Ponente
Sra.
Ane Etxebeste
(IFIC)
Descripción
El interés del uso de cristales continuos en tomografía de emisión por positrones (PET) ha crecido en los últimos años. Acoplados a fotodetectores segmentados como son los fotomultiplicadores de Silicio (SiPMs), estos detectores pueden combinar una alta sensibilidad con una alta resolución espacial, los dos principales factores a maximizar en PET.
Las principales ventajas de los cristales continuos son el aumento de la sensibilidad, la capacidad de inferir la DoI a partir de la distribución de luz en el cristal y la no limitación de la resolución espacial transversal al tamaño del cristal. Sin embargo, la principal desventaja es la dificultad de obtener un posicionamiento preciso de la de interacción del fotón dentro del cristal, necesario para poder obtener una imagen reconstruida final de alta calidad.
Distintos grupos han trabajado en el posicionamiento de la interacción en cristales continuos. Muchos de los algoritmos desarrollados requieren de costosas precalibraciones como son los métodos estadísticos basados en Máxima Verosimilitud o los basados en reconocimiento de patrones. A diferencia de éstos, existen otros métodos que se basan en modelos simulados o teóricos de la distribución de luz. Para la optimización de los resultados se han investigado distintos recubrimientos de la superficie del cristal que modifican las reflexiones (pintura blanca, pintura negra, Teflon, aluminio, láminas especulares, etc.).
En el IFIC se ha desarrollado un prototipo PET cuya cabeza detectora consta de un cristal LYSO continuo de 12 mm x 12 mm de sección, acoplado a una matriz de 64 SiPMs y un tamaño de pixel activo de 1.45 mm. Se ha elegido pintura blanca como recubrimiento del cristal para tener una mayor resolución energética y temporal. La posición de interacción de los fotones se obtiene usando un modelo analítico de la distribución de luz desarrollado en [1] que incluye reflexiones en las paredes del cristal. Se han obtenido resoluciones intrínsecas promedias sobre la superficie del cristal de 0.9 mm para un cristal de 5 mm de grosor y de 1.2 mm para un cristal de 10 mm de grosor. La resolución de la DoI es de unos 2 mm FWHM en ambos casos mientras que la FWTM para el cristal de 5 mm es de 5.3 mm y de 9.6 mm para el de 10 mm de grosor [2].
Además se han realizado simulaciones Monte Carlo de nuestro detector con la plataforma GATE v.6.1 que han sido validadas con los datos experimentales a través de la comparación de la distribución de luz detectada en el SiPM. Dichas simulaciones nos han permitido estudiar distintas geometrías de cristales. Se ha observado que la DoI mejora al aumentar la razón entre la raíz cuadrada de la sección y el grosor del cristal (AR) manteniendo el mismo número de píxeles.
En un futuro próximo se pretende desarrollar un anillo completo con 12 cabezas detectoras y un AR superior al actual (1.45) con el objetivo de mejorar la determinación de la DoI y así disminuir el error de paralaje. La caracterización de dicho anillo se está realizando según el estándar NEMA-NU.
Referencias:
[1]Li, Zhi, et al. “Nonlinear least-squares modeling of 3D interaction position in a monolithic scintillator block”. Physics in medicine and biology, 2010, vol. 55, no 21, p. 6515
[2]A, Etxebeste et al. “3D Position Determination in Monolithic Crystals coupled to SiPMs for PET”. Sent to Physics in medicine and biology.
Autor primario
Sra.
Ane Etxebeste
(IFIC)
