Principios de Detección de Radiación

1. Detección Eléctrica (Ionización y Conducción)

• Efecto Eléctrico/Centelleo/Semiconductor/Termoluminiscencia: Fenómenos clave en la detección.
• Medida de Impulso (M.Impul): Amplitud proporcional a la energía.
• Medida de Corriente (M.Corrie): Amplitud promedio.

2. Detección Visual

• Emulsión fotográfica, sólido dieléctrico.

3. Eficiencia de Detección (Efi.detec)

Relación entre fotones detectados y fotones incidentes.

4. Resolución Energética (Re.Energía)

Capacidad para discriminar dos energías próximas.

5. Resolución Temporal (Re.Tempo)

Capacidad para discriminar dos estímulos con un pequeño intervalo de tiempo.

6. Ionización de Gas (Ioni.Gas)

Corriente eléctrica generada cuando un gas aislante pasa a ser conductor.

7. Excitación de Sólidos (Excita.Sólid)

Producción de luz medible.

8. Disociación de Materia (Disocia.Materia)

La radiación rompe enlaces químicos de la materia (ej. ennegrecimiento fotográfico). Iones positivos migran al cátodo y negativos al ánodo.

Detectores de Gas

Tipos y Rangos de Funcionamiento

Se clasifican según el voltaje aplicado (D.GAS 1 y 2, rangos de 1x a 10000x).

Zona de Recombinación (Z.Recomb)

Electrones lentos que chocan antes de llegar al ánodo.

Zona de Saturación

Detecta todas las ionizaciones.

Zona Proporcional

Rango de 1x a 10⁴x, la señal es proporcional a la energía depositada.

Contador Geiger

Detecta iones independientemente de la cantidad de iones iniciales (no separa energías).

Componentes (Componn)

Fuente de voltaje variable, cámara de gas, dos electrodos coaxiales, y pares de electrones.

Tipos de Cámaras de Gas

Cámara de Ionización (Cama.Ioniza)

• Opera en la zona de saturación.
• Gas noble + CO₂.
• Amplificación.
• Eficiencia: 100% para alfa y beta; 1% para gamma.

Detector Proporcional

• Opera en la zona proporcional.
• Mejor resolución temporal y eficacia.

Contador Geiger-Müller

• Solo detecta, no separa energías.
• Eficiencia: 100% alfa y beta; 1% gamma.
• Lento, con tiempo muerto de 50-300 µs.
• Voltaje por encima de la zona proporcional. Ioniza 1 avalancha de iones.

Ventajas (Ventaj)

• Cámara de Ionización: Simple, eficiente, amplia lectura, sensibilidad dependiente del tamaño, no tiene tiempo muerto.
• Proporcional: Discrimina LET alto y bajo, mayor sensibilidad.
• Geiger: Barato, no requiere amplificación, ventana fina, duración limitada.

Detector de Centelleo (D.CENTE)

Excita la materia y produce luz.

Componentes (Componen)

Sustancia luminiscente y fotomultiplicador (los fotones arrancan electrones y los dinodos amplifican la señal).

Características (Caracter)

Eficiente, rápido, detección proporcional a la luz y energía, útil para espectroscopía.

Tipos de Centelleadores

• Inorgánicos: Cristales (para gamma, intrínsecos o extrínsecos), vidrio y gas.
• Orgánicos: No se usan para gamma; cristales (para neutrones) y líquido (para beta de baja energía).

Ventajas y Desventajas

• Venta: Detecta fotones gamma y beta.
• Desventaja: Frágil, caro, no detecta contaminación directamente.

Detección de Neutrones (D.NEUTRO)

No tienen carga y no ionizan directamente. Son delicados y caros. Si son neutrones rápidos, se frenan con parafina. El ${}^{10}\text{B} + \text{n} \to \alpha + {}^{7}\text{Li}$ produce emisión alfa.

Detectores de Semiconductores (D.SEMICON)

Basados en germanio o silicio. Son sensibles, ofrecen las mejores resoluciones energéticas y el menor tiempo muerto. Son delicados y caros.

Termoluminiscencia (D.TERMOLUM)

Emisión de luz al calentar un sólido previamente irradiado (ej. Florero de litio). Lectura indirecta y reutilizable.

Fenómenos Asociados

• Fluorescencia: Emisión de luz durante o inmediatamente después de la radiación.
• Fosforescencia: Emisión tras un periodo de irradiación (meses). La radiación queda atrapada; el calor desprende la radiación, y la energía es proporcional a la radiación recibida.

Ventajas y Desventajas

• Ventaja: Amplio rango de dosis, sencillo, in situ, reutilizable, pequeño tamaño, barato.
• Desventaja: Ausencia de uniformidad, inestabilidad del almacenamiento, sensibilidad a la luz, contaminación.

Dosimetría

Determina la dosis absorbida (depende de la radiación, intensidad y naturaleza del material irradiado).

• D. Ambiental: Mide la tasa de dosis absorbida o de exposición en el área de trabajo.
• D. Personal: Acumula la dosis recibida por una persona determinada a lo largo del tiempo.

Monitores

Radiación

• Cámara de ionización o Geiger. Ventana deslizable (abierta para beta y alfa / cerrada para gamma).

Contaminación

• Manejo de fuentes no encapsuladas. Uso de sondas.
• Alfa: Contadores proporcionales o centelleo con ventana delgada.

Monitor de Pluma

Lectura directa, no sensible a la humedad, sensible, caro y delicado.

Monitor Fotográfico

Sensibilidad de la emulsión fotográfica a la radiación. Medida indirecta y poco precisa.

Lectura Directa

Uso de semiconductores sólidos.

Equipos de Imagenología Nuclear (MN)

Utilizan isótopos emisores de Alfa, Beta y Gamma. Tipos: gammagrafía, PET, monitor de radiación/contaminación (dosímetros), activímetro (contador de pozo) y accesorios.

Componentes

• Estativo: Permite movimiento transversal.
• Gantry: Soporte de los detectores (48-120 detectores de NaI(Tl) o CdZnTe).
• Camilla: Permite movimiento longitudinal.
• Accesorios: ECG, soporte, colimador.
• Sistema Informático.

Colimador

Filtra la señal de los detectores. Es una plancha de plomo con orificios paralelos, divergentes o convergentes. El grosor depende de la energía del isótopo a detectar.

Tipos de Estudio

• Palmares o estáticos.
• Rastreo o SPECT.
• Estudios dinámicos o secuenciales.

GATED o Engatillado

Sincroniza la imagen con la señal del ECG.

Tomografía por Emisión de Positrones (PET)

Materiales de Centelleo

• BGO: 12% de eficiencia, 300 ns de tiempo de decaimiento.
• LSO: 75% de eficiencia, 40 ns de tiempo de decaimiento.

Sistema de Coincidencia (Sist.Coinci)

Multidetector (anillos) que detectan fotones que coinciden a 511 keV. La representación espacial de los fenómenos de aniquilación forma la imagen. Los fotones de 511 keV provienen de la aniquilación de positrones, producidos previamente por creación de pares.

SUV (Standardized Uptake Value)

Captación Relativa (RF) en MBq/ml, calculada como: $\text{Actividad administrada} / (\text{Peso} \times 1000)$.

Evolución del PET

• PET (Años 80): Muestra la distribución del radiotrazador emisor de positrones. Menor atenuación, ofrece información metabólica precoz de todo el organismo. Presenta escasa resolución anatómica y trazadores no específicos.
• PET/TC: Imagen híbrida en una sola exploración. Mayor resolución espacial y temporal, ofrece información metabólica y anatómica. Guía la biopsia y planifica el tratamiento. Presenta artefactos en la corrección de atenuación, mayor dosimetría y coste.

Eventos Detectados en PET

• Verdadero: Se detecta en la Línea de Respuesta Correcta (LOR).
• Falso – Random: Se detectan en la LOR, pero provienen de desintegraciones equivocadas. Se corrigen con coincidencia y colimación.
• Disperso – Scatters: Eventos detectados en dos LOR (desplazadas y con diferentes energías). Se corrigen con colimación y resolución en energía.

Dependencia de los Eventos

• Verdaderos: Aumenta el número de eventos netos al aumentar la concentración de radionúclido; disminuye el número de eventos al aumentar el tamaño o volumen del paciente.
• Falsos: Aumenta el número de eventos al aumentar la tasa de conteo (efecto dominó en el ruido al aumentar la radiactividad inyectada). Se reduce con electrónica y cristales detectores rápidos.
• Dispersos: Disminuyen los eventos (15% en 2D y 50% en 3D). La resolución de energía no es útil en PET.

Detectores PET

La detección se basa en el centelleo: un cristal inorgánico emite luz al recibir radiaciones en forma de fotón. Componentes: Cristal de centelleo / Fotomultiplicador / Electrónica.

Factor de Coincidencia de Atenuación (FCA)

Probabilidad de que ambos fotones alcancen los cristales detectores, lo cual depende de la atenuación en su recorrido. Es inverso a la probabilidad de atenuación; a menor probabilidad de atenuación, mayor FCA.

SUV (Revisión)

Índice para determinar la significación de la captación. Depende del tiempo de captación y la calibración del tomógrafo.

Tiempo de Vuelo (TOF)

Herramienta que permite la corrección de la posición del evento. Depende de detectores con sensibilidad de pico segundo. Consigue aumentar la señal respecto al ruido en lesiones pequeñas o áreas con captación difusa. Requiere un detector eficaz, con menor tiempo de decaimiento.

Reconstrucción de Imagen

Proceso para quitar eventos falsos, corregir el tiempo muerto, corregir scatters y corregir la atenuación, quedándose solo con los eventos verdaderos, con los cuales se genera la imagen (30-50% del total).

Corrección de Atenuación

Los fotones PET son atenuados por las estructuras hasta llegar a los detectores. Esta corrección magnifica la señal profunda y relativiza la superficial. Se realiza mediante TC helicoidal y multicorte, aportando localización anatómica y espacial a la imagen PET.