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Submitted on 1 Jan 1978
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TECHNOLOGIE D’AUJOURD’HUI ET DE DEMAIN
B. Aubert
To cite this version:
JOURNAL DE PHYSIQUE Colloque C3, supplément au n° 6, Tome 39, Juin 1978, page C3-38
TECHNOLOGIE D'AUJOURD'HUI ET DE DEMAIN
B . A U B E R TInstitut G u s t a v e R o u s s y , 16 bis, A v e n u e P . Vaillant C o u t u r i e r , 94800 Villejuif, F r a n c e Résumé. — Les progrès en médecine nucléaire sont liés pour une grande part à l'amélioration des performances des détecteurs. En présentant un bilan des performances de 5 types de détecteurs, comparées à celles du détecteur au Nal(Tl), il apparaît qu'en dehors d'applications ponctuelles le détecteur au NaI(Tl) reste pour quelque temps encore, le détecteur de choix dans le service de médecine nucléaire.
Abstract. — Progress in nuclear medicine is mainly related to the improvement of detectors
performances. From a comparison of six detectors, including NaI(Tl), it appears that expecting some special applications, NaI(Tl), detector still remains the best one in nuclear medicine department.
Les progrès en médecine nucléaire peuvent venir soit de l'amélioration des traceurs ou des marqueurs (ce fut le cas avec le 99mTc il y a quelques années), soit de l'apparition de nouvelles techniques (tomographie par émission interne) ou soit de l'amé-lioration des performances des détecteurs.
Nous allons nous intéresser au troisième point et essayer de voir si certains détecteurs actuellement étudiés en laboratoire laissent espérer des progrès sensibles dans les performances de l'appareillage en médecine nucléaire.
Les qualités demandées à un détecteur sont les suivantes :
— Grande efficacité ( > 95 % à 140 keV). Cette caractéristique conditionne l'activité à injec-ter au malade. On peut ainsi diminuer la dose reçue par le malade tout en améliorant la statistique au niveau de l'image.
— Bonne résolution spatiale (~ 1 mm).
La résolution spatiale (largeur à mi-hauteur de la réponse à une source ponctuelle) intervient sur la qualité de l'image au niveau de la perception de fins détails. Ceci est essentiel pour les études du cerveau par exemple.
— Bonne résolution en énergie (< 5 %).
Une résolution de quelques % permet d'affiner la séparation compton-pic photoélectrique. Il en résulte un meilleur contraste de l'image.
— Taux de comptage élevé (1 000 kcps). Actuellement les études cardiaques, ou dans l'ave-nir les isotopes à vie courte injectés à forte activité, nécessitent un appareil pouvant détecter un flux élevé de photons.
— Champ de grande taille ( > 500 x 500 mm2). La limite du champ peut être fixée à la dimension d'un patient (2 000 x 600 mm2) cependant un champ de (500 x 500 mm2) est suffisant pour la majeure partie des applications.
— Utilisation aisée.
Le détecteur doit pouvoir fonctionner à tempéra-ture ambiante sans procédure particulière avant utilisation.
— Prix abordable (== 1 000 000 frs).
Ces deux derniers critères sont des facteurs de développement de l'appareil dans les divers services de médecine nucléaire.
A l'heure actuelle, le détecteur au N a l est sans contestation possible le détecteur de choix en méde-cine nucléaire. Son utilisation se retrouve sur tous les appareils : sonde, scintigraphes, caméras à scin-tillation. Le détecteur au Nal fait donc office de référence. Ses performances avec le "mT c , c'est-à-d i r e a 140 keV, sont prises comme c'est-à-données c'est-à-de base pour la comparaison avec les détecteurs présentés plus loin : • Efficacité : 95 %. • Résolution spatiale : 5 mm. • Résolution en énergie : 13 %. • Taux de comptage : 100 kcps. • Champ (diamètre) : 400 mm. • Utilisation : r° ambiante. • Prix : 600 000 à 1 000 000 frs.
— Détecteur au Nal « Collimation active ». — Ce détecteur a été développé par Laurer [1], Il se compose de 3 éléments de NaI(Tl) de hauteur H et de largeur L, entre lesquels s'intercalent l'élément de CsI(Na) et l'élément de CsI(Tl). Ces deux der-niers cristaux ont une hauteur h (< H) et une largeur / (< L).
Ces 5 cristaux sont couplés optiquement à un P.M. La différence du temps de décroissance de l'impulsion dans chacun des cristaux (NaI(Tl) : 0,23 |xs — CsI(Na) : 0,63 u,s — CsI(Tl) : 1,00 u.s) permet de calculer 3 rapports. Ces rapports contien-nent les données nécessaires pour connaître la position du photon incident.
TECHNOLOGIE D'AUJOURD'HUI ET D E DEMAIN C3-39 Ainsi avec ce détecteur on a l'avantage d'un Le détecteur au xénon solide [5] donne une réso- détecteur avec collimateur pour la résolution spa- lution de 18 % avec du 57Co. Il fonctionne avec de tiale et l'avantage d'un détecteur sans collimateur l'azote liquide. L'avenir d'un tel détecteur peut pour l'efficacité. s'orienter vers l'application à des phénomènes rapi-
- ~é~~~~~~~~ à - L ' des, ce qui est le cas en particulier des études avec ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
bien connu de ce type de détecteur est la résolution des à vie courte.
en énergie qui s'élève à quelques %. Il est d'ailleurs
-
Détecteur S.S.C. (Superheated ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ d ~ ~-déjà utilisé en médecine nucléaire dans une applica- ting colloid) [ 6 ] .
-
ce
détecteur est constitué par tion bien précise où le NaI(T1) est inutilisable. C'est une colloïdale de petits grains d'un métal l'examen de la thyroïde par fluorescence X où il faut de numéro atomique élevé (plomb ou étain).détecter la raie K a du 12'1 à 28,6 keV. Ce détecteur fonctionne à la température de
A 140 keV, la résolution en énergie est de l'ordre liquide mais est stocké à la température de 3 % et la résolution spatiale est voisine de 2 mm, ambiante. Lors de l~absorption dyun photon par un
cependant l'efficacité est limitée à 80 %. D'autre gain, l'état magnétique de ce grain change.
cette
part les dimensions ne sont pas actuellement supé- modification peut être détectée électroniquement. rieures à 150 X 150 mm2. En théorie ce matériau a de nombreuses qualités :Avec l'apparition du germanium haute pureté [2]
l'utilisation de ces détecteurs s'en est trouvée - Résolution spatiale excellente limitée seule- fiée. Car seul le fonctionnement nécessite la tempé- ment par la taille des grains : 200 p.
rature de l'azote liquide. - Résolution en énergie : 2 %.
Le CdTe, grâce à un pouvoir d'arrêt plus élevé et
-
Taux de comptage élevé : 2 x 106 ~hotons/s. un fonctionnement à la température ambiante pour--
Matériau peu cher et de grandes dimensions. rait offrir de nouvelles perspectives pour ce type de Le tableau 1 regroupe les performances des diffé-détecteur. rents détecteurs présentés.
-
es
~hambrespro~ortionnelles àfils. ---De tels Celles du S.S.C. sont très séduisantes, car ellesdétecteurs ont des caractéristiques intéressantes sont dans l'ensemble à cellès du ~ ~ 1 .
telles que bonne résolution spatiale, bonne unifor- ~ ~ce ne sont que des performances l h ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
mité, grandes dimensions et faible coût, cependant théoriques et rien ne laisse espérer un développe- ils présentent des faiblesses pour l'efficacité et la ment rapide de ce type de détecteur dans le domaine résolution en énergie. de la médecine nucléaire.
Une caméra à scintillation constituée de 2 de ces L,, autres détecteurs ont quelques caractéristi- chambres est utilisée pour détecter les positrons [ 3 ] . ques supérieures à celles du mais ont toujours Ses dimensions sont de 480 x 480 mm2. Afin d'amé-
,
point faible qui annule ces avantages. ~~~~i liorer l'efficacité, cette caméra est équipée de l'utilisation de détecteurs autres que le reste, convertisseurs y- e-. A 51 1 keV, l'efficacité est de pour le ,ment et dans les années futures, limitée à 3,4 % et la résolution spatiale de l'ordre de 6 , s mm- des applications bien précises (détection de photons- Détecteurs au xénon.
-
Le xénon sous forme d'énergie < 7 0 keV, détection de positrons,...).
Leliquide a été étudié entre autres par Lansiart [ 4 ] . Les système de détection à base de Na1 est et sera pour résultats obtenus sont satisfaisants pour la résolu- longtemps encore l'appareil de base d'un service de tion en énergie (20 à 30 %). médecine nucléaire.
TABLEAU 1
Comparaison des performances des différents types de détecteurs
Résolution Résolution Efficacité
Champ spatiale énergie à 140 keV Taux de comptage
(cm2) (mm) (%) (%) kcps
-
-
--
-Na1 1 200 5 13 95 1 O0
Semiconducteur 225 2 3 80 1 O00
xénon 1 O00 3 18 40 1 O00
S.S.C. 650 1 2 95 2 O00
Bibliographie
[l] LAURER, G. R. and EISENBUD, M., Nucl. Instrum. Methods [4] LANSIART, A., Bull. Inf. Sci. Tech. (C.E.A), no 194 (1974).
140 (1977) 481. [SI LANSIART, A. et SEIGNEUR, A., Journées d'Information Elec-
[2] KAUFMAN, L. and coll., IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-22 tronique, (C.E.A) (1977).
(1975) 395. [6] DRUKIER, A. K. and VALETTE, C., NUCI. Instrum. Methods
