Játékos Balázs: Innovatív mérőrendszer fejlesztése PET detektormodulokhoz
A modern orvosi képalkotó eljárások, különösen a pozitronemissziós tomográfia (PET) területén a daganatok pontos lokalizációja kulcsfontosságú. A technológia hatékonysága nagyban függ a felhasznált gamma detektormodulok pontosságától. A kutatás során olyan mérőrendszert fejlesztettünk, amely lehetővé teszi a szcintillátor kristályok és a fotoelektron-sokszorozók (SiPM) részletes vizsgálatát, kiküszöbölve a hagyományos méréstechnikák korlátait.
A méréstechnikai kihívások
A hagyományos mérőberendezések gyakran nehézkesen használhatók a detektormodulok vizsgálatára. A gamma-fotonok haladási iránya és az elnyelődési mélység meghatározása komoly parallaxis hibát okozhat, ami rontja a képalkotás minőségét. Egy jól meghatározott energiájú gamma-foton kibocsátása során a szcintillátor tűmátrix egyes elemei gerjesztődnek. A probléma az, hogy a sugárzás nem mindig merőlegesen hatol be a tűbe, hanem jóval nagyobb szögben, ami a fényeloszlás torzulását eredményezi.
A kutatásunk célja egy olyan eljárás kidolgozása volt, amellyel irányítani lehetne az elnyelődés mélységét, és pontosabban mérhető a szcintillátor kristályban történő elnyelésre adott válasz. Feltevésünk szerint a gerjesztés mélységével változik a fényeloszlás, ami bonyolultabb optikai elemekkel ellátott detektormodulokban is igaz.
SZCINTILLÁCIÓS DETEKTOR ANIMÁCIÓ
Az optikai gerjesztési módszer alapjai
Mivel kontrolláltan pontszerű gamma-gerjesztés nem valósítható meg egyszerűen, az ultraibolya (UV) fénnyel történő gerjesztést alkalmaztuk. A LYSO:Ce kristály ugyanis hasonlóan bocsát ki fényt UV-sugárzás hatására, mint gamma-foton esetén. A 365 nm-en sugárzó LED fényforrás alkalmazásával megfelelően kis méretű gerjesztő foltot hozhatunk létre.
A rendszer részei:
- 365 nm-es LED fényforrás.
- Fénykizáró szűrők a nemkívánatos spektrum kiszűrésére.
- 100-150 ns hosszú fényimpulzus-generátor.
- SiPM alapú detektormodul.
Mérési eredmények és mozaik-technika
A mérési folyamat során a detektormodult két mélységben (3 és 6 mm-re a szenzor felületétől) gerjesztettük. Mivel a pixelek válasza nagy mértékben eltérő lehet, az egyes részek alá helyezett mérésekből mozaikszerűen raktuk össze a teljes fényeloszlást. Ezzel az eljárással tetszőleges méretű fényérzékelő felépíthető és vizsgálható.
| Paraméter | Érték |
|---|---|
| Gerjesztési mélység | 3 mm / 6 mm |
| Gerjesztő fény hullámhossza | 365 nm |
| Fényimpulzus hossza | 100-150 ns |
A fejlesztés jelentősége
A kidolgozott eljárás lehetővé teszi, hogy bármilyen SiPM érzékelőre épülő detektort könnyedén megvizsgáljunk. A mérések nagy segítséget nyújtanak a detektormodulok finomításához és a térbeli felbontás növeléséhez. A módszerrel pontosan meghatározhatjuk, hogyan változik a fényeloszlás a kristályon belül, ezáltal kiküszöbölhető a parallaxis hiba, és olcsóbb, valamint pontosabb pozíciómeghatározás valósítható meg a PET készülékekben.
tags: #jatekos #balazs #merorendszer
