4. Автоматическая настройка фэу

Оптимальное функционирование систем, выполняющих on-line коррекцию энергетической чувствительности и нелинейности, возможно только при условии постоянной подстройки ФЭУ. Сегодня фирмы применяют несколько методов для автоматического мониторирования и корректировки коэффициента усиления ФЭУ. Первой такую гамма-камеру выпустила на рынок General Electric. В основе их подхода лежит применение внешних источников света, в качестве которых используются световые диоды, и локализация фотопика в амплитудном спектре от внешнего источника ^99mTc. Светодиоды прикрепляются к каждому ФЭУ. Для повышения стабильности их работы применяется температурная стабилизация. Длительность световых импульсов от 1 до 2 мкс. Выходные заряды от ФЭУ, вызываемые световыми вспышками, интегрируются по нескольким световым импульсам и сравниваются с опорным напряжением. Если различие превышает допустимый уровень, то включается автоматическая подстройка коэффициента усиления ФЭУ. Мониторирование осуществляется каждык 10 мс, время подстройки коэффициента усиления 100 мс.

5. Эффекты высокой скорости счета

Как отмечалось в главе 2, существенным недостатком сцинтилляционных детекторов с кристаллом NaI(Tl) является потеря части импульсов при высокой скорости счета вследствие эффекта наложения импульсов. Наложение импульсов, кроме того, приводит к одновременной регистрации двух событий (на самом деле отстоящих друг от друга на малый временной интервал) как одного события с амплитудой, отличающейся от обоих первичных событий. Если одно или оба события относятся к фотопикам, то тогда амплитуда нового события находится вне заданного интервала окна ААИ и событие будет отброшено, что приведет к потере отсчетов. Если, с другой стороны, "одновременно" регистрируются два фотона, испытавших комптоновское рассеяние, то они могут в сумме создать событие, эквивалентное по амплитуде фотопику, в результате событие будет зарегистрировано а пределах установленного окна ААИ. Но X-, Y- позиции события окажутся в изображении перемещенными куда-то в зону, расположенную между обоими событиями. Это вызывает искажение изображения. Таким образом, чрезмерно высокая скорость счета создает как потери в отсчетах, так и искажение изображения. На рис. 3.18 представлен пример изображения четырех секторного квадратного бар фантома при разных скоростях счета.

Рис. 3.18. Изображение четырех секторного квадратного бар фантома при разной скорости счета гамма-камеры: A – 10000 c^-1; B – 100000 с^-1[4] (повторить)

Данная проблема становится особо актуальной для динамических процедур ЯМ. В литературе проводились активные обсуждения по поводу методики измерения мертвого времени гамма-камер, связанные с тем, что сцинтилляционные камеры включают как парализуемые, так и непарализуемые цепи (см. глава 2). Эти системы имеют разные зависимости наблюдаемой скорости счета от скорости поступления входных импульсов (рис. 3.19). В результате обсуждения был одобрен метод расщепленного источника, предложенный Адамсом с коллегами [10]. Если мертвое время найдено, то скорость счета для парализуемой системы рассчитывается по формуле:

(3.22)

где n_t – истинная скорость счета (т.е. скорость счета при пренебрежимо малом мертвом времени); n₀ – наблюдаемая скорость счета; τ – мертвое время, измеренное методом расщепленного источника.

В этом методе используются два источника ^99mTc достаточно высокой активности, чтобы создать скорость счета (0,10/ τ) ± 20 % при размещении их снизу камеры. Сначала измеряется скорость счета от первого источника n₁, затем от двух источников, размещенных рядом друг с другом, n₁₂ и, наконец, от одного второго источника n₂. Мертвое время парализуемой системы находится из выражения:

(3.23)

Рис. 3.19. Зависимость регистрируемой скорости счета от входной скорости поступления импульсов для трех разных систем

Результат измерения τ зависит от доли счета в полном энергетическом спектре, которая включается в энергетическое окно, так как компоненты системы, участвующие в измерении мертвого времени, работают перед ААИ. Кроме того, значение мертвого времени зависит также от вклада рассеянного излучения.

В технических данных гамма-камеры обычно указывается наблюдаемая скорость счета для 20 % энергетического окна, при которой из-за мертвого времени теряется 20 % отсчетов. Другой часто специфицируемый параметр представляет скорость счета, при которой зависимость наблюдаемой скорости счета от активности источника приобретает отрицательный наклон. Эта величина является абсолютным пределом для прибора. В современных гамма-камерах эти величины находится в интервале 120000 – 170000 с^-1 для 20 % потери счета и 350000 с^-1 для абсолютного предела.

Следует упомянуть, что разработчиками было создано несколько вариантов гамма-камер, удовлетворительно работающих при существенно больших загрузках с помощью укорочения длительности импульсов (до 10⁶ с^-1, например в [11]). Однако это привело к ухудшению энергетического разрешения. Компания Филипс, разделив детектор на отдельные зоны довела допустимую загрузку до 4·10⁶ с^-1, однако данное решение существенно усложнило конструкцию гамма-камеры. Кроме того, эта модель разрабатывалась специально для регистрации аннигиляционных фотонов.