Algoritmos de posicionamiento en cristales centelladores monolíticos para mamografía por emisión de positrones

Abstract

La Mamografía por Emisión de Positrones (PEM) es una técnica de imagen molecular que se emplea como método complementario para el diagnóstico clínico del cáncer de mama. Existen pocos sistemas PEM comerciales. Otras modalidades de imagen que utilizan rayos X y resonancia magnética (MRI) solo proporcionan imágenes anatómicas; la ventaja del PEM es que provee información funcional. Tanto el funcionamiento del PEM como la Tomografía por Emisión de Positrones (PET) se basa en el uso de radionúclidos emisores de positrones que al aniquilarse con electrones del medio, emiten 2 fotones de aniquilación. Estos fotones son detectados en coincidencia, es decir se registran dos fotones de 511 keV en direcciones opuestas o a 180º. Los detectores que emplean los sistemas PET/PEM para registrar los fotones de aniquilación son cristales centelladores que convierten la energía del fotón en luz visible. Los cristales centelladores más utilizados en este tipo de sistema son los cristales centelladores pixelados; están conformados por una matriz 𝑚×𝑛 de elementos centelladores. También existen detectores continuos que se denominan cristales centelladores monolíticos. Los cristales monolíticos han despertado interés en los últimos años como alternativa de los detectores tradicionales. Los cristales monolíticos proveen información como la distribución de luz (LD) en dos dimensiones (2D) producida por el fotón que impacta en el detector por evento, lo que permite obtener características como la profundidad de interacción (DOI), proveen mayor sensibilidad, posicionamiento continuo de las interacciones de los fotones y son de menor costo. Sin embargo, para poder usar los cristales monolíticos en sistemas PEM clínicos es necesario atender desventajas como el efecto borde, los sistemas complejos de adquisición de datos, la calibración y los algoritmos de posicionamientos de eventos que utilizan. La complejidad de los algoritmos de posicionamiento de eventos en este tipo de cristales recae en la determinación precisa de interacción del fotón en el detector y una de sus dificultades recae en el efecto borde, es decir en el truncamiento de la LD a los bordes del cristal. Este trabajo hace una revisión general de los principios físicos que conlleva la detección en los detectores PEM monolíticos y describe sus principales ventajas y desafíos. También presenta la implementación de 4 algoritmos de posicionamiento en el sistema PEM-IFUNAM, su evaluación e intercomparación de los mismos.