Коррекция энергетической чувствительности
Многочисленные эксперименты однозначно показали, что одной из важных причин пространственной неоднородности является пространственная вариация в энергетическом оклике камеры (вариация в амплитуде импульсов). Если измерить энергетический спектр от коллимированного точечного источника фотонов, падающих на разные участки кристалла гамма-камеры, даже должным образом настроенной, то фотопики не наложатся точно друг на друга. Основной подход к коррекции энергетического отклика заключается в последовательной подстройке энергетического сигнала Z до входа его в амплитудный анализатор импульсов (ААИ).
Сигнал, поступающий в стационарное окно ААИ, находится в интервале Z + ΔΖ, где Z – первоначальная энергия сигнала и ΔΖ – инкремент, добавляемый энергетической коррекцией. Необходимая пространственная вариация ΔΖ находится из матрицы, накладываемой на кристалл. В зависимости от производителя применяются матрицы 64 х 64 и 128 х 128, члены которых определяются предварительно производителями по собственным методикам.
Фирма Сименс, например, разработала схему энергетической коррекции, основанную на принципе идентификации ΔΖ как произведения fZ, где f – доля фактора энергетической коррекции (ΔE/E), рассчитываемая в матрице энергетической коррекции для каждого пикселя из зарегистрированного спектра. Преимущество такого подхода состоит в его применимости к полиэнергетическим окнам. Так как относительная величина энергетической коррекции (f) является независимой от энергии для данного пикселя, то можно рассчитать коррекцию для каждого энергетического импульса, находящегося внутри интервала линейности электроники системы.
Нелинейность и ее коррекция
Коррекция энергетического отклика решает только часть проблемы неоднородности гамма-камеры. Не меньшее влияние на неоднородность имеет погрешность в позиционировании событий. Этот феномен, называемый также нелинейностью гамма-камеры, имеет не случайный характер, а проявляется по определенным предпочтительным направлениям, связанным с особенностями конструкции детектора.
Пространствен6ная нелинейность является систематической погрешностью в позиционировании X-, Y-координат импульсов в изображении и объясняется локальным сжатием или расширением отсчетов. Например, когда источник перемещается в поперечном направлении от края к центру фотокатода ФЭУ, б'ольшая скорость счета наблюдается при его центральном положении, образуя горячее пятно. При приближении источника к краю фотокатода скорость счета, наоборот, уменьшается и образуется холодное пятно.
Геометрические искажения изображения количественно оцениваются показателем собственной пространственной нелинейности, определяемым как абсолютное максимальное отклонение изображение щели маски от прямой линии, выраженное в миллиметрах. Для измерения показателя нелинейности используются маски с линейными или ортогональными отверстиями, которые накладываются на детектор (без коллиматора), а источник излучения размещается на расстоянии не менее пяти диаметров обозреваемого поля. Получающееся изображение запоминается в 128 х 128 матрице (в некоторых моделях 4096 х 4096). Зная действительное положение (X, Y) каждого пикселя и его смещенное X-, Y-положение в изображении, возможно рассчитать матрицу (таблицу) поправочных факторов. На рис. 3.16 представлена диаграмма со специально преувеличенными для наглядности одномерными нелинейностими.
Рис. 3.16. Диаграммное представление преувеличенных нелинейностей в одномерном варианте. Стрелки показывают перемещение сетки изображения в результате корректировки нелинейности [4]
Используя массив поправочных факторов, детектируемые события перемещаются на истинные X-, Y-локализации точек взаимодействия фотонов (в пределах внутреннего разрешения камеры). Для этого в электронную систему современных гамма-камер производители встраивают специальный микропроцессор, в память которого вводятся таблицы с поправочными факторами. Так как обычно гамма-камеры имеют небольшой дрейф характеристик со временем, то эти данные требуется периодически корректировать.
На рис. 3.17 показаны результаты улучшения изображения после введения коррекции энергетического отклика, нелинейности и неоднородности.
Рис. 3.17. Изображения жидкого источника в кювете (C1, D1) и за четырех секторным щелевым фантомом (C2, D2) без коррекции (С1, С2) и с энергетической корректировкой (D1,D2) [4]
Рис. 3.17 (продолжение). Изображения жидкого источника в кювете (A1, B1) и за четырех секторным щелевым фантомом (A2, B2) c коррекцией энергии и нелинейности(A1, A2) и с коррекцией неоднородности (B1,B2) [4]