Системы однофотонной эмиссионной томографии на базе гамма-камер
1.1. Получение томографических данных
Большинство универсальных систем, предназначенных для выполнения ОФЭКТ, состоит из типовой гамма-камеры с одной, двумя или тремя детекторными головками с кристаллами NaI(Tl), закрепленными на гантри (рис.7.1), компьютера для on-line сбора и процессинга данных и дисплейных мониторов. Детекторные головки вращаются вокруг пациента, останавливаясь на некоторое время для набора данных с заданных направлений. В течение ротации поверхность коллиматора всегда остается параллельной к оси ротации. Геометрия, связанная с набором данных показана на рис. 7.2. В большинстве случаев ось ротации параллельна продольной оси тела пациента. В типичном случае набор данных начинается с положения камеры прямо напротив пациента (позиция 0-градусов) и продолжается до достижения 180о или 360о. Гантри останавливается через каждые 3 градуса на 15 секунд. Общее время измерения для гамма-камеры с двумя головками составляет ~ 15 минут.
В последние десятилетия системы ОФЭКТ стали важным инструментом для исследования заболеваний коронарных артерий. Такие специализированные системы проводят набор данных через "ворота", синхронизированные с электрокардиографом. В этом случае полный управляемый набор данных (например, восемь изображений за сердечный цикл) получают для каждого угла наблюдения.
Рис. 7.2. Геометрии набора данных при ОФЭКТ мозга ротационной гамма-камерой: а) вид сбоку со стороны оси ротации; б) вид сверху ( адаптировано из [1])
. Разрешение и чувствительность
В ОФЭКТ разрешение и чувствительность примерно такие же, как и в плоскостной визуализации. При использовании коллиматоров с параллельными каналами (КПК) наилучшее разрешение наблюдается на поверхности коллиматоров, поэтому в планарных исследованиях пациент размещается на расстоянии 5 – 10 см от головки. В ОФЭКТ расстояние до пациента по понятным причинам увеличивается и находится в интервале от 5 до 25 см, что естественно ухудшает разрешение. Чувствительность систем ОФЭКТ при одинаковой комбинации детектор-коллиматор тоже такая же, как и при получении плоских изображений. Преимуществом ОФЭКТ перед плоскостной визуализацией является устранение неоднозначности, связанной наложением импульсов от радиоактивности, находящейся в соседних слоях с исследуемым слоем, что увеличивает контрастность финального изображения.
В идеальном варианте было бы желательно иметь для ОФЭКТ максимальные значения чувствительности и разрешения. Однако также как и в плоском случае, повышение пространственного разрешения зачастую приводит к ухудшению чувствительности, и наоборот. Поэтому многие исследования по совершенствованию вращающихся гамма-камер направлены на поиск оптимального соотношения между пространственным разрешением и чувствительностью.
Один из путей повышения чувствительности заключается в увеличении числа детекторных головок. При сохранении значений других параметров и характеристик (т.е. полное время набора данных, разрешение, назначаемая активность, чувствительность коллиматора) полное число отсчетов, набираемое при исследовании пациента, увеличивается прямо пропорционально числу головок. Альтернативно, увеличение числа головок позволяет уменьшить время набора данных, что может иметь важное значение в отделениях ЯМ, перегруженных пациентами.
Переход на ОФЭКТ с несколькими головками усложняет проектирование, изготовление и контроль установок. У многоголовочной системы изображение, получаемое с конкретного направления одной головкой, должно точно совпадать с изображением, получаемым в том же положении другими головками. В настоящее время рынок предлагает значительное количество систем ОФЭКТ, удовлетворяющих этому требованию.