En este proyecto se presenta una propuesta para realizar estudios básicos de interacción de radiación con materia, en particular en el diseño de detectores para microtomografía por emisión de positrones (microPET) y su efecto en la formación de imágenes moleculares de animales pequeños. En el laboratorio de detectores para imagen molecular del Instituto de Física de la UNAM hemos desarrollado en los últimos años dos prototipos microPET basados en cristales centelladores pixelizados acoplados a fotodetectores sensibles a la posición. El proyecto ha involucrado el diseño y la construcción de los módulos de detección y del sistema de adquisición de datos y control de movimiento. Asimismo, se ha desarrollado software especializado para la digitalización de los datos y su corrección por decaimiento de la fuente radiactiva, no-uniformidad de los detectores y distorsión geométrica, antes de ser utilizados en el proceso de reconstrucción de las imágenes tomográficas. Los detectores actuales no pueden codificar la profundidad de interacción (DOI por sus siglas en inglés) en el centellador, por lo que el desempeño de los prototipos presenta relativamente pobre resolución espacial y baja sensibilidad._x000D_ En esta propuesta se estudiarán detectores PET híbridos de lectura dual que permitan codificar la profundidad de interacción midiendo la distribución de luz de centelleo entre dos fotodetectores. El detector DOI a desarrollar se basará en la modificación del módulo de detección original, a través de la incorporación de un segundo fotodetector acoplado a la cara opuesta del centellador. Se probarán diferentes configuraciones novedosas para la transferencia de la luz de centello al segundo fotodetector, que incluyen el uso de fibras ópticas (normales y corredoras de frecuencia), guías de luz, o acoplamiento directo con el centellador. Ello implica que será necesario desarrollar la electrónica de lectura dual de las señales de salida de los fotodetectores, las cuales tendrán que ser digitalizadas en sincronía es decir, utilizando la misma señal de disparo. Una vez que se hayan construido los detectores híbridos de lectura dual, se calibrarán con haces colimados electrónicamente, y se estudiará su respuesta en términos de resolución en energía, resolución espacial intrínseca y resolución en profundidad de interacción. Todos los estudios experimentales serán complementados con simulaciones Monte Carlo, cuyos resultados serán utilizados para predecir la respuesta y optimizar el diseño de los módulos de detección.

Existen varios aspectos importantes relacionados con el desarrollo de este proyecto que vale la pena mencionar:_x000D_ a. Se producen conocimientos e infraestructura únicos en su tipo en la UNAM y en el país,_x000D_ b. Es una plataforma ideal para la formación de recursos humanos de alto nivel (dirección de tesis de licenciatura, maestría y doctorado) en disciplinas relacionadas con las aplicaciones de la física en la medicina,_x000D_ c. Los prototipos existentes pueden ser modificados y optimizados para adaptarse a necesidades específicas en diferentes áreas,_x000D_ d. Permite el trabajo multidisciplinario (ciencias exactas, electrónica, ingeniería)._x000D_ e. La infraestructura del laboratorio es utilizada para actividades de docencia, tal como ocurre actualmente en el curso de Instrumentación y Señales, de la Maestría en Ciencias (Física Médica) del Posgrado en Ciencias Físicas, UNAM, cuyos profesores son participantes de este proyecto._x000D_ Esta propuesta se considera novedosa por el tipo de detectores que se pretende estudiar y desarrollar. Es un tema actual a nivel internacional que puede tener un impacto importante en diferentes aplicaciones de imagenología molecular, tanto en sistemas para estudios preclínicos, como para el desarrollo de equipos clínicos dedicados que requieran campos de vista pequeños (por ejemplo, para estudios de mama).