Коррекция данных ПЭТ

Далеко не все фотоны, испускаемые источником (пациентом) могут быть зарегистрированы. Большинство фотонов, выходящих из пациента, не пересекают пары детекторов совпадения из-за ограниченного телесного угла детекторов. Значительная часть фотонов не детектируется вследствие поглощения в пациенте. Кроме того, имеют место потери счета из-за конечного мертвого времени детекторов. По этим причинам данные ПЭТ необходимо корректировать на эти потери, чтобы отображать точные количественные изображения.

Поправка на ослабление

Два аннигилляционных 511 кэВ фотона проходят разные расстояния в исследуемом объекте перед детектированием и, соответственно, ослабляются в разной степени. Если расстояния в объекте от точки эмиссии до детекторов, которые должны пройти фотоны вдоль выбранного направления, равняется а и b (рис. 6.17), то поправка на ослабление для каждого пикселя (т. е. каждой LOR) дается экспоненциальным законом ослабления, который в предположении однородности среды имеет вид:

где /л — линейный коэффициент ослабления фотонов; L — полная толщина пациента.

Рис. 6.17. К расчету поправки на ослабление аннигилляционных фотонов.

Массовый коэффициент ослабления 511 кэВ фотонов в ткани и воде равен 0,095 см²/г, а слой половинного ослабления ~ 7,2 см. При исследовании головы (~ 20 см в диаметре) ослабление коснется 85% фотонов, а при исследовании тела (нередко поперечная ширина ~ 45 см) будет ослаблено более, чем 95% аннигилляционных фотонов. Отсюда очевидно, что в экспериментальные данные, получаемые при сканировании в ПЭТ, необходимо вводить корректировку на эффект ослабления. Уравнение (6.6) применяется и в ОФЭКТ при корректировке ослабления в однородных средах методом Чанга. Однако этот метод имеет тенденцию к образованию артефактов, обусловленную недооценкой ослабления в области грудной клетки.

В настоящее время в ПЭТ для корректировки ослабления фотонов широко используется метод пропускания. В этом методе применяются вращающиеся герметизированные источники в виде стержней или «кнопки» (рис. 6.18), содержащие обычно ⁶⁸Ge (Т_½ = 271 день). Источник закрепляется в специальном держателе и размещается на месте, соответствующем краю исследуемого объекта. Держатель вращается мотором так, чтобы все пары детекторов могли набрать данные. Фотон А падает прямо на один из детекторов, в то время как фотон В должен пройти полный путь через ослабляющий материал объекта, чтобы создать событие регистрации совпадения. Эти события образуют информацию, которая может сравниваться с КТ изображением при низком разрешении.

Рис. 6.18. Геометрия измерения поправочного фактора на ослабление излучения при ПЭТ сканировании методом пропускания [6].

Результаты измерения без объекта называют бланковым или пустым сканом. Как правило, такой скан получают в начале рабочего дня, и он используется для корректировки всех последующих сканирований. Следующий трансмиссионный скан получают уже с объектом (или пациентом), находящимся в сканере. Трансмиссионные сканы измеряют для каждого пациента. Активность источника около 10 мКи, а длина ~ 10 см. В новых сканерах для ускорения набора применяют несколько источников. Отношение данных в трансмиссионном скане к данным в бланковом скане для каждого пикселе позволяет определять корректирующую поправку на ослабление излучения.

Измерение трансмиссионного скана занимает от 20 до 40 мин в зависимости от активности источника. Если же исследование выполняется на ПЭТ/КТ системе, то трансмиссионный скан получают меньше чем за минуту. Так как степень ослабления фотонов зависит от их энергии, то поправочные факторы, определенные для 70 кэВ рентгеновского излучения (на нем работает КТ) требуется масштабировать к ослаблению 511 кэВ фотонов. Такой масштабирующий фактор находится из отношения массовых коэффициентов ослабления для фотонов с энергиями 511 и 70 кэВ. Подобный поход не совсем корректен для кости. Поэтому при исследовании головы часто применяется аналитическая коррекция ослабления. Это возможно потому, что форма головы близка по форме к эллипсоиду и имеет внутри черепа почти постоянную плотность. Отсюда при условии правильной ориентации можно рассчитать коэффициент ослабления излучения для каждого луча, проходящего через детекторы.