Instrumentación

 

Espectroscopía gamma con LaBr₃ y LYSO para su aplicación en medicina nuclear

 

M. Rodríguez–Villafuerteª, H. Alva–Sánchez^a,b, T. Murrietaª y A. Martínez–Dávalosª

 

^a Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México, Apartado Postal 20–364, México, D.F., 01000, México.

^b Unidad PET/CT–Ciclotrón, Facultad de Medicina, Universidad Nacional Autónoma de México, Unidad de Investigación, Ciudad Universitaria México, D.F., 04510, México, e–mails: mercedes@fisica.unam.mx; halva@ciencias.unam.mx; tmurrieta@fisica.unam.mx; arnulfo@fisica.unam.mx.

 

Recibido el 2 de septiembre de 2010
Aceptado el 9 de noviembre de 2010

 

Resumen

La formación de imágenes en medicina nuclear esta basada en la detección de radiación proveniente de una cantidad minúscula de un radiofármaco administrado a un paciente. Para esto se requiere de detectores con eficiencia de detección alta, buena resolución espacial y que posean la capacidad de identificar la energía de la radiación incidente. En este trabajo se discuten estas y otras propiedades de los materiales utilizados como detectores de radiación gamma en aplicaciones medicas. Se describen los procedimientos estandar para la calibración y caracterización de un detector y se presentan los resultados de espectroscopia gamma del yoduro de sodio (NaI:Tl), centellador convencional ampliamente utilizado en aplicaciones de medicina nuclear, además de dos cristales centelladores innovadores: el bromuro de lantano (LaBr₃) y el oxiortosilicato de lutecio con itrio (LYSO). Estos últimos presentaron una respuesta lineal con la energía en un intervalo de 80 a 1332 keV; en este intervalo el LaBr₃ mostro una resolución en energía superior a la del LYSO y NaI:Tl. Se espera que estos y otros materiales con propiedades similares empiecen a sustituir a los usados actualmente en los detectores de equipos de tomografía de medicina nuclear.

Descriptores: Espectroscopia gamma; centelladores; resolution en energía; medicina nuclear.

 

Abstract

Image formation in nuclear medicine is based on the detection of radiation emitted from a small quantity of a radiopharmaceutical administered to patients. This requires high detection efficiency, good spatial resolution and the ability to identify the energy of the incident radiation. These and other properties of detector materials for gamma radiation are reviewed. Standard detector calibration and characterization procedures are described, and the results from gamma spectroscopy measurements for sodium iodide (NaI:Tl), conventional scintillator widely used in nuclear medicine applications, and two other novel scintillation crystals, lanthanum bromide (LaBr₃) and lutetium–yttrium oxyorthosilicate (LYSO) are presented. Both materials showed a linear energy response from 80 to 1332 keV, and within this energy interval, LaBr₃ had a superior energy resolution compared to LYSO and NaI:Tl. These and other new materials are expected to replace those used in current detectors for nuclear medicine scanners.

Keywords: Gamma–ray spectroscopy; scintillators; energy resolution; nuclear medicine.

 

PACS: 29.30.Kv; 29.40.Mc; 87.57.ue; 87.57.uh; 87.57.uk

 

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

 

Agradecimientos

Los autores agradecen el apoyo de CONACyT proyecto 82714, y a Martín Rodríguez y Joel Miranda quienes participaron en la adquisición preliminar de datos. H. Alva–Sánchez agradece el apoyo brindado por DGAPA–UNAM para la realización de su estancia postdoctoral.

 

Referencias

1. Knoll GF, "Radiation Detection and Measurement", 3^o edicion, (John Wiley & Sons, USA, 2000).         [ Links ]

2. N.N. Jibiri y H.U. Emelue, J. Radiol. Prot. 28 (2008) 361.         [ Links ]

3. H. Sugiyama et al., J. Toxicol. Sci. 34 (2009) 417.         [ Links ]

4. Y. Yokoyama, C. Falguères, F. Sémah, T. Jacob y R. Grün, J Hum. Evol. 55 (2008) 274.         [ Links ]

5. K.E. Nielsen y T.R. Gull, Phys. Scr. T 134 (2009) 014002.         [ Links ]

6. H. Herzog et al., Appl. Radiat. Isot. 56 (2002) 673.         [ Links ]

7. H.W. Fischer, B.E. Tabot, B. Poppe, Phys. Med Biol. 51 (2006) N461.         [ Links ]

8. L. Arazi, T. Cooks, M. Schmidt, Y. Keisari y I. Kelson, Phys. Med. Biol. 52 (2007) 5025.         [ Links ]

9. M.J. Farquharson et al., Phys. Med. Biol. 53 (2008) 3023.         [ Links ]

10. S.R. Cherry, J.A. Sorenson y M.E. Phelps, "Physics in Nuclear Medicine" (3 edicion, Saunders, USA 2003).         [ Links ]

11. C.L. Melcher, J. Nucí. Med. 41 (2000) 1051.         [ Links ]

12. L. Eriksson et al., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 525 (2004) 242.         [ Links ]

13. H. Alva–Sánchez et al.,IEEE Trans. Nucl. Sci. 57 (2010) 85.         [ Links ]

14. B. Hernández Reyes, "Diseño y construcción de modulos de detección para un sistema de tomografía PET/SPECT", (Tesis de Maestría en Ciencias Física Medica, Posgrado en Ciencias Físicas, UNAM 2008).         [ Links ]

15. F.H. Attix, Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry (John Wiley & Sons, USA 1986).         [ Links ]

16. T. Lewellen y J. Karp, "PET systems" en Emission Tomography: The fundamentals of PET and SPECT (MN Wernick, JN Aarsvold editores, Elsevier 2004).         [ Links ]

17. F. Wilkinson, "Scintillators" en Emission Tomography: The fundamentals of PET and SPECT, (MN Wernick, JN Aarsvold editores, Elsevier 2004).         [ Links ]

18. Scintillation Products, Saint Gobain Crystals, (2010). En línea disponible en: http://www.detectors.saint–gobain.com/MaterialsGasTubes.aspx 1 septiembre 2010.         [ Links ]

19. Proteus, 2010. En línea disponible en: http://www.apace–science.com/proteus/lyso.htm#top 1 septiembre 2010.         [ Links ]

20. O. Ernest, Lawrence Berkeley National Laboratory (Isotope Explorer Java, Version 2.96 alpha, U.S. Department of Energy, 2000). (En línea) disponible en http://ie.lbl.gov/education/isotopes.htm 1 septiembre 2010.         [ Links ]

21. S. Yamamoto, M. Imaizumi, E. Shimosegawa y J. Hatazawa, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 622 (2010) 261.         [ Links ]

22. R. Pani et al., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 571 (2007) 475.         [ Links ]

23. F. Cusanno et al., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 617 (2010) 217.         [ Links ]

24. A. Kuhn et al., IEEE Trans. Nucl. Sci. 53 (2006) 1090.         [ Links ]