Накопление данных в ПЭТ

В позитронно-эмиссионной томографии два 511 кэВ аннигилляционных фотона детектируются на совпадение двумя противоположными детекторами вдоль прямой линии, называемой, как указывалось выше, линией ответа (LOR). В системах с полными кольцами детекторов данные собираются одновременно в пределах 360°. Если система детекторов заполняет часть колец, то кольца вращаются вокруг пациента, чтобы обеспечить 360° сбор информации. Процесс набора экспериментальных данных разбивается на три шага. Во-первых, определяется местоположение пары детекторов на кольце для каждого события совпадения. Далее импульсы анализируются амплитудными анализаторами на предмет попадания в установленное 511 кэВ энергетическое окно. И наконец, позиция LOR определяется в полярных координатах и запоминается в памяти компьютера.

В силу того, что каждый детектор соединяется со многими противоположно расположенными детекторами, необходимо найти, какая из пар зарегистрировала событие совпадения. Если каждый детекторный блок сопрягается с четырьмя ФЭУ (см. рис. 6.11), то позиция X, Y каждого детектора на кольце находится также как и для гаммакамер из соотношений:

где А, В, С, D — амплитуды импульсов от четырех ФЭУ, прикрепленных к блоку.

Далее амплитуды четырех импульсов суммируются для определения Z импульса, который проверяется амплитудным анализатором на соответствие поглощению энергии, равной 511 кэВ.

Последний шаг в сборе экспериментальных данных заключается в занесении информации о событии совпадения в память компьютера в (X, Y) матрицу.

Рис. 6.19. Накопление ПЭТ-данных в форме синограмм:

А — каждая LOR рисуется в (г, ф) координатах; В — вычерчиваются данные для всех значений гиф, чтобы получить синограмму, выделенную затенением (показана только часть) [2].

События совпадения в ПЭТ-визуализации запоминаются в виде синограмм. Рассмотрим событие аннигиляции, происшедшее в позиции «*» на рис. 6.19, А. Событие совпадения регистрируется вдоль LOR, указанной стрелками на рис. 6.19, А между двух детекторов. Однако из полученной информации остается неизвестным, где на этой линии ответа событие аннигилляции имело место, так как совпадение регистрируется, если два импульса приходят внутри интервала временного окна (~ 10 нс), но нет данных о точном времени попадания аннигилляционных фотонов в детекторы. Имеется только информация о позиции двух детекторов, зарегистрировавших совпадение, на кольце, т. е. о позиции LOR. Следовательно, все зарегистрированные события аннигиляции, происшедшие вдоль конкретной LOR, будут запоминаться в одном и том же пикселе.

При запоминании данных в виде синограмм каждая LOR специфицируется расстоянием г от центра поля скана (т. е. центра гантри) и углом ориентации ф (т. е. угол между г и вертикальной осью поля) и в соответствующий пиксель заносится число отсчетов в LOR. Если на графике отложить по х-оси расстояние г и по у-оси угол ф, то событие совпадения вдоль LOR (г, ф) будет приписано точке пересечения гиф (рис. 6.19,6). В данной проекции примыкающие детекторные пары образуют параллельные линии ответа (LOR) (для разных значений г (рис. 6.19, а) при одном и том же значении угла ориентации ф). График этих LOR будет виден как горизонтальная линия, соответствующая углу ф (рис. 6.19, 6). Аналогичные LOR для других проекций (т. е. других углов ф) при том же значении г видны на рисунке в виде вертикальной линии. После рассмотрения в поле обзора всех проекций график для разных углов проекции ф и разных значений г принимает вид полосы, показанной на рис. 6.19, б в виде затененной области и называемой синограммой. Синограмма всего объекта будет представлять суперпозицию всех синусоид, соответствующих каждой точке с активностью в исследуемом объекте (рис. 6.20).

Рис. 6.20. Образование синограммы (6) в результате регистрации эмиссии позитронов в объекте (а) [12].

Синограмма представляет один скан данных для поперечного FOV, полученный от одного кольца ПЭТ-сканера. Данные в ПЭТ набираются прямо в синограмму в матрице нужного размера в памяти компьютера. Каждый пиксель соответствует конкретной LOR, характеризуемой (г, ф), и содержит все события совпадений, детектируемые парой детекторов вдоль этой LOR. Накопление данных проводится в статическом или динамическом режимах во фреймовой или списочной модах.