Inżynier i Fizyk Medyczny 3/2015 vol. 4
125
radiologia
/
radiology
artykuł naukowy
/
scientific paper
gdy anihilacja zaszła w przestrzeni LOR pomiędzy dwoma detek-
torami, które zarejestrowały kwanty w zdefiniowanym przedziale
czasowym oraz o odpowiedniej energii. Mniejsze wymiary detek-
torów przekładają się na lepszą rozdzielczość przestrzenną, ale
wiąże się to z pogorszeniem czułości urządzenia (zmniejszeniem
czynnej objętości detekcyjnej). Mierząc różnicę czasu pomiędzy
detekcją dwóch fotonów na LOR, można dokładniej ocenić miej-
sce zajścia anihilacji, a tym samym zwiększyć czułość urządzenia
(podstawa metody czasu przelotu TOF,
Time-Of-Flight
). Praca
detektorów w koincydencji prowadzi do elektronicznej kolimacji,
dzięki czemu dodatkowe osłony kierunkujące fotony nie są po-
trzebne, jak w przypadku tradycyjnych gamma kamer, a tym sa-
mym PET charakteryzuje się wyższą czułością (zdefiniowaną jako
liczba zliczeń podzielona przez jednostkową aktywność).
Aby prawidłowo ocenić koncentrację aktywności w elemen-
cie objętości gromadzącym radiofarmaceutyk (zapewnić do-
kładność odwzorowania informacji ilościowej zawartej w ob-
razie PET), należy wprowadzić niezbędne korekcje do zestawu
danych akwizycyjnych już na etapie ich zbierania albo w trakcie
procesu rekonstrukcyjnego.
Całkowita ilość zliczeń w jednostce czasu N
Total
(określająca
szybkość rejestracji koincydencji) jest sumą zarejestrowanych
w czasie koincydencji prawdziwych N
True
, koincydencji przypad-
kowych N
Random
i koincydencji powstałych w wyniku rozproszeń
N
Scatter
(Rys. 1). Koincydencja przypadkowa to detekcja dwóch
kwantów γ pochodzących z dwóch różnych anihilacji, ale zareje-
strowanych w zdefiniowanym oknie czasowym. Tym samym ten
rodzaj koincydencji przyczynia się do wzrostu czułości, ale wnosi
błędną informację o miejscu zajścia koincydencji, co przekłada
się dalej na fałszywe dane o zwiększonej aktywności znacznika
w określonej lokalizacji. Szybkość rejestracji koincydencji przy-
padkowych jest proporcjonalna do kwadratu aktywności zgro-
madzonej w elemencie objętości. Jako że szybkość rejestracji
koincydencji prawdziwych jest wprost proporcjonalna do aktyw-
ności, stosunek szybkości zliczania koincydencji przypadkowych
do prawdziwych również wzrasta wraz ze wzrostem aktywno-
ści. Dlatego też wkład koincydencji przypadkowych nie może
być zredukowany poprzez wyższą aktywność źródła, ponieważ
ich liczba w jednostce czasu będzie rosła nieproporcjonalnie
szybciej niż koincydencji prawdziwych, co w pewnym momencie
przyczyni się do znacznego pogorszenia jakości obrazu. Na ich
ograniczenie wpływa przede wszystkim zastosowanie węższe-
go okna czasowego, a więc użycie szybszych układów detekcyj-
nych. Foton γ poruszający się początkowo poza daną LOR, ulega-
jąc rozproszeniom, może zostać na nią skierowany i zachowując
wystarczającą energię (pokrywającą się z oknem energetycz-
nym i czasowym systemu) być błędnie zarejestrowany jako skła-
dowa prawdziwej koincydencji. Skutkuje to, jak w przypadku ko-
incydencji przypadkowych, błędną lokalizacją zajścia anihilacji.
Szybkość zliczania koincydencji pochodzących z rozproszeń jest
wprost proporcjonalna, podobnie jak szybkość zliczania koincy-
dencji prawdziwych, do aktywności zgromadzonej w elemencie
objętości. Ostatecznie stosunek szybkości zliczania koincydencji
pochodzących z rozproszeń do koincydencji prawdziwych jest
od aktywności niezależny. Tak samo jak niezależny jest od szero-
kości okna czasowego koincydencji. Można zdefiniować również
pojęcie koincydencji wielokrotnych, które są rejestrowane jako
akt detekcji wwięcej niż dwóch detektorach naraz w zdefiniowa-
nym oknie czasowym. Zdarzenia takie są automatycznie odrzu-
cane jako nieprawidłowe [13,14].
Rys. 1
. Typy koincydencji, zilustrowane dla dwóch przeciwległych układów detekcyj-
nych. A. Koincydencje prawidłowe, B. Koincydencje przypadkowe, C. Koincydencje
pochodzące z rozproszeń
Źródło: [13].
Dodatkowo należy uwzględnić również pochłanianie fotonów
na drodze do detektora oraz straty związane z czasemmartwym
systemu. Wreszcie każdy kanał detekcyjny musi być korygowany
pod kątem wydajności detekcji, a wszystkie kanały wspólnie –
pod kątem jednorodności odpowiedzi, która zależy od ich pozy-
cji w gantry urządzenia.
Opisane zależności znajdują swoje odzwierciedlenie w me-
todyce prowadzenia testów kontroli jakości urządzeń PET. Do-
kładniejsze informacje o podstawach obrazowania PET, jak i jego
ograniczeniach, są zawarte w opracowaniu L. Królickiego i in. [15].
Każdy z elementów układu omówionych powyżej, łącznie
z poprawnością stosowanych korekcji, wpływa na całościową
pracę urządzenia PET, a tym samym powinien podlegać kontroli.
Testy medycznych urządzeń radiologicznych są wykonywane:
(a) przez producenta – w celu oceny parametrów sprzętu przed
wprowadzeniem do sprzedaży, (b) przez użytkownika – w celu
sprawdzenia nowego sprzętu i potwierdzenia specyfikacji pro-
ducenta, oraz (c) przez użytkownika oraz autoryzowany serwis
producenta – jako część programu okresowej kontroli jakości
[16]. W artykule skupiono się na tej części testów, którą użytkow-
nik może wykonać sam.
Kierunki rozwoju systemów
kontroli jakości aparatów PET
Od początku lat dziewięćdziesiątych XX wieku można wyróżnić
dwa główne kierunki opracowywania testów kontroli jakości
aparatów PET: normę opracowaną przez amerykańskie Towa-
rzystwo Medycyny Nuklearnej SNM (
Society of Nuclear Medicine
),
