Development of a gamma camera for medical and nuclear physics applications

In this work we present HICAM (HIgh resolution CAMera), a new compact and high-resolution Anger camera for clinical and research environments, where high overall spatial resolution and system compactness are required. The use of Silicon Drift Detectors (SDDs) as scintillator photodetectors is the unique aspect of this camera. SDDs are characterized by high quantum efficiency and low electronic noise. Two prototypes were developed during the project, with 5 x 5 SDDs and 10 x 10 SDDs (6 cm x 5 cm and 12 cm x 10 cm field-of-view, respectively). The camera provides a high intrinsic spatial resolution <1 mm, system spatial resolution of ~2.7 mm at 4 cm and appropriate sensitivity. The prototypes have been successfully used in clinical trials, small animal imaging, nuclear physics research and prompt gamma imaging in proton therapy, providing high versatility in a wide energy range (140 keV – 7 MeV).

In questo lavoro si presenta HICAM (HIgh resolution CAMera), una nuova Anger camera compatta ad elevata risoluzione spaziale per studi clinici e di ricerca, in cui sono necessari sia elevata risoluzione spaziale che compattezza. L’uso di Silicon Drift Detectors (SDD), dispositivi caratterizzati da elevata efficienza quantica e basso rumore elettronico, per la lettura della luce di scintillazione sono l’aspetto unico di questa camera. Durante il progetto sono stati sviluppati due prototipi con 5 x 5 SDD e 10 x 10 SDD, rispettivamente con campi di vista di 6 cm x 5 cm and 12 cm x 10 cm. La camera mostra un’elevata risoluzione spaziale intrinseca <1 mm, una risoluzione spaziale complessiva di circa 2.7 mm ad una distanza di imaging di 4 cm e sensitività adeguata. I prototipi sono stati utilizzati per esami clinici, studi su piccoli animali ed imaging di prompt gamma per proton therapy, dimostrando grande versatilità in un ampio range energetico (140 keV – 7 MeV).