3. Компромисс между чувствительностью и разрешением

Разрешение и чувствительность КПК даются формулами (4.3) и (4.5), выражающими визуализационные свойства коллиматора через геометрические параметры. Отметим далее, что член [(площадь отверстия)/T²], входящий в обе формулы, с помощью простых алгебраических преобразований, можно исключить, получив в результате

(4.6)

Полученное выражение (4.6) и является основой для поиска компромисса между разрешением и чувствительностью КПК. Его можно преобразовать в следующую формулу:

(4.7)

где K – безразмерный коэффициент, слабо зависящий от формы отверстий и решетки.

Как видно из (4.7), чувствительность КПК возможно повысить, только увеличив FWHM, тем самым уменьшив разрешение. И наоборот, разрешение можно улучшить, только понизив при этом чувствительность. Большинство производителей коллиматоров понимают это противоречие и выпускают коллиматоры с разным разрешением в зависимости от назначения. В типичном варианте для ^99mTc в продаже имеются три низкоэнергетических коллиматора: (высокая чувствительность/низкое разрешение); (высокое разрешение/низкая чувствительность) и (промежуточное разрешение/промежуточная чувствительность) (англ. LEAP). Последний тип коллиматоров называют иногда "универсальный коллиматор".

4. Проблема видимости схемы расположения отверстий

Даже беглый взгляд на любой коллиматор безусловно выявит структуру отверстий. Устранение этой структуры в изображении является очень важным, так как если расположение отверстий оказывается видимым, то это существенно уменьшает клиническую полезность гамма-камеры из-за очевидных трудностей в анализе распределений РФП. Однако на практике в большинстве клинических приложений сетка коллимационных отверстий в изображении почти не видна. Это не является проявлением специальных свойств коллиматоров, а происходит из-за того, что собственное разрешение детектора гамма-камеры оказывается недостаточным для детектирования отверстий.

"Классический" критерий невидимости координатной сетки отверстий был предложен в работе [4] и имеет вид

(4.8)

где σ_B – диаметр исследуемого поражения в теле пациента; σ_с – собственное разрешение гамма-камеры.

Рис. 4.6. Иллюстрация эффекта сетки отверстий каналов для трех коллиматоров при изображении капиллярной трубки диаметром < 1 мм, заполненной ^99mTc и размещенной на лицевой стороне коллиматора (F = 0) при различной ориентации относительно структуры отверстий. Изображения (A, B, C, D) создаются коллиматором высокого разрешения для ^99mTc (ξ = 0,54); изображения того же источника (E, F, G, H) создаются коллиматором для промежуточных энергий (ξ = 0,052); изображения того же источника (I, J, K, L) создаются 360-кэВ высокоэнергетическим коллиматором (ξ = 0,038) [1]

Число ξ называется параметром конфигурации отверстий коллиматора, и согласно неравенству (4.8) ξ > 1 обеспечивает невидимость структуры дырок в изображении. Небольшие значения ξ (< 0,5) подразумевают, что в изображении могут возникнуть проблемы. Критерий (4.8) можно сформулировать следующим образом: сетка отверстий коллиматора будет невидимой в изображении, если HOLSEP меньше чем и собственное разрешение камеры и визуализируемый объект. Учитывая, что, как правило, размеры исследуемых объектов в ЯМ больше, чем собственное разрешение камеры, то классический критерий выполняется, если HOLSEP <

< σ_c.

Неравенство (4.8) объясняет, почему сетка отверстий становится проблемой для небольших точечнообразных источников или узких линейных источников. В этих случаях σ_B < HOLSEP < σ_с, и критерий нарушается. Этот эффект наглядно демонстрируется на рис. 4.6, где показывается изображение линейного источника (капиллярной трубки) при различной ориентации по отношению сетке отверстий.