Contribuição para o estudo de viabilidade de um tomógrafo de longo campo de visão axial baseado em RPC's

Abstract

A Imagiologia Médica tem vindo a desenvolver-se no sentido em que se apresenta como uma ferramenta imprescindível ao diagnóstico. Nesta crescente tomada de importância aparecem técnicas de Medicina Nuclear de que é exemplo a tomografia PET. Em PET a radiação gama, proveniente da aniquilação de um positrão com um electrão, apresenta-se na forma de dois fotões emitidos em direcções diametralmente opostas, permitindo a definição de linhas de resposta onde se encerra a localização de radioactividade. Os tomógrafos PET evoluem no sentido de melhoria da resolução espacial e sensibilidade. A melhoria da resolução espacial para uma mesma relação sinal/ruído requer um grande aumento de sensibilidade. Associado a este aumento de sensibilidade aparece a necessidade de aumentar o campo de visão axial (AFOV – Axial Field of View) do tomógrafo, o que se torna insuportavelmente dispendioso com a tecnologia de cristais de cintilação acoplados a fotomultiplicadores, actualmente existente. No LIP-Coimbra tem-se investido no desenvolvimento da tecnologia PET utilizando detectores diferentes dos anteriores, os RPC’s, que podem ser construídos com maior área a um custo inferior. Com esta tecnologia perspectiva-se a construção de um tomógrafo com um longo AFOV (podendo mesmo cobrir todo o paciente). Os RPC’s têm uma eficiência menor do que os cristais cintiladores, mas essa desvantagem seria largamente compensada com o aumento do AFOV, aliada a outras vantagens, como sendo a possibilidade de TOFPET (Time-of-Flight PET). Um dos principais efeitos físicos que influenciam a aquisição em PET é o efeito Compton. Esta componente é indesejável e constitui uma grande percentagem dos eventos detectados (aumentando com o aumento do AFOV). Se não for adequadamente estimada e corrigida, pode impedir que a qualidade de imagem seja competitiva com a dos tomógrafos comerciais existentes. Este projecto visa corrigir a radiação dispersa por efeito Compton existente num tomógrafo com as características descritas. Os RPC’s não dispõem da possibilidade de medir a energia dos fotões, embora a sua eficiência de detecção varie com a energia. Com esta limitação uma simulação numérica foi implementada, a SSS, Single Scatter Simulation. O SSS é um método que se baseia na hipótese de que por cada coincidência dispersaregistada um único efeito Compton lhe está na origem. Em suma, por par de fotões provenientes da aniquilação, o efeito Compton ocorre uma única vez. Tal consideração permite simplificar consideravelmente a geometria e cálculo da distribuição de radiação dispersa. Efectuou-se a simulação, para validação do método, em meio de atenuação cilíndrico. A simulação da radiação dispersa que se sobrepõe a uma aquisição PET em contexto clínico efectuou-se recorrendo ao uso de um fantoma humano voxelizado, o NCAT. A validação da implementação foi efectuada de modo qualitativo, comparando resultados do método com simulações em Geant4 para o mesmo fantoma. Obteve-se uma concordância razoável de resultados para o método SSS e as simulações em Geant4 que indicam que o método implementado é bastante satisfatório na correcção de radiação dispersa. Uma validação mais aprofundada deverá ser realizada futuramente.