Page 48 - IFM_201401_v9 150

vol. 3 1/2014 Inżynier i Fizyk Medyczny 46
artykuł \ article medycyna nuklearna \ nuclear medicine
Podczas Kongresu radiologicznego RSNA 2013 (Radiological Society of North Ame-
rica) w Chicago Philips zaprezentował całkowicie cyfrowy system PET/CT. System
Vereos jest pierwszym diagnostycznym skanerem PET/CT wykorzystującym de-
tektory wyposażone w cyfrowe, krzemowe fotopowielacze w miejsce tradycyj-
nych detektorów analogowych. Wynikiem technologicznej innowacji jest zmiana
wydajności systemu: podwojenie czułości, rozdzielczości objętościowej i precyzji
pomiarów ilościowych w stosunku do systemów analogowych. Tak radykalna po-
prawa parametrów przekłada się na wysoką jakość obrazów i może pomóc w dia-
gnostyce, planowaniu leczenia i w skróceniu procesów badania pacjentów.
Rozwój technologii w systemach tomografii pozy-
tonowej przejawia się między innymi coraz lepszymi
parametrami obrazowymi detektorów. Poprawia
się rozdzielczość energetyczna i przestrzenna oraz
czułość i stosunek sygnału do szumu. Dzieje się tak
pomimo stosowania konstrukcji detektorów, któ-
rych bloki zbudowane z matryc monokryształów
scyntylacyjnych są połączone z fotopowielaczami.
Fotopowielacze, które są analogowymi elementami
elektronicznymi wymagającymi obecności próżni,
mają rozmiary nieproporcjonalnie duże w stosunku
do rozmiarów pojedynczych monokryształów. Pole
widzenia okienka fotopowielacza wynosi ponad
300 mm2 , podczas gdy pole przekroju monokryszta-
łu, którego scyntylacje śledzą fotopowielacze jest
mniejsze od 20 mm2 . Jest to zatem różnica ponad
rzędu wielkości.
Określanie położenia pojedynczej scyntylacji od-
bywa się metodą Angera polegającą na obliczaniu
„środka ciężkości” sygnałówpochodzących zwielu fo-
topowielaczy. Ogranicza to możliwość uzyskania dal-
szej poprawy rozdzielczości przestrzennej. Kolejnym
problemem technologii analogowej jest czas konwer-
sji fotonów scyntylacyjnych emitowanych przez mo-
nokryształy na impulsy elektryczne, na co fotopowie-
lacz potrzebuje minimum 100 pikosekund. Tak długi
czas jest balastem w nowoczesnej technologii detek-
cji zdarzeń koincydencji opartej na metodzie TOF (Ti-
me-of-Flight ). Technika TOF, wprowadzona na rynek
komercyjny w systemach PET/CT przez firmę Philips
w 2006 roku, otworzyła zupełnie nowe perspektywy
rozwoju tomografii pozytonowej. Pojawiło się kolej-
ne źródło danych – oprócz sygnałów dostarczanych
przez linie odpowiedzi (LOR) można było od tej pory
dodać informacje o położeniu źródła sygnałów koin-
cydencji na tych liniach odpowiedzi. Precyzja określe-
nia położenia źródła koincydencji obliczana z pomiaru
różnicy czasu dolotu obu fotonów gamma z pary do-
cierających do przeciwległych detektorów w gantry
systemu nie była pierwotnie imponująca. Wynosiła
ok. 9,5 cm, co jest równoważne rozdzielczości czaso-
wej TOF wynoszącej 650 ps. W ciągu jednak ostatnich
lat firma Philips poprawiła ten pionierski wynik do
wartości ok. 7,5 cm (równoważne 495 ps). Już taka
wartość parametru ma wpływ na jakość obrazów dia-
gnostycznych PET. Publikacje donoszą o znacznej po-
prawie stosunku sygnał – szum w obrazach [1]. W naj-
nowszym, cyfrowym systemie Philips Vereos PET/CT
rozdzielczość TOF została poprawiona do wartości
poniżej 350 ps!
Jak to możliwe?
Wśród elementów konstrukcyjnych detektora, któ-
re ograniczają rozwój, są m.in. materiał kryształu
scyntylacyjnego oraz tor obróbki sygnałów. We
współczesnych, nowoczesnych tomografach PET
stosuje się kryształy LYSO lub LSO. Oba materiały
mają bardzo podobne, pożądane właściwości fizy-
ko-chemiczne i są dostępne cenowo.
Choć są kryształy wydajniejsze, nie zdecydowa-
no się do tej pory na ich komercyjne zastosowanie.
Cyfrowy
detektor PET
Andrzej Bolanowski
Philips Healthcare
Fot. 1 Philips Vereos Digital PET/CT
Fot. 2 Monokryształy LYSO
o wymiarach 4 x 4 x 22 mm
na tle monety
Fot. 3 Fotopowie-
lacz analogowy
Fot. 4 Fotopowielacz analogo-
wy versus układ cyfrowy DPC