Desenvolvimento do sistema de leitura e aquisição para uma câmara de Anger utilizando fotomultiplicadores de silício

Abstract

As câmaras de cintilação são um dos detetores mais utilizados em imagiologia médica para realizar Cintigrafias e SPECT. O algoritmo tipicamente utilizado para reconstruir as imagens é o método do centro de gravidade que, embora muito simples, provoca a distorção acentuada das imagens. Em alternativa, os métodos de reconstrução estatística, apresentam melhores resultados mas requerem o conhecimento da função de resposta à luz (LRFs) dos fotodetetores, função essa, difícil de determinar. O projeto “Métodos adaptativos para imagiologia médica com câmaras gama” propõe a aplicação de uma técnica adaptativa de reconstrução de LRFs em câmaras de cintilação médicas. Neste âmbito foi desenvolvido um sistema de aquisição que permitisse fazer o teste dos algoritmos desenvolvidos em câmaras reais. O sistema foi desenvolvido utilizando um ASIC MAROG3 da Omega, com base na sua placa de testes e permite fazer a aquisição de 64 canais, cujos sinas podem estar dentro de uma gama dinâmica de 30 pC e ser formatados com uma constante temporal entre 30 e 210 ns, a uma taxa de 3 kHz em modo de auto-trigger ou trigger externo. A configuração e controlo do sistema é feito utilizando uma interface-gráfica desenvolvida em LabView. Este sistema permitirá a aquisição de dados não processados diretamente dos fotomultiplicadores de uma câmara de cintilação médica comercial e de um protótipo de mini-câmara de cintilação com fotomultiplicadores de silício (SiPM) desenvolvida especificamente para este projeto. Os SiPMs são fotodetetores de alta sensibilidade desenvolvidos recentemente e que pelas suas vantagens tendem a substituir os usuais fotomultiplicadores. O protótipo desenvolvido utiliza uma matriz de SiMPs da Hamamatsu e um cristal cintilador LYSO da Saint-Gobain Crystals. Este protótipo foi utilizado para realizar testes e caracterização do sistema de aquisição desenvolvido. Palavras-chaves: sistema de aquisição de dados, DAQ, instrumentação, câmara de cintilação, câmara gama, câmara de Anger, fotomultiplicadores de silício, SiPM.

Scintillation cameras are one of the most currently used detectors in medical imaging to perform Scintigraphy and SPECT. The algorithm typically used to reconstruct the images is the method of center of gravity, which although consisting in a very simple algorithm causes severe distortion of the images. Alternatively, statistical reconstruction methods may provide better results. Nevertheless, these methods require a deeper knowledge of the response function to light of photodetectors (LRFs), which are more difficult to obtain. The present project, entitled "Adaptive methods for medical imaging with gamma cameras", aims the implementation of an adaptive technique for reconstruction of their function in medical scintillation camera. Along this project, an acquisition system, with the purpose of allowing the test of the algorithms in real chambers, was developed. The system was established using an ASIC MAROC3 from Omega and it is based on its test board. The system allows the acquisition of 64 channels in a dynamic range of 30 pC at a rate of in a rate of 3 kHz in auto trigger mode or external trigger. Moreover, the input signals can be formatted with a constant time between 30 and 210 ns. The configuration and control of the system is done using a graphical interface developed in LabView. The developed system will allow the acquisition of raw data from a commercial gama camera made with photomultipliers and from a prototype of a mini gama camera with silicon photomultipliers (SiPM) which was specifically developed for this project. The SiPMs are highly sensitive photodetectors recently developed, which due to their multiple advantages tend to replace the usual photomultipliers. The developed prototype uses a SiPMs array made by Hamamatsu and a scintillator LYSO crystal made by Saint Gobain Crystals, and was used to test the developed data acquisition system.