3.5. Чувствительность, коррекция ослабления и количественной оценки пэт

3.5.1 Чувствительность. Чувствительность детектора определяется эффективностью фотоэффекта:

Фото-электрическое поглощение: µ_pe = k.ρ/A {Z⁴/(hν)³}, где k – константа, которая зависит от участвующей атомной оболочки, ρ - плотность, A - атомный вес и Z - атомный номер материала.

Рис. 7. Скорость счета в зависимости концентрации активности для стандартного 20 см фантома.

Таким образом, высокая плотность и высокое число Z дают большое атомное сечение. Другим фактором, определяющим производительность, является противолежащий объемный угол. В так называемом двумерном режиме диафрагма в виде диска помещается между смежными кольцами субдетекторов. Их цель заключается в уменьшении рассеянного излучения. В трехмерном режиме эти диафрагмы удаляют, и чувствительность увеличивается примерно в 7 раз, поскольку фиксируются совпадения в большом количестве колец, но процент рассеивания также возрастает из-за ограниченного энергетического разрешения или большого энергетического окна, максимум до 50%. Профили чувствительности для Siemens HR+ в двумерном и трехмерном режиме показаны на рис. 8 и рис. 9. На рис. 10 сканер Siemens Ecat HR+ показан со снятой передней панелью.

Рис. 8. 2D чувствительность для сканера Siemens Ecat HR+. Показаны 4 кольца детектора.

Рис. 9. 3D чувствительность. Совпадение аксептанса(диапазон захвата) составляет более 22 суб-детекторов кольца.

3.5.2. Количественная оценка и коррекция затухания.

С помощью внешнего источника позитронов можно измерить индивидуальное затухание. На основании пустой и трансмиссионной сканограммы можно составить карту затухания. Из-за измерения совпадений положение источника в теле не имеет значения, только общая толщина.

I = I₀ exp(-µ.a) . exp(-µ.b) = I₀ exp(-µ.(a+b)) = I₀ exp(-µ.d)

Из-за измерения совпадений зафиксированное затухание не зависит от положения источника и может быть получено от внешних источников.

Для ускорения процедур и увеличения производительности часто приходится идти на компромиссы при проектировании. Для сокращения необходимого времени и улучшения статистики можно также использовать трансмиссионное измерение отдельных импульсов. Поскольку измерение совпадений не выполняется, то такой метод имеет теоретические недостатки, но в настоящее время ведутся работы по калибровке затухания отдельных сигналов, замеренных источником ¹³⁷Cs при 662 кэВ, с периодом полураспада 30,2 года, в соответствии со стандартным аннигилирующим источником 511 кэВ ⁶⁸Ge/⁶⁸Ga с периодом полураспада 270 дней. Из-за гораздо более длительного периода полураспада цезиевого источника больше не требуется ежегодной замены источника германия/галлия.

С коррекцией затухания и рассеивания, вычисленными на основании измерения индивидуального затухания, сканер ПЭТ может дать количественные изображения в смысле измерения активности на пиксель в абсолютном выражении (Бк/пиксель). Это уникальное свойство ПЭТ в связи с измерением совпадений.

Рис. 10. Siemens Ecat HR+ сканер со снятой передней панелью.

3.6. Приемлемые ПЭТ-сканеры старее 2001 года.

Эти сканеры можно разделить на следующие подгруппы:

1. Вращающаяся неколлимированная гамма-камера с двумя головками находится в режиме совпадений.

2. Частичные кольцевые системы.

3. Полные кольцевые системы.

4. ПЭТ / КТ системы.

5. Экспериментальные сканеры и сканеры высокого разрешения.

3.6.1. Системы измерения совпадений с двумя головками (NaI детекторы).

Все изготовители имеют такую систему с момента ее появления в 1990-х гг. Первая версия такой системы уже была выпущена в 1968 году, без компьютерной системы, но с реконструкцией обратной проекции в аппарате. В 1990-х гг. были разработаны улучшенные версии в качестве многофункционального конкурента кольцевым системам. Сегодня, в 2001 году, с появлением клинической ПЭТ, эти системы более не используются, поскольку поток клиентов достаточен для работы специализированных кольцевых систем в течение всего рабочего дня. Пространственное разрешение систем с двумя головками составляет 4 – 6 мм полной ширины на половине высоты (FWHM), и максимальная частота отдельных импульсов увеличена до 2 МГц. Частоту «истинного» совпадения импульсов установить сложнее, тогда как частота «случайных» совпадений импульсов представляет проблему, описанную выше. Вращающиеся системы с двумя головками являлись хорошим решением на промежуточном этапе, но не могут сравниться с кольцевыми системами.