กล้องแกมมา ( γ-camera ) หรือที่เรียกว่ากล้องสแกนรังสีหรือกล้องแองเกอร์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการสร้างภาพรังสีแกมมาที่ปล่อยออกมาจากไอโซโทปรังสี ซึ่งเป็นเทคนิคที่เรียกว่าการสแกนรังสี (scintigraphy ) การประยุกต์ใช้การสแกนรังสี ได้แก่การพัฒนายา ในระยะเริ่มต้น และการถ่ายภาพทางการแพทย์ด้วยนิวเคลียร์เพื่อดูและวิเคราะห์ภาพของร่างกายมนุษย์ หรือการกระจายตัวของสารกัมมันตรังสี ที่ฉีด สูดดม หรือรับประทานเข้าไปทางการแพทย์ ซึ่งปล่อยรังสีแกมมา

การสแกนด้วยรังสี ("scint") คือการใช้กล้องแกมมาเพื่อจับรังสีที่ปล่อยออกมาจากไอโซโทปรังสีภายในเพื่อสร้างภาพ สองมิติ ^{[ 1 ]}

การถ่ายภาพ SPECT (single photon emission computed tomography) ซึ่งใช้ในการทดสอบความเครียดของหัวใจ ด้วยนิวเคลียร์ นั้น ดำเนินการโดยใช้กล้องแกมมา โดยปกติแล้วจะใช้ตัวตรวจจับหรือหัวตรวจจับหนึ่ง สอง หรือสามหัว หมุนรอบตัวผู้ป่วยอย่างช้าๆ

กล้องแกมมาประกอบด้วยระนาบผลึกแบนหนึ่งแผ่นหรือมากกว่า (หรือตัวตรวจจับ) ที่เชื่อมต่อทางแสงกับอาร์เรย์ของหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ในชุดประกอบที่เรียกว่า "หัว" ซึ่งติดตั้งอยู่บนโครง โครงนี้เชื่อมต่อกับระบบคอมพิวเตอร์ที่ควบคุมการทำงานของกล้องและรับและจัดเก็บภาพ^{[ 2 ] : 82} การสร้างกล้องแกมมาบางครั้งเรียกว่าโครงสร้างรังสีแบบแบ่งส่วน

ระบบจะสะสมเหตุการณ์หรือจำนวนโฟตอนแกมมา ที่ถูกดูดซับโดยผลึกในกล้อง โดยปกติ จะใช้ผลึก โซเดียมไอโอไดด์ แบนขนาดใหญ่ ที่มีการเจือด้วยแทลเลียม NaI(Tl) ในตัวเรือนที่ปิดสนิท วิธีการจับภาพที่มีประสิทธิภาพสูงของส่วนผสมนี้สำหรับการตรวจจับรังสีแกมมาถูกค้นพบในปี 1944 โดยเซอร์ซามูเอล เคอร์แรน^{[ 3 ] [ 4 ]}ขณะที่เขากำลังทำงานในโครงการแมนฮัตตันที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่เบิร์กลีย์นักฟิสิกส์รางวัลโนเบล โรเบิร์ต ฮอฟสตัดเตอร์ก็ได้ทำงานเกี่ยวกับเทคนิคนี้ในปี 1948 เช่นกัน^{[ 5 ]}

ผลึกจะเรืองแสงเมื่อได้รับรังสีแกมมา เมื่อโฟตอนแกมมาออกจากผู้ป่วย (ซึ่งได้รับการฉีดด้วยยาที่มีสารกัมมันตรังสี ) มันจะไปกระทบอิเล็กตรอนที่หลุดออกจากอะตอมไอโอดีนในผลึก และจะเกิดแสงวาบจางๆ ขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนที่หลุดออกมากลับไปอยู่ในสถานะพลังงานต่ำสุดอีกครั้ง ปรากฏการณ์เริ่มต้นของอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นนั้นคล้ายกับปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกและ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับรังสีแกมมา) ปรากฏการณ์คอมป์ตันหลังจากเกิดแสงวาบแล้ว ก็จะมีการตรวจจับ หลอด โฟโตมัลติพลายเออร์ (PMT) ที่อยู่ด้านหลังผลึกจะตรวจจับแสงวาบเรืองแสง (เหตุการณ์) และคอมพิวเตอร์จะรวมจำนวนนับ คอมพิวเตอร์จะสร้างภาพสองมิติและแสดงภาพความหนาแน่นเชิงพื้นที่สัมพัทธ์ของจำนวนนับบนจอภาพ ภาพที่สร้างขึ้นใหม่นี้สะท้อนถึงการกระจายและความเข้มข้นสัมพัทธ์ของธาตุติดตามกัมมันตรังสีที่มีอยู่ในอวัยวะและเนื้อเยื่อที่ถ่ายภาพ^{[ 6 ] : 162}

Hal Angerพัฒนากล้องแกมมาตัวแรกในปี 1957 ^{[ 7 ] [ 8 ]}การออกแบบดั้งเดิมของเขา ซึ่งมักเรียกว่ากล้อง Anger ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน กล้อง Anger ใช้ชุดโฟโตมัลติพลายเออร์แบบหลอดสุญญากาศ (PMT) โดยทั่วไปแล้วแต่ละหลอดจะมีหน้าสัมผัสขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ7.6 ซม.และหลอดเหล่านี้จะถูกจัดเรียงในรูปทรงหกเหลี่ยมด้านหลังผลึกดูดซับ วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่อโฟโตดีเทคเตอร์จะถูกต่อสายเพื่อให้สะท้อนการเกิดขึ้นพร้อมกันของแสงฟลูออเรสเซนซ์ที่ตรวจจับได้โดยสมาชิกของอาร์เรย์ตรวจจับรูปหกเหลี่ยม PMT ทั้งหมดจะตรวจจับแสงวาบ (ที่สันนิษฐานว่า) เดียวกันพร้อมกันในระดับที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของพวกมันจากเหตุการณ์จริงแต่ละครั้ง ดังนั้นตำแหน่งเชิงพื้นที่ของแสงวาบฟลูออเรสเซนซ์แต่ละครั้งจึงสะท้อนออกมาเป็นรูปแบบของแรงดันไฟฟ้าภายในอาร์เรย์วงจรที่เชื่อมต่อกัน

ตำแหน่งของการปฏิสัมพันธ์ระหว่างรังสีแกมมากับผลึกสามารถกำหนดได้โดยการประมวลผลสัญญาณแรงดันไฟฟ้าจากโฟโตมัลติพลายเออร์ กล่าวโดยง่ายคือ สามารถหาตำแหน่งได้โดยการถ่วงน้ำหนักตำแหน่งของหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์แต่ละหลอดด้วยความแรงของสัญญาณ จากนั้นคำนวณตำแหน่งเฉลี่ยจากตำแหน่งที่ถ่วงน้ำหนักแล้ว^{[ 2 ] : 112} ผลรวมทั้งหมดของแรงดันไฟฟ้าจากโฟโตมัลติพลายเออร์แต่ละตัวที่วัดโดยเครื่องวิเคราะห์ความสูงของพัลส์จะเป็นสัดส่วนกับพลังงานของการปฏิสัมพันธ์ของรังสีแกมมา ดังนั้นจึงสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างไอโซโทปต่างๆ หรือระหว่างโฟตอนที่กระเจิงและโฟตอนโดยตรงได้^{[ 6 ] : 166}

เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงพื้นที่เกี่ยวกับการปล่อยรังสีแกมมาจากวัตถุที่ต้องการถ่ายภาพ (เช่น เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจของบุคคลที่ดูดซับสารกัมมันตรังสีที่ฉีดเข้าเส้นเลือดดำ ซึ่งโดยทั่วไปคือธัลเลียม-201 หรือเทคนีเซียม-99m ) จำเป็นต้องมีวิธีการเชื่อมโยงโฟตอนที่ตรวจพบกับจุดกำเนิดของพวกมัน

วิธีการทั่วไปคือการวางคอลลิเมเตอร์ไว้เหนืออาร์เรย์คริสตัลตรวจจับ/PMT คอลลิเมเตอร์ประกอบด้วยแผ่นตะกั่ว หนา โดยทั่วไปมีความหนา 25 ถึง 55 มิลลิเมตร (1 ถึง 2.2 นิ้ว) และมีรูเจาะอยู่ติดกันหลายพันรู มีคอลลิเมเตอร์สามประเภท ได้แก่ คอลลิเมเตอร์พลังงานต่ำ พลังงานปานกลาง และพลังงานสูง เมื่อคอลลิเมเตอร์เปลี่ยนจากพลังงานต่ำไปเป็นพลังงานสูง ขนาดของรู ความหนา และแผ่นกั้นระหว่างรูก็จะเพิ่มขึ้นด้วย^{[ 9 ]}เมื่อกำหนดความหนาของแผ่นกั้นคงที่ ความละเอียดของคอลลิเมเตอร์จะลดลงเมื่อประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น และระยะห่างของแหล่งกำเนิดจากคอลลิเมเตอร์ก็เพิ่มขึ้นด้วย^{[ 10 ]}เครื่องวิเคราะห์ความสูงของพัลส์จะกำหนดความกว้างเต็มที่ที่ครึ่งค่าสูงสุดซึ่งจะเลือกโฟตอนบางตัวให้มีส่วนร่วมในภาพสุดท้าย ดังนั้นจึงกำหนดความละเอียดของคอลลิเมเตอร์^{[ 11 ] [ 10 ]}

รูแต่ละรูจำกัดโฟตอนที่ผลึกสามารถตรวจจับได้ให้มีรูปร่างเป็นกรวย โดยจุดยอดของกรวยจะอยู่ที่กึ่งกลางของรูใดรูหนึ่ง และทอดยาวจากพื้นผิวของคอลลิเมเตอร์ออกไปด้านนอก อย่างไรก็ตาม คอลลิเมเตอร์ก็เป็นหนึ่งในแหล่งที่มาของการเบลอภาพเช่นกัน เนื่องจากตะกั่วไม่ได้ลดทอนโฟตอนแกมมาที่ตกกระทบอย่างสมบูรณ์ อาจมีการรบกวนระหว่างรูต่างๆ ได้

แตกต่างจากเลนส์ที่ใช้ในกล้องแสงที่มองเห็นได้ ตัวปรับลำแสงจะลดทอนโฟตอนที่ตกกระทบส่วนใหญ่ (>99%) และจำกัดความไวของระบบกล้องอย่างมาก ต้องมีรังสีปริมาณมากเพื่อให้ระบบกล้องได้รับแสงเพียงพอในการตรวจจับจุดเรืองแสงเพื่อสร้างภาพ^{[ 2 ] : 128}

มีการเสนอและทดสอบวิธีการระบุตำแหน่งภาพอื่นๆ ( รูเข็ม , คอลลิเมเตอร์แบบแผ่นหมุนพร้อมCZT ) ^{[ 12 ]}อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีวิธีใดที่นำมาใช้ในทางคลินิกทั่วไปอย่างแพร่หลาย

ระบบกล้องที่ดีที่สุดในปัจจุบันสามารถแยกแยะแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาสองจุดที่อยู่ห่างกัน 6 ถึง 12 มิลลิเมตรได้ ขึ้นอยู่กับระยะห่างจากตัวปรับลำแสง ชนิดของตัวปรับลำแสง และสารกัมมันตรังสี ความละเอียดเชิงพื้นที่ลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อระยะห่างจากหน้ากล้องเพิ่มขึ้น ซึ่งจำกัดความแม่นยำเชิงพื้นที่ของภาพคอมพิวเตอร์: ภาพที่ได้จะเป็นภาพเบลอที่ประกอบด้วยจุดจำนวนมากของการตรวจจับการเรืองแสง แต่ไม่ได้ระบุตำแหน่งอย่างแม่นยำ นี่เป็นข้อจำกัดที่สำคัญสำหรับระบบการถ่ายภาพกล้ามเนื้อหัวใจ กล้ามเนื้อหัวใจปกติที่หนาที่สุดในโพรงหัวใจด้านซ้ายมีความหนาประมาณ 1.2 เซนติเมตร และกล้ามเนื้อส่วนใหญ่ของโพรงหัวใจด้านซ้ายมีความหนาประมาณ 0.8 เซนติเมตร เคลื่อนไหวอยู่ตลอดเวลา และส่วนใหญ่อยู่ห่างจากหน้าตัวปรับลำแสงเกิน 5 เซนติเมตร เพื่อช่วยชดเชย ระบบการถ่ายภาพที่ดีกว่าจะจำกัดการนับการเรืองแสงให้อยู่ในส่วนหนึ่งของวงจรการหดตัวของหัวใจ เรียกว่า การควบคุมจังหวะ (gating) อย่างไรก็ตาม วิธีนี้จะยิ่งจำกัดความไวของระบบลงไปอีก

• เวชศาสตร์นิวเคลียร์
• การสแกนด้วยสารกัมมันตรังสี

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับกล้องแกมมาในวิกิมีเดียคอมมอนส์