Пространственное разрешение. 
Ядерная медицина. 
Радионуклидная диагностика

Разрешение ПЭТ-системы зависит от нескольких факторов. Одним из наиболее значимых является размер сцинтиллятора. Уменьшение кристаллов улучшает разрешение, однако оно же приводит к уменьшению вероятности регистрации 511 кэВ фотонов. Исследования в направлении поиска оптимальных для ПЭТ сцинтилляторов продолжаются. Точные размеры кристаллов зависят от производителя и типа сцинтиллятора. В большинстве систем, предназначенных для диагностики человека с высоким разрешением используются детекторы с размерами 4 ± 0,5 мм х 4 ± 0,5 мм х 20 ± 10 мм.

Увеличение числа детекторов на кольце позволяет улучшить разрешение, однако такое решение встречает трудности, связанные с сочленением небольших кристаллов с индивидуальными ФЭУ. При уменьшении диаметра ФЭУ быстро уменьшается отношение площади фотокатода к площади лицевой поверхности колбы ФЭУ. Разработаны технологии сочленения нескольких кристаллов к одному ФЭУ с использованием логики, подобную той, что применяется в традиционных гамма-камерах [4]. На рис. 6.11 показан блок, состоящий из нескольких небольших кристаллов BGO, скрепленных тефлоновой лентой и сочлененных с четырьмя ФЭУ. Есть и другой вариант решения, при котором ФЭУ глубоко врезаются в детекторный блок BGO для прямого сбора световых фотонов с индивидуального кристалла. В обоих случаях при взаимодействии падающего фотона с материалом одного из индивидуальных кристаллов свет будет детектироваться несколькими ФЭУ. Чувствительность каждого кристалла выражается в виде индивидуальных шаблонов и интенсивности и заносится в справочную таблицу просмотра. Анализ с помощью такой таблицы выходного сигнала ФЭУ позволяет определять в каком индивидуальном детекторе произошло поглощение фотона.

Рис. 6.7 7. Конструкция детекторного блока BGO с несколькими небольшими кристаллами, сочленяемого с четырьмя ФЭУ.

Следующий фактор, лимитирующий пространственное разрешение, возникает из-за неопределенности глубины в кристалле, на которой происходит взаимодействие падающего фотона с веществом кристалла. Дело в том, что фотон проходит в кристалле неизвестное расстояние, и если он падает на кристалл под косым углом, то место взаимодействия не совпадает с точкой входа фотона в кристалл (рис. 6.12). Без информации о глубине взаимодействия электроника неправильно определяет ответную линию (LOR). Этот лимитирующий фактор называется ошибкой параллакса. По мере удаления источника от центра такая ошибка возрастает. Для устранения этой ошибки современные ПЭТ-системы имеют специальный механизм, определяющий глубину взаимодействия фотона.

Определенный вклад в ухудшение разрешения вносит также конечность пробега позитрона от точки рождения до точки аннигилляции (см. табл. 6.1). В радиальном распределении событий аннигилляции относительно точки образования позитрона имеется острый пик вблизи точки образования, в котором происходит около 75% всех аннигиляций [1]. Тем не менее, определенная часть позитронов аннигилирует на заметном расстоянии от точки эмиссии, что увеличивает неопределенность в позиционировании X, У-координат детекторной пары. Эта погрешность возрастает с увеличением энергии позитрона и уменыпением плотности среды. Кроме того, как отмечалось выше, часть позитронов аннигилирует не в конце пробега, а «на лету», что приводит к отклонению угла разлета фотонов на 0,23° от угла 180°. Этот эффект является причиной ухудшения разрешения из-за неколлинеарности направлений разлета аннигилляционных фотонов (см. рис. 6.7).

Рис. 6.12. Иллюстрация ошибки параллакса. Падающий у-квант (сплошная линия) взаимодействует с кристаллом, пройдя один или несколько прилегающих кристаллов в кольце детекторов. Ответная линия (LOR), получаемая электроникой без информации о глубине взаимодействия показана пунктирной линией [1].

Суммарное влияние всех факторов, ухудшающих разрешение, приводит к тому, что трансаксиальное пространственное разрешение ПЭТ систем с диаметром кольца 10 см составляет 5—7 мм, а коммерческих диагностических ПЭТ-сканеров ~ 5, 4—6,6 мм.