UvodOsobine gama kamere su odre ene o trinom, detaljima slike koja je proizvedena, efikasno u detekcije upadnog zra enja, sposobnosti gama kamere da mjeri energiju upadnog gama zra enja i stopa brojanja kojom se mo e upravljati bez zna ajnih gubitaka mrtvog vremena. Gama kamera nije u stanju da proizvede perfektne slike raspodjele radionuklida. Odre ene nepravilnosti proizilaze iz svojstva detektora uz elektroniku i kolimator. Slika artefakata tako er mo e biti uzrokovana kvarom razli itih komponenti kamere. U ovom poglavlju , opisani su glavni faktori koji odre uju u inkovitost gama kamere i ispitana su ograni enja koja mogu dovesti do artefakata u slikama gama kamere i njihova korekcija.

A. OSNOVNA SVOJSTVA1. Unutra nja prostorna rezolucija Prostorna rezolucija je mjera o trine i detalja slike n agama kameri. O tri rubovi ili mali, istaknuti objekti proizvode mutne slike umjesto o tro definisane slike. Dio zamagljenosti slike proizilazi od osobina kolimatora, a dio proizilazi od NaI(Tl) detektora i elektronike pozicioniranja. Granica prostorne rezolucije postignuta od detektora i elektornike ignorisanjem dodatnog zamagljenja zbog kolimatora je nazvano unutra nja prostorna rezolucija kamere. Unutra nja rezolucija je ograni ena prvenstveno zbog dva faktora: 1. Vi ak rasijanja fotona unutar detektora; Ako se foton podvrgava Comptonovom rasijanju unutar krisatalnog detektora, nakon rasijanja i ostatak rasijanog fotona e se detektovati, ali na nekoj udaljenosti, pa se dva doga aja evidentiraju kao jedan doga aj koji je nastao na mjestu du linije na stranama interakcije. Ovo nije ozbiljan uzrok degradiranja rezolucije za fotone energija 300keV gdje se vi e rasijanja Komptonovim interakcijama u NaI (Tl) gotovo zanemaruje. ak in a 662keV, Anger je prora unao za detektor debljine 6.4mm manje od 10% fotona su izgubljeni vi e od 2.5mm zbog raspr enih doga aja. 2. Statisti ka fluktuacija u raspodjeli svjetlucaju ih fotona izme u PM cijevi od jednog scintilacionog doga aja do drugog; Ako odre ene PM cijevi zabilje e, u prosjeku, N svjetlucaju ih fotona iz scintilacionih doga aja nastalih na odre enoj lokaciji u kristalu detektora, stvarni broj zabilje en od jednog do drugog doga aja varira sa standardnom devijacijom . Dakle, ovo je veoma uski snop zraka usmjeren direktno na ta ku na detektoru, mjesto svakog doga aja je odre eno sa polo ajem

~1~

strujnog kola ili algoritma ra unara koji nije isti. Umjesto toga, oni su raspore eni na odre enom podru ju, ija veli ina zavisi od veli ine tih statisti kih fluktuacija. Tipi no, maska sadr i niz uskih (1mm) proreza koji se stavljaju na prednji dio (lice) gama kamere (bez kolimatora) i kamera se ozra i 99mTc (140keV) iz ta kastog izvora. Kao rezultat nastaje slika koja se sastoji od niza linija koje odgovaraju mjestima proreza (slika 1.1.)

slika 1.1.Ilustracija nelinearnosti u slikama pravolinijskog uzorka dobivenog s gama kamere. Slika pokazuje suptilnu valovitost linija

Rezolucija je prora unata kao FWHM ( irina na polovini maksimuma) od profila nacrtanog okomito na sliku linija na razli itim polo ajima u vidnom polju. Unutra nja prostorna rezolucija modernih velikih vidnih polja gama kamere mjeri se sa 99mTc i na taj na in je u rasponu od 2.94.5mm FWHM. Budu i da je rezolucija znatno lo ija nego irina proreza doprinosi od proreza za mjerenje rezolucije su veoma mali (< 10% za mjeru rezolucije > 2.5mm). Unutra nja rezolucija postaje lo ija sa opadanjem energije zraka jer ni e energije zraka proizvode manje svjetlucaju ih fotona po scintilacionom doga aju, a manji broj svjetlucaju ih fotona rezultuje ve im statisti kim fluktuacijama u njihovoj raspodjeli. Kao pravilo, unutra nja rezolucija je proporcionalna sa 1/ , gdje je E energija yraka. Ovo treba slijediti, jer broj proizvedenih fotona N je pribli no proporcionalan sa E. Relativna statisti ka fluktuacija njihove raspodjele je proporcionalna sa 1/ . zraka. Promjena unutra nje

Ovo izaziva primjetno ve e zamagljenje na ni im energijama prostorne rezolucije je funkcija energije zraka (slika 1.2.)

~2~

Slika1.2. Unutra nja prostorna rezolucija je funkcija energije zraka za 6.3mm tanke NaI(Tl) kristale

Unutra nja prostorna rezolucija tako er zavisi od debljine kristala detektora. Deblji detektori rezultuju ve im irenjem scintilacione svjetlosti prije nego do e do PM cijevi. Postoji ve a vjerovatnost za otkrivanje vi estrukog Komptonovog rasijanja doga aja u debljem detektoru, posebno sa visoko energetskim radionuklidima. To su primarni razlozi za to gama kamera koristi relativno tanje detektore u pore enju sa NaI(Tl) sistemima koji se koriste pri aplikacijama za brojanje.

Slika 1.3. zavisnost unutra nje rezolucije od debljine kristala za 140keV zrake Slika1.3. prikazuje zavisnost unutra nje rezolucije od debljine kristala za 140keV zraka. Unutra nja rezolucija se pove ava sa pove anjem efikasnosti prikupljanja fotona. Modern kamere znatno su pobolj ane tokom ranijih verzija za opti ke veze izme u kristala detektora i PM cijevi. Upotreba ve eg broja manjih PM cijevi (5cm pre nik cijevi su postali standard, a neke gama kamere imaju ak i do 110 PM cijevi po glavi) i pobolj anje elektronike tako er su

~3~

doprinjeli ovom napretku. Precizne korekcije za nelinearnost i neuniformnost tako er su rezultirali direktnim pobolj anjem unutra nje rezolucije. Najbolja unutra nja rezolucija za velika vidna polja gama kamere je ne to ispod 3mm FWHM na 140 keV (99mTc). Zna ajna pobolj anja izvan 2mm FWHM e biti te ko postignuta zbog krajnje ograni enog doprinosa fotona od NaI(Tl). U mnogo prakti nijim situacijama, unutra nja prostorna rezolucija daje zanemariv doprinos na ukupnu rezoluciju sistema gama kamere, koja je u velikoj mjeri odre ena rezolucijom kolimatora. 2. Efikasnost detekcije Gama kamera koristi sodium-jodid kristal koji je relativno tanak u pore enju sa mnogim drugim kristalima koji se koriste u nuklearnoj medicini, 6.4.-12.7.mm nasuprot 2-5cm za sondu broja kih sistema, skelera Kompromis u gama kameri je izme u efikasnosti detekcije (koja je obezbje ena debljim kristalom) i unutra nje prostorne rezolucije (obezbje ene tanjim kristalomslika 1.3.). Gama kamera je dizajnirana tako da pru i prihvatljivu efikasnost detekcije uz odr avanje visoke unutra nje prostorne rezolucije u energetskom opsegu 100-200keV. Kao rezultat toga efikasnost detekcije detektora je ne to manje nego to bi bilo po eljno na vi im energijama zraka. Slika 1.4. pokazuje fotopik efikasnosti detekcije u odnosu na energije zraka za detektor gama kamere za niz NaI(Tl) debljina kristala. Gama kamera je skoro 100% efikasna za ebergije oko 100keV za sve debljine kristala, ali onda pokazuje prili no zna ajan pad u efikasnosti sa pove anjem energije, u zavisnosti od debljine kristala.

Slika 1.4. fotopik efikasnosti detekcije u zavisnosti od energije zraka NaI(Tl) detektora za razli ite debljine

Na 140 keV, razlika u efikasnosti izme u 6.4mm i 12.7mm debelih kristala je oko 20% i fotopik efikasnosti detekcije je u rangu 70-90%. Na oko 500 keV, standardna gama kamera (0.64-0.95 cm debeli detektor) je 20% manja u inkovitost u pretvaranju upadnog gama zraka u fotopik pulseve. Na visokim energijama, svojstva gama kamere sa 0.64-1.27 cm debeli kristali su ograni eni smanjenjem efikasnosti detekcije. Sve lo ija unutra nja prostorna rezolucija postaje

~4~

ograni avaju i faktor na ni im energijama. Zbog toga, optimalna energija gama zraka je u rangu 100-200keV za mnoge gama kamere. Mnoge gama kamere su sada opremljene debljim kristalima (12.2-25.4mm) to im omogu ava postizanje bolje efikasnosti snimanja positronzra enja radionuklida u 511 keV. Ovo ulazi u gubitak unutra nje prostorne rezolucije kada se ovi sistemi koriste u energetskom opsegu 100-200 keV. 3. Energetska rezolucija Nije neobi no da u tipi nom istra ivanju pacijenta postoji vi e komptonovog rasijanja nego unscattered zraka. Budu i da Kompton-rasijani fotoni imaju ni u energiju mogu e je koristiti visoko-pulsne analize na njima. Energetska rezolucija detektora odre uje efikasnost sa kojom ovo mo e biti ostvareno. Dobra energetska rezolucija jemo da najva nija karakteristika gama kamere. Energetska rezolucija, kao unutra nja prostorna rezolucija zavisi u velikoj mjeri od statisti kih fluktuacija u broju fotona prikupljenih iz scintilacionog doga aja. Prema tome, efikasnost prikupljanja svjetlucaju ih fotona je preduslov za dobru energetsku rezoluciju. Kao to je dobro, broj svjetlucaju ih fotona iz scintilacionih doga aja pove ava se gotovo linearno sa energijom zraka, E, energetska rezolucija je tada pobolj ana u omjeru 1/ . Energetska rezolucija z agama kameru je obi no u rangu 9-10% za 99mTc. Slika 1.5. prikazuje tipi ni spektar gama kamere za 99mTc sa PHA prozorom postavljenim izme u 130 i 150 keV. To otprilike odgovara 15% energetskog prozora, to je zajedni ka postavka za klini ke studije.

Slika 1.5. Energetski spektar za gama kameru kori tenjem ta kastog izvora 99mTc u zraku

Kao to je prikazano na slici , ve ina doga aja u fotopiku su prihva eni u ovom prozoru. Niskoenergetski prag od 130keV mo e izbaciti zrake od 140keV koje su bile raspr ene kroz uglove ve e od 45 . Me utim, spektar raspr enih zraka je zamagljen isto kao to je i za unscettered zrake, odbacivanje efikasnosti ovog ugla je samo oko 50%; polovina doga aja proizvode impulse iznad praga, a polovina ispod praga. Ovaj procenat je va io za uglove od 45 pod kojima se raspr e zraci od 140keV i 130keV nivoe ni e energije, bez obzira na energetsku rezoluciju detektora. zrake raspr ene kroz najve e uglove su izba ene efikasnije od onih koji su raspr eni pod manjim

~5~

uglovima koji su izba eni manje efikasno. Dvije prednosti su dobivene sa pobolj anom energetskom rezolucijom. 1. fotopik se su ava, rezultiraju i mnogo efikasnijom detekcijom unscattered fotona unutar izabranog energetskog prozora. To pove ava broj va e ih doga aja koji su snimljeni i pobolj ava kvalitet slike. 2. zraci raspr eni kroz velike uglove su odbijeni mnogo efikasnije, jer njihovo energetsko irenje kroz PHA je tako er manje. Prema tome, kontrast slike je pobolj an.

Tako er je istina da su zrake raspr ene kroz manje uglove detektovane efikasnije, zbog su avanja njihove raspodjele. Kao alternative, mo e se koristiti pobolj ana energetska rezolucija za kori tenje u eg PHA prozora, neke od pove ane efikasnosti za snimanje fotopik doga aja za pobolj anje izba enog raspr enja pod malim uglom. Bilo kako bilo, pobolj ana energetska rezolucija daje bolji kvalitet slike. 4. Karakteristike visoko-broja kih sistema Na visoko-broja kim sistemima, postoji ve a vjerovatno a snimanja dva doga aja u isto vrijeme. Jedan od problema je poznat kao nagomilavanje pulseva. Nagomilavnje pulseva ima dva nepo eljna efekta u karakteristikama gama kamere: Gubitke pri brojanju Iskrivljenje slike Gubitci pri brojanju uzrokuju neta na brojanja koja trebaju biti snimljena. Neta nosti su opisane u modelu mrtvog vremena i mo e biti zna ajna u nekim kvantitativnim studijama, kao to su ispitivanja srca (kardio studije). Korekcije mrtvog vremena, mogu biti primjenjene, me utim ove korekcije generalno postaju sve vi e neta ne uz pove anje gubitaka brojanja. Gomilanje pulseva se mo e dogoditi izme u bilo koja dva doga aja u PH spektru, gubitci brojanja se odre uju prema ukupnom spektru. Ve ina gama kamera se pona a kao paraliziraju i system. O ito mrtvo vrijeme za odabrani energetski prozor ovisi o dijelu prozora, odnosno dio ukupnog spektra brojanja spade unutar tog prozora. Manji dio prozora, ve e mrtvo vrijeme. Prema tome, mrtvo vrijeme je du e kada se koristi fotopik prozora, nego kada se koristi cijeli prozor. Tako er, mrtvo vrijeme je du e kada je prisutna raspr ena radijacija, jer se to tako er dodaje na stopu brojanja izvan prozora fotopika (slika 1.6.)

~6~

Slika 1.6. prikaz prisustva raspr ene radijacije

Prilikom odre ivanja mrtvog vremena gama kamere va no je imati na umu uslove mjerenja. Vrijednosti mrtvog vremena treba da budu to kra e 1-2 sec koje se mogu dobiti uz nedostatak raspr enja sa prozorom cijelog spectra. Me utim, pri realnim klini kim uslovima (99mTc izvor u raspr enom materijalu, 15% fotopik prozor) system ima mrtvo vrijeme od 4-8 sec koje je mnogo tipi nije. Za mrtvo vrijeme od 5 sec gubitci su oko 20% za stope brojanja 4x104 brojanja po sekundi (cps). Gubitci mrtvog vremena nisu ozbiljni u mnogim stati nim imid ing studijama, ali oni mogu biti va ni u nekim visoko broja kim sistemima (otkucaji srca) u kojima je stopa brojanja visoka 105 cps.elektri no kolo koje odbacuje nagomilane pulseve se koristi za postizanje ve e upotrebljive stope brojanja u takvim situacijama. Drugi na in skra ivanja mrtvog vremena gama kamere je uz kori tenje analognih bufera. To su elektroni ki sklopovi koji slu e da se odr e pulsevi na naponskom nivou ili pulsevi iz jednog kruga do sljede eg kruga je spreman primiti niz puls obrada. Sli no tome, u digitalnim gama kamerama podaci se mogu ubla iti u memoriji sve dok je ra unar spreman za obradu. Oba oba pristupa reyultuju smanjenjem vidljivog mrtvog vremena kamere. Tako er je mogu e fizi ki skratiti mrtvo vrijeme kamere, skra ivanjem vremena integracije PM cijevi i kori tenjem elektroni kih kola koja vra aju signal na po etak poslije odabranog vremena integracije. Jasno, ovo tako er smanjuje iznos signala kori tenog za utvr ivanje mjesta doga aja. Npr. Za vrijeme naboja integracije 0.4 sec, samo 81% scintilacionog svjetla je prikupljeno, upore eno sa 98% za 1 sec vremena integracije. Ovo izazviva degradaciju unutra nje prostorne rezolucije i energetske rezolucije. Neke gama kamere imaju promjenljivo integraciono vrijeme u kojem je integracija automatski skra ena kao pove anje stope brojanja. Druga mogu nost skra enja mrtvog vremena su: sasvim zaobi i nagomilavanje i korekcije kola neuniformnosti. Obrada signala koji se javlja u ovim kolima usporava stopu u kojoj kamera mo a da obradi pojedina ne doga aje i zaobilaze i ih mo e skratiti mrtvo vrijeme sistema sa tipi nim vrijednostima od 4-8 sec na 1-3 sec. Neke kamere daju opcije visoke stope brojanja, re im

~7~

rada u kome se neke ili sve od ovih korekcija isklju uju. Ovaj re im je posebno namjenjen za aplikacije koje zahtjevaju visoke stope brojanja (kardio studije). Normalni na in rada u kojem sve korekcije rade (uklju ene), koristi se za rutinsko snimanje za dobijanje eljenog visokog kvaliteta slike. O igledno, specifikacije za mrtvo vrijeme gama kamere treba nazna iti da li ih neka elektri na kola zaobilaze da se postigne data vrijednost. Drugi, nepo eljni efekat nagomilavanja pulseva uni tava sliku. Kori tenjem standardnog logi kog puls-pozicioniranja gama kamere, dva doga aja detektovana istovremeno na razli itim lokacijama u detektoru se evidentiraju kao jedan doga aj sa energijom jednakom zbiru dva doga aja, na lokaciji negdje izme u njih (slika 1.7.).

Slika 1.7. Slika sa dva ta kasta izvora 99mTc, relativno visoke aktivnosti (370 MBq, svaki). Doga aji koji se pojavljuju u grupi izme u dva ta kasta izvora nastali zbog nagomilavanja pulseva

Ako su oba fotopika validna, njihova ukupna energija prevazilazi vrijednosti koje e biti prihva ene od PHA prozora i oba doga aja su odba ena, to dovodi do gubitaka pri brojanju. S druge strane, mogu e je za dva Komptonova rasijanja zraka da imaju ukupnu energiju koja ulazi u odabrani energetski prozor, tako da su dva neva e a doga aja prihva ena kao jedan va e i doga aj. Vidljivi rezultat pri veoma visokim stopama brojanja je da se doda difuzna pozadina slike, kao to je prikazano na slici 1.8.

Slika1.8. Demonstracija efekta nagomilavanja na fantomu u obliku mozga

~8~

Napomena, kao i slike u gornjem desnom uglu, prikazuju kako kontrast mo e biti obnovljen uspostavljanjem za tite visokog podru ja aktivnosti izazvan snimanjem oblasti od interesa. (npr.tanki sloj olova). Rano gomilanje odbijanje metode su zasnovane na mjerenju du ine pulsa. Ako puls nije vra en blizu osnovnog nivoa u datom o ekivanom vremenu s obzirom na raspad NaI(Tl), pretpostavlja se da e nagomilani drugi pulsevi sti i (desiti se) i doga aj e biti odba en, to e rezultirati gubitkom oba zraka. Ovo pobolj ava kvalitet slike, ali rezultuje pove anjem mrtvog vremena sistema. Zbog toga su mnogi doga aji odbijeni pri visokim stopama brojanja. Mnoge gama kamere sada uklju uju elektri na kola koja kontinuirano prate propadanje pulsa i koriste metod zasnovan na ekstrapolaciji repa pulsa za korekciju nagomilavanja. Razmotriti interakcije dva zraka koje se javljaju blizu jedna drugoj u istom vremenu stvaraju preklapanje pulseva. Kada drugi zrak sti e, raspad pulsa kreiran od prvog zraka odmah odstupa od o ekivanog eksponencijalnog opadanja i signal gama kamere je preba en na drugi krug sa poja anjem. Procjenjiva u prvom elektri nom kolu sa poja ava em kompletira signal iz prvog zraka ekstrapolacijom ostatka repa pulsa sa eksponencijalnom funkcijom baziranom na opadanju vremena NaI(Tl). U isto vrijeme, ovaj ekstrapolirani rep je tako er poslan na drugo kolo sa poja ava em i oduzet od drugih pulseva. Ovo uklanja doprinos pulsa generisan od prvog zraka iz tog drugog zraka. Ovaj process je sa et na slici 1.9.

Slika 1.9. Prikaz korekcije gomilanja kori tenjem tehnike ekstrapolacije repa pulsa

~9~

Tehnika ekstrapolacije puls repa daje mogu nost da oba doga aja budu zadr ana i omogu ava im da doprinose slici, pod uslovom da ispune PHA zahtjeve. Ovaj metod je veoma efikasan, osim kada se dva pulsa javljaju istovremeno (u roku od nekoliko ns jedan na drugi), u tom slu aju ekstrapolacija je ograni ene ta nosti. Sa modernism gama kamerama, tako er je mogu e koristiti prostornu raspodjelu signala PM cijevi za dalje smanjenje nagomilavanja. Za nagomilane doga aje nastale na razli itim mjestima u kristalu detektora, dva klastera (jata ili grupe) PM cijevi e proizvoditi signal. Ako svjetlosna raspodjela proizvodi dva doga aja na PM cijevi, oni se ne preklapaju, ili se malo preklapaju, doga aji mogu da budu jasno odvojeni i zadr ani.

B. OGRANI ENJA DETEKTORA: NEUNIFORMNOST I NELINEARNOST1. Nelinearnost slike Osnovni problem koji se pojavi u detektoru i elektronici je nelinearnost slike. Pravolinijski objekti izgledaju kao kose linije na slikama. Unutar linije slike nastaju pincushion izobli enja, a sa spolja nje strane linije slike nastaju barrel izobli enja (slika 2.1.)

Slika 2.1. Pinchusion izobli enje i barrel izobli enje

Nelinearnost je rezultat kada X i Y pozicije signala se ne mjenjaju linearno sa pomakom udaljenosti od izvora zra enja preko lica detektora. Npr.kada je izvor premje ten sa ruba jedne PM cijevi prema njegovom sredi tu, efikasnost prikupljanja svjetla te PM cijevi se pove ava mnogo br e nego rastojanje sa kojeg je izvor premje ten. Ovo uzrokuje sliku linijskog izvora kada su PM cijevi nagnute prema svojoj sredini. Rezultat je pinchusion izobli enje u podru jima slike gama kamere koja le i direktno ispred PM cijevi i barel izobli enja izme u njih. Razlika u osvjetljenosti me u PM cijevima, neuniformnost u opti kom svjetlu provodnika kao i PM cijevi ili elektroni ki kvarovi, tako er mogu dovesti do nelinearnosti. Slika 2.2. prikazuje sliku

~ 10 ~

pravolinijski test-uzorak snimljen modernom gama kamerom da prika e op i izgled nelinearnosti.

Slika 2.2. Primjer nelinearnosti slike

Detaljniji pregled e pokazati valovitost linija. Ovi efekti mogu imati zna ajne doprinose neuniformnosti slike. 2. Neuniformnost slike Primjetan problem u slici je njena neuniformnost. Izlaganje kristala detektora fluksu zra enja prozvest e flood-field (preplavljeno podru je) sliku sa malim ali primjetnim neuniformnostima intenziteta, ak is a pravilnom funkcionisanjem kamere. Ove varijacije mogu biti jednake stopi brojanja varijacija od 10% ili vi e. Flood-field slike iz gama kamere pokazuju neuniformnost.

Slika 2.3. Prikaz neuniformnosti slike

Unutra nje flood-field slike se dobijaju kada se ukloni kolimator, koriste i ta kasti izvor postavljen dovoljno daleko od povr ine gama kamere kako bi davali jedinstveno ozra ivanje povr ine (rastojanje je jednako 4-5 puta pre nika kamere).

~ 11 ~

Spolja nje flood-field slike su dobivene sa postavljenim kolimatorom u mjestu pomo u diska ili tankog fantoma koji obuhvata oblast detektora. 99mTc i 57Co su dva naj e e kori tena radionuklida za flood-field mjerenja. Dva primarna uzroka neuniformnosti Angerove kamere su: Neuniformnost efikasnosti detekcije koja proizilazi iz malih razlika u PHA spektru za razli ite PM cijevi Poziciona-zavisnost od prikupljene scintilacione svjetlosti, posebno za doga aje locirane u prazninama i mrtvim oblastima izme u PM cijevi u odnosu sa doga ajima lociranim direktno iznad PM cijevi. Razlike u reakciji PM cijevi mogu biti minimalne pa ljivim odabirom i pode avanjem svih PM cijevi na Angerovoj kameri. Me utim, efekti pozicione-zavisnosti na PH spektar e ostati. Ako se koriste fiksni PH prozori za sve izlazne pulseve, rezultat je jasna razlika u efikasnosti detekcije usljed razlika u djeli u prozora za razli ita podru ja kristala.

Slika 2.4. PH spektar za razli ite Pm cijevi Angerove kamere

Drugi uzrok neuniformnosti je nelinearnost slike. U podru jima pincushion iskrivljenja doga aji su natrpani prema centru izobli enja, utrokuju i hot spot ili ari te, dok su u podru jima barrel iskrivljenja doga aji gurnuti van iz centra uzrokuju i cold spot ili hladnu ta ku. Zbog karakteristika pinchusion izobli enja koje nastaju ispred PM cijevi, uobi ajeno je da se vidi model hot spot ili ari ta na mjestima PM cijevi koja daju uniformnu sliku Angerove

~ 12 ~

kamere. Ostali uzroci nelinearnosti (gre ke PM cijevi, pucanje kristala, gre ke kolimatora) tako er mogu dovesti do neuniformnosti. Jo jedna karakteristika neuniformnosti je svijetli prsten oko ruba slike. Ovaj artefakt se zove ivica-pakovanje, koji rezultuju ne to ve om efikasno u prikupljanja svjetla za doga aje blizu ivice, u odnosu na centralne djelove kristala detektora, kao rezultat unutra nje refleksije svjetlosti na kristalu nazad u PM cijev blizu ivice. Tako er, za doga aje koji se de avaju prema centru, gdje su PM cijevi postavljene sa obje strane podru ja u kojem nastaje doga aj, dok na ivicama kristala PM cijevi su samo sa jedne strane. Prema tome, doga aji na saoj ivici se ne distribuiraju jednako, ali su povu eni prema centru. Dijelovi slike koji pokazuju ove artefakte obi no su sakriveni na displeju is toga ne pripadaju djelu korisnog polja (UFOV). Tipi no, 5cm ili vi e dijametra detektora je eliminisano maskom. Prilikom specifikacije dijametra detektora gama kamere, va no je napraviti razliku izme u fizi kog pre nika kristala i pre nika korisnih podru ja snimanja. Oboje. Neuniformnost i ivica-pakovanje artefakti se odnose na raspodjelu scintilacionog svjetla koje pada na PM cijevi. Zbog ovih razloga, oni tako er imju komponente energetske zavisnosti. Kada se gama kamera koristi za slike visoko energetskih radionuklida, interakcije, u prosjeku se javljaju ne to dublje u kristalu, bli e PM cijevima. Ovo proizvodi u u raspodjelu irenja svjetlosti na PM cijevima i generalno rezultuju pogor anjem neuniformnosti detektora. 3. Tehnike korekcije neuniformnosti Sve modern gama kamere uklju uju tehnike koje poku avaju ispraviti uzroke neuniformnosti. Sve ove tehnike po inju sa prostornim korekcijama, razli itih energija, normalno izvedenih iz unutra nje flood-field slike. Flood-field slika je podjeljenja u matricu malih, kvadratnih elemenata, 128X128 elemenata (piksela). Koriste i PHA, broj kanala, fotopik u PH spektru je odre en za svaki element. Ova informacija je pohranjena u 128X128 tablicu i koristi se za postavljanje razli itih PHA prozora za sljede a ispitivanja pacijenta. Npr, ako 20 % prozora je izabrano za snimanje pacijenta, a centar fotopika je prona en u PHA kanalu 100 u odre enom pikselu u flood-field slici, onda doga aji u toj lokaciji imaju amplitude Z signala izme u PHA kanala 90 i 110 koji su prihva eni u ispirtivanju pacijenta. Ako je centar fotopika prona en u 110 kanalu na drugoj lokaciji, doga aji za koje Z signal pada u rasponu od 99-121 su prihva eni na tom mjestu. Poziciona-zavisnost PHA prozorakoriguje razlike u PH spektru po cjeloj prednjoj strain kamere. Ona tako er pru a djelimi nu korekciju za neuniformnost slike. Drugi korak u korekciji neuniformnosti je varijacija u intenzitetu slike, u velikoj mjeri izazvana nelinearno u detektora. U jednoj od starijih metoda korekcija se zasniva na direktnim varijacijama u intenzitetu energije flood-field slike. Broj ta aka zabilje en unutar svakog piksela u toj slici je pohranjen u matrici i prona en sa najmanjim brojem snimljen u polje piksela. Ovo

~ 13 ~

se koristi za dobijanje matrice normalizovanog intenziteta vrijednosti, koje se kre u oko 100 do najhladijeg piksela, do ve ih vrijednosti za druge piksele. U sljede im ispitivanjima pacijenta, odre eni broj ta aka snimljenih u pojedinom pikselu su odba eni u zavisnosti od relativne vrijednosti za taj piksel u energetski-korigovanoj flood-field slici. Npr. Ako vrijednost normalizovane matrice je 110, onda se 1 od svakog 11 ta ke oduzima od slike pacijenta na toj lokaciji. Ovaj process se zove count skimming. Za korekcije nelinearnosti uz pomo tankog sloja olova koji se ravnomjerno raspore uju niz malih otvora (1mm pre nika-4mm odvajanje) koje se nalaze direktno na licu gama kamere (bez kolimatora), dobija se jo jedna flood-field slika. Polo aji slika od ovih rupa su u odnosu na njihove p olo aje u olovu izvodi mtrica x i y za svaki ( x, y) polo aj na detektorima, koji se o e na i u tablicama, kada je doga aj detektovan, x i y coordinate se ra unaju kori tenjem algoritma. Ove vrijednosti se koriguju uz pomo tabela. Tabele su isporu ene uz aparat od strane prozivo a a. Slika 2.5. pokazuje iste podatke kao in a predhodnoj slici prije korekcije neuniformnosti i nelinearnosti.

Slika2.5. pravolinijski test uzorak i flood-field slika poslije korekcija uniformnosti

~ 14 ~

Slika 2.6. Profili uniformnosti

Pobolj anje uniformnosti kamere tako er uti e na pobolj anje unutra nje rezolucije. Raniji modeli kamera su koristili deblje provodnike i ve e pre nike PM cijevi da bi se postigla zadovoljavaju a uniformnost. Zbog efektivnije korekcije uniformnosti, novije gama kamere mogu da koriste tanje provodnike (ili elimini u provodnike) i manje PM cijevi, to doprinosi preciznijem odre ivanju polo aja doga aja i pobolj anja unutra nje prostorne rezolucije.

4. Pode avanje gama kamere Korekcije neuniformnosti opisane postoje da gama kamera bude vrlo stabilna tokom vremena. Me utim factor dobitka PM cijevi se mjenja sa staro u PM cijevi. Visoki napon i factor poja anja tako er se mogu mjenjati kroz vrijeme. Metode za pode avanje PM cijevi kako bi se osigurala karakteristika tokom vremena su neophodne. Na mnogim starijim sistemima, pode avanje je bilo ru no. Jedan metod podrazumjeva ozra ivanje detektora gama kamere kroz olovnu masku sa rupama centrirane iznad svake PM cijevi. Izlaz iz svake PM cijevi se ispituje i dobitak predpoja ala se pode ava ako se cijev na izlazu promjeni vi e od 1% od orginalne vrijednosti. U novijim gama kamerama pode avanje velikog broja PM cijevi ru no ne bi bilo prakti no. Mnoge digitalne gama kamere sadr e kola za pode avanje koja omogu avaju da se izlazi svake pojedine PM cijevi automatski podesi na skup referentnih izlaza. Jedan automatizovan pristup uklju uje kori tenje svjetlosne diode LED koje su spojene na vrat svake PM cijevi. Ove LED su pulsiraju e za porizvodnju svjetlosnog signala na fotokatodi PM cijevi koja se ne mjenja s vremenom. Signali PM cijevi se zatim prate i pretpoja alo se pode ava elektronski ako signal PM cijevi zaluta. Drugi pristup koristi dva uska energetska prozora postavljena iznad fotopika da minimizira uticaj raspr enja (slika 2.7.)

~ 15 ~

Slika 2.7. Pode avanje gama kamere

Odnos broja izme u dva energetska prozora tokom flood-field ozra ivanja radionuklidima od interesa se mjeri za svaku PM cijev. Ovaj omjer ostaje konstantan, osim ako je signal PM cijevi promjenjen kroz vrijeme. Ako se odnos broja mjenja, predpoja alo PM cijevi je prilago eno elektroni ki da vrati odnos na orginalnu vrijednost. Neke od ovih metoda pode avanja tako er mogu prilagoditi das u kontinuirane, u smislu da je kamera pode ena dinami ki svakih nekoliko sekundi tokom ispitivanja pacijenta. Ovo mo e biti iskori teno za pode avanje energetskih prozora u stvarnom vremenu, kompenzacijom za bilo koji pomak koji se javlja u toku ispitivanja. Glavni razlog pomjeranja na tako kratkim vremenskim okvirima obi no je vezan za efekte brojanja, mala osnvna pomjeranja se mogu pojaviti u amplitude signala usljed preklapanja pulseva i stalno pode avanje energetskog prozora e minimizirati takav efekat uvaju i energetski prozor centriran nad fotopikom bez obzira na stopu brojanja. Kontinuirano pode avanje je tako er va no u SPECT imid ingu, gdje rotacija gama kamere kroz magnetno polje mo e dovesti do promjena u faktoru dobitka PM cijevi.

~ 16 ~

Literatura: Physics in Nuclear Medicine 3rd Edn-Cherry, Sorenson i Phelps Fizika joniziraju ih zra enja D.Samek. L.Sara evi i A.Lagumd ija, Sarajevo, 2010 Internet

~ 17 ~