Накопление рассеянного излучения

При визуализации пациента гамма-камерой комптоновское рассеяние не только ослабляет первичное излучение, но также создает значительное количество нежелательного рассеянного излучения. Эти рассеянные фотоны могут пройти через коллиматор камеры, и если их не дискриминируют по энергии входные "ворота" ААИ, то они создадут свой вклад в общее число зарегистрированных отсчетов. В типичном случае (для 140-кэВ фотонов) ширина окна входного дискриминатора равна ± 10 %, что позволяет фотонам, рассеянным на угол < 50⁰, войти в число зарегистрированных вместе с первичными. Фотоны могут перед попаданием в детектор испытать многократное рассеяние, и если сумма углов рассеяния ≤ 50⁰, то и они могут пройти через окно дискриминатора (рис. 6.5).

Рис. 6.5. Пример разных фотонов (первичных, однократно рассеянных и многократно рассеянных фотонов), которые могут создать вклад в полное количество фотонов, регистрируемых гамма-камерой

Оценки показывают, что общий вклад в скорость счета, создаваемый рассеянными фотонами, может достигать 40 %. Такая геометрия часто называется геометрией широкого пучка. В этом случае прохождение фотонов через материал уже не описывается простой экспоненциальной функцией типа (6.1). График зависимости коэффициента прохождения фотонов от толщины материала в полулогарифмическом масштабе (рис. 6.6) обнаруживает "плечо" на небольших толщинах и становится близким к прямой линии только на больших толщинах. Для учета рассеянного излучения в геометрии широкого пучка вводится понятие фактора накопления B(x), который определяется следующим образом:

(6.15)

Рис. 6.6. Зависимость коэффициента прохождения 140-кэВ фотонов от толщины материала в геометриях "узкого" и "широкого" пучков [3]

Типичная зависимость фактора накопления от толщины материала показана на рис. 6.7. При очень малой толщине x фактор накопления B ≈ 1, с увеличением толщины B также увеличивается, стремясь к асимптотическому значению на больших толщинах. Величина зависит от энергии фотонов, ширине энергетического окна ААИ, типа коллиматора и относительно мало чувствительна к размеру источника. Аппроксимационная формула для расчета скорости счета в геометрии широкого пучка была предложена в работе [6] в виде:

(6.16)

где значение μ, дающее наилучший результат обычно близко к линейному коэффициенту ослабления для узкого пучка, но может изменяться в зависимости от поперечной площади источника и других факторов [6].

Формулу (6.16) рекомендуется применять при небольшой толщине источника. Если же источник толстый, то в (6.16) дополнительно вводится поправочный фактор g (см. (6.12)):

(6.17)

Аккуратное определение активности в типичном варианте требует сопряженных (парных) измерений, например, в верхнем и нижнем положениях гамма-камеры. Соответствующие скорости счета C_a и C_p равны

(6.18)

(6.19)

Отношение скоростей счета в этих позициях равно:

(6.20)

С помощью компьютера ищется значение x, при котором удовлетворяется уравнение (6.20). Далее, имея значение x, из (6.18) и (6.19) находится величина C ₀, и наконец, по формуле (6.3) определяется искомая активность. Данный метод определение активности получил название "метод фактора накопления". Парные измерения, применяемые в этом методе, существенно упрощается при использовании гамма-камер с двумя противоположно расположенными детекторами. Учитывая, что параметры метода и μ чувствительны к условиям получения изображения, рекомендуется определять их экспериментально на фантомах, моделирующих клиническую ситуацию.

Контрольные вопросы

1. Когда целесообразно применение планарных изображений для количественного определения активности?

2. Как ослабляется мононаправленный моноэнергетический пучок фотонов в геометрии узкого пучка?

3. Каким образом определяется активность РФП в органе методом геометрического среднего?

4. Как ослабляется мононаправленный моноэнергетический пучок фотонов в геометрии широкого пучка?

5. Какой величины может достигать вклад рассеянного излучения в общую скорость счета?

6. Опишите методику учета рассеяния излучения при определении активности РФП в органе методом фактора накопления.

7. Почему для определения вклада рассеянного излучения рекомендуется применять фантомные измерения?

Список литературы

1. Fleming J.S. A technique for the absolute measurement of activity using gamma camera and computer // Phys. Med. Biol. V. 24. 1979. P. 178 – 180.

2. Thomas S.R., Maxon H.R., Kerelakes J.G. Technique for quantitation of in vivo radioactivity // In: Effective use of computers in nuclear medicine. Ed.: Gelfand M.J., Tomas S.R. / New York. 1988. McGraw-Hill.

3. Barnes W.E. In vivo quantitation of activity by planar imaging // In: Nuclear medicine. 2^nd edition. V. 1 / Ed. by R.E. Henkin, D. Bova, G.L. Dillehay et al. 2006. Mosby, Inc. P. 177 – 182.

4. Absolute organ activityestimated by different methods of background correction / W.C. Buijs, J.A. Siegel, O.C. Boerman, F.H. Corstens // J. Nucl. Med. V. 39. 1998. P. 2167 – 2172.

5. Quantitative planar imaging method for measurement of renal activity by using conjugate-emission image and transmission data / A. Kojima, O. Ohyama, S. Tomiguchi // Med. Phys. V. 27. 2000. P. 608 – 615.

6. Siegel J.A. The effect of source size on buildup factorcalculation of absolute volume // J. Nucl. Med. V. 26. 1985. P. 1319 – 1322.

Дата добавления: 2015-10-24