Collimateur gamma caméra

Collimateur: L'image scintigraphique correspond à la projection de la distribution de la radioactivité sur le cristal détecteur. L'utilisation d'un collimateur permet de privilégier une direction, la plus courante étant la perpendiculaire au cristal. Un collimateur est une galette habituellement en plomb dans laquelle des trous cylindriques ou coniques sont percés suivant un système d'axes déterminé.

Collimateur: Les photons g dont le parcours n'emprunte pas ces directions sont absorbés par le collimateur avant d'atteindre le cristal. La cloison séparant deux trous voisins est appelée "septum". L'épaisseur de plomb est calculée pour entraîner une atténuation d'au moins 95% de l'énergie des photons traversant les septa.

Éléments intervenant dans le calcul des collimateurs 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 rayonnement arrêté

Le choix de collimateur est fonction des paramètres: Type de collimateur Niveau d’énergie des rayons g Sensibilité et résolution

Type de collimateur: Collimateur trous parallèles Collimateur convergent Collimateur sténopé (pin-hole)

Niveau d’énergie: Basse énergie: Eg < 200keV Moyenne énergie: 200keV < Eg < 300keV Haute énergie: 300keV < Eg < 400keV

Sensibilité et résolution: La sensibilité ( efficacité géométrique) est la mesure du facteur de transmission du flux de rayonnement g par le collimateur. L'efficacité d'un collimateur correspond à la fraction des rayonnement g 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

Collimateur trous parallèles: Ce type de collimateur laisse passer seulement les g parallèles à l’axe du détecteur. parallèle cristal image collimateur objet

Efficacité géométrique H s e d Résolution spatiale Efficacité géométrique Sg= Hauteur effective du collimateur, tient compte de la pénétration septal.

H e d taille cristal Tc taille maximum objet To To = Tc

Résolution spatiale Rc ~ d (distance source) Rc ~ e (diamètre trou) Rc ~ 1/He (épaisser collimateur (longuer trou))

Efficacité géométrique Sg= Sg~ e (diamètre trou) Sg~ 1/He (épaisser collimateur (longuer trou)) Sg~ 1/s (épaisseur septa) Sg# d (distance source)

Collimateur convergent: Ce type de collimateur laisse passer les rayons g 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 cristal image collimateur objet

Efficacité géométrique H s e F d q Résolution spatiale Efficacité géométrique Sg=

F taille cristal Tc taille maximum objet To champ de vision To < Tc

F H z

F

Collimateur sténopé (pinhole): Ce type de collimateur comporte un seul trou et l’ensemble collimateur + détecteur fonctionne comme une chambre noire d’un appareil photo. sténopé cristal image collimateur objet

Efficacité géométrique H e d Résolution spatiale Efficacité géométrique Sg=

e taille image Ti H z pour H fixe z  A  taille objet To si z < H  A > 1 si z > H  A < 1

e taille image Ti H pour H fixe z  Ti  z taille objet To

e taille image Ti H d z taille objet To 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

parcours minimum  calcul épaisseur minimum septa Pénétration septale pour collimateur à trous parallèles: cristal collimateur parcours minimum septa source parcours minimum  calcul épaisseur minimum septa

pénétration septale: H e s w q

pénétration septale: A w H C B e s e

pénétration septale: w H e  s  H s  e s e Eg  m  s 

Collimateur trous parallèles: d2 > d1 d1 d2

FIN