Современные виды томографии - часть 23

 93 

и глубину 30 мм. 

Электронная система регистрирует импульсы электрического тока, в ко-

торые преобразуется световая вспышка. 

Сцинтилляционные  детекторы  позволяют  регистрировать  все  виды  ра-

диоактивного излучения, причем в отличие от газоразрядных счетчиков эф-
фективность  регистрации  высокоэнергетичных  γ-квантов  может  быть  в 
сцинтилляционных детекторах очень большой (50 или даже 100%). Высокая 
временная  разрешающая  способность  позволяет  использовать  сцинтилля-
ционные  детекторы  при  высоких  скоростях  счета  и  проводить  измерения 
коротких интервалов вплоть до десятых долей секунды. При выборе детек-
торов  производители  томографов  учитывают  такие  их  свойства  как  длина 
аттенюации,  эффективность  обнаружения,  плотность,  яркость,  время  вос-
становления, коэффициент преломления, цена. 

3.3. Реконструкция изображений 

Реконструкция изображений производится путем обработки данных, по-

лученных детекторами, расположенными в виде нескольких колец, что по-
зволяет одновременно получать изображения до пятнадцати срезов. 

Получение  изображения  базируется  на  внешнем  обнаружении  совпа-

дающих  испускаемых  лучей  в  течение 10 нс  между  двумя  датчиками,  рас-
положенными на противоположных сторонах сканера (рис. 57). Каждый де-
тектор  может  работать  режиме  регистрации  совпадений  со  множеством 
расположенных  напротив  детекторов.  Линия,  соединяющая  центры  детек-
торов, проходит через объект и используется для реконструкции изображе-
ния.  Таким  образом,  существует  возможность  определения  совпадений  на 
нескольких углах (расходящийся пучок). Если уничтожение происходит вне 
объема  между  этими  двумя  датчиками,  то  может  быть  обнаружен  только 
один  фотон,  и  этот  случай  отклоняется  как  не удовлетворяющий условию. 
Одновременное обнаружение фотона обеспечивает область представления с 
однородной чувствительностью. 

Рис. 57. Совпадающие детекторы в ПЭТ камере 

Программное обеспечение томографа получает данные о событиях сов-

падения, зарегистрированных в угловых и линейных положениях, количест-
венное суммирование которых дает двумерную картину распределения изо-

Распределение 
изотопа 

γ

 луч 

γ

 луч 

Удалено: <sp>

 

94

топа. Подобно КТ и МРТ, отображение в ПЭТ косвенное и производится с 
помощью компьютерной реконструкции изображений [8].  Для реконструк-
ции  изображения  необходимо  получить  распределение    изотопа

)

,

(

2

1

x

x

g

 

внутри отображаемого объекта. Если обозначить коэффициент аттенюации 
тела как 

)

,

(

2

1

x

x

f

, то интенсивность излучения  I , регистрируемая детекто-

рами вдоль прямой линии 

L, определяется с помощью выражения 

τ

=

∫

−

∫

gd

e

I

ds

f

L

x

L )

(

   

 

 

 

 

 

 

(35) 

где 

τ

–отрезок вдоль 

L , )

(

x

L

– участок 

L  между точкой 

)

,

(

2

1

x

x

 и детекто-

ром.  Коэффициент  аттенюации 

)

,

(

2

1

x

x

f

  аналогичен  коэффициенту  погло-

щения, измеряемому в обычной компьютерной томографии. 

Поскольку  в  ПЭТ  источник  испускает  две  противоположно  направлен-

ные частицы и излучение в обоих направлениях измеряется одновременно, 
выражение (35) можно переписать как 

τ

=

∫

∫

−

−

+

∫

gd

e

I

ds

f

ds

f

L

x

L

x

L

)

_(

)

(

    

 

 

 

 

(36) 

где 

−

+

L

L

,

 – отрезки линии  L , разделенной на участки точкой 

х

. Поскольку 

L

L

L

=

+

−

+

, то выражение (36) приобретает вид 

∫

τ

=

τ

−

∫

L

d

f

gd

e

I

L

  

 

 

 

 

 

 

 

(37) 

Поскольку значения 

I  и 

)

,

(

2

1

x

x

f

 известны из измерений, основной ма-

тематической  задачей  ПЭТ  является  определение  функции 

)

,

(

2

1

x

x

g

  по  ее 

известным линейным интегралам. Эта математическая задача идентична за-
даче компьютерной томографии, рассмотренной выше. 

Отличительной  особенностью  ПЭТ  изображений  является  их  представ-

ление  по  цветной  шкале.  Цвет  или  степень  яркости  каждого  пиксела  про-
порциональны концентрации изотопа в соответствующей точке объекта, что 
создает более наглядную картину.  

 95 

3.4. Аппаратное обеспечение и контроль качества 

Использование  ПЭТ  в  клинике  накладывает  требования  на  характери-

стики  и  производительность  аппаратного  и  программного  обеспечения 
цифровой обработки, отличающегося от систем, используемых в исследова-
тельской  деятельности.  Разрешающая  способность  ПЭТ  должна  быть  сба-
лансирована приемлемым уровнем шума изображений и высокой пропуск-
ной способностью системы. Для большинства ПЭТ систем приемлемым яв-
ляется внутреннее разрешение 6 мм по всем пространственным направлени-
ям, позволяющее реконструировать изображения с разрешением в 8-10 мм. 
Такие системы имеют показатель расстояния дискретизации равный 3 мм по 
всем пространственным направлениям. Относительно однородное разреше-
ние и дискретизация делает их пригодными к 3D визуализации.  

Пропускная способность - один из важных показателей системы. Часто 

требуется  быстро  подготовить  томограф  к  следующему  исследованию,  по-
лучить,  реконструировать  и  обработать  данные,  напечатать  и  заархивиро-
вать данные. Система должна позволять проводить исследования в несколь-
ких  режимах,  включая  статические,  динамические,  синхронизированные  и 
прямолинейные исследования.  

Поле обзора ПЭТ сканеров должно позволять проводить как исследова-

ния отдельных органов, так и всего тела. Поле обзора таких систем равно 60 
см. Аксиальное поле обзора большинства современных томографов ограни-
чивается приблизительно 10 см, что накладывает некоторые ограничения на 
исследования.  Для  используемых  в  клинике  систем  желательно  расширить 
аксиальное поле обзора до 15 - 20 см, что позволит повысить эффективность 
исследований.  Однако,  из-за  того,  что  детекторы  вносят  существенный 
вклад  в  стоимость  томографа,  возникает  вопрос  о  предельной  приемлемой 
стоимости ПЭТ сканера.  

Современные ПЭТ сканеры имеют до 16 плоскостей колец, что обеспе-

чивает  суммарно 31 поперечную  плосткость.  Разрешение  составляет  при-
близительно 5 мм  по  всем  направлениям.  С  дискретизацией 3 мм  можно 
проводить исследования без изменений положений детекторов.  

Клинический ПЭТ сканер должен поддерживать широкий диапазон ско-

ростей  счета  без  существенных  потерь  в  разрешающей  способности  и  ли-
нейности.  В  большинстве  исследований,  вводимая  активность  не  требует 
предельных  скоростей  счета.  Но  в  кардиоисследованиях  вводимая  актив-
ность  может  требовать  высоких  скоростей  счета,  что  приводит  к  сущест-
венным простоям аппаратуры. Большинство систем имеют встроенную сис-
тему коррекции простоя, обеспечивая линейную реакцию на вводимую ак-
тивность.  Однако,  при  таких  высоких  скоростях  счета  могут  происходить 
потери в разрешении из-за наложения событий.  

Важным аспектом клинической ПЭТ является необходимость быстром и 

 

96

эффективном  программном  и  аппаратном  обеспечении,  отвечающим  за 
цифровую  обработку.  После  завершения  сбора  информации,  программное 
обеспечение должно позволять формировать предварительные изображения 
до ухода пациента. Конечные изображения при стандартных исследованиях 
должны быть готовы в течение одного часа после окончания исследования, 
что требует максимальной автоматизации процесса. Для обработки данных 
всех  проведенных  исследований  необходима  дополнительная  мощность, 
реализуемая  путем  установки  дополнительных  рабочих  станций  и  наличие 
единой сети для обмена информацией между станциями.  

3.5. Артефакты изображений в ПЭТ 

Источники артефактов можно разделить на три основные группы: аппа-

ратное обеспечение, система сбора информации и система цифровой обра-
ботки. 

3.5.1. Аппаратные артефакты 

Из аппаратных артефактов чаще всего встречается артефакт, вызванный 

отказом в системе детекторов или системе последующей сортировки. Арте-
факт,  вызванный  отказом  детектора,  обычно  обусловлен  отказом  фотоум-
ножителя связанного с кристаллами сцинтиллятора и создает на изображе-
нии  веерообразную  рябь,  которая  соответствует  расходящемуся  пучку  ли-
ний  совпадений,  которую  формируют  детекторы  (рис. 58). Интенсивность 
артефакта  зависит  от  количества  детекторов  в  одном  кольце  системы:  чем 
больше детекторов, тем менее серьезен артефакт. 

 

Рис. 58. Отказ детектора 

В  ПЭТ  с  модельными  детекторными  системами  (в  которых  группы 

сцинтилляторов связаны с общей группой фотоумножителей), отказ одного 
фотоумножителя затронет большее число каналов детекторов и рябь на изо-
бражении будет более выраженна, чем при отказе одного детектора. На си-
нограмме этот отказ отобразится в виде широкой наклонной полосы. В от-
личии  от  отказа  одного  детектора,  отказ  детекторного  модуля  приведет  к 
появлению артефактов на нескольких отображаемых плоскостях.  

Детекторы в ПЭТ  обычно группируются в корзины или кассеты. Пото-

ком данных от детекторов корзины обычно управляет корзинный контрол-