Коррекция энергетической чувствительности

Многочисленные эксперименты однозначно показали, что одной из важных причин пространственной неоднородности является пространственная вариация в энергетическом оклике камеры (вариация в амплитуде импульсов). Если измерить энергетический спектр от коллимированного точечного источника фотонов, падающих на разные участки кристалла гамма-камеры, даже должным образом настроенной, то фотопики не наложатся точно друг на друга. Основной подход к коррекции энергетического отклика заключается в последовательной подстройке энергетического сигнала Z до входа его в амплитудный анализатор импульсов (ААИ).

Сигнал, поступающий в стационарное окно ААИ, находится в интервале Z + AZ, где Z — первоначальная энергия сигнала и AZ — инкремент, добавляемый энергетической коррекцией. Необходимая пространственная вариация AZ находится из матрицы, накладываемой на кристалл. В зависимости от производителя применяются матрицы 64×64 и 128×128, члены которых определяются предварительно производителями по собственным методикам.

Фирма Сименс, например, разработала схему энергетической коррекции, основанную на принципе идентификации AZ как произведения/Z, где/— доля фактора энергетической коррекции (ДЕ/Е), рассчитываемая в матрице энергетической коррекции для каждого пикселя из зарегистрированного спектра. Преимущество такого подхода состоит в его применимости к полиэнергетическим окнам. Так как относительная величина энергетической коррекции (/) является независимой от энергии для данного пикселя, то можно рассчитать коррекцию для каждого энергетического импульса, находящегося внутри интервала линейности электроники системы.

Нелинейность и ее коррекция

Коррекция энергетического отклика решает только часть проблемы неоднородности гамма-камеры. Не меньшее влияние на неоднородность имеет погрешность в позиционировании событий. Этот феномен, называемый также нелинейностью гамма-камеры, имеет не случайный характер, а проявляется по определенным предпочтительным направлениям, связанным с особенностями конструкции детектора.

Пространственная нелинейность является систематической погрешностью в позиционировании Х-, 7-координат импульсов в изображении и объясняется локальным сжатием или расширением отсчетов. Например, когда источник перемещается в поперечном направлении от края к центру фотокатода ФЭУ, большая скорость счета наблюдается при его центральном положении, образуя горячее пятно. При приближении источника к краю фотокатода скорость счета, наоборот, уменьшается и образуется холодное пятно.

Геометрические искажения изображения количественно оцениваются показателем собственной пространственной нелинейности, определяемым как абсолютное максимальное отклонение изображения щели маски от прямой линии, выраженное в миллиметрах. Для измерения показателя нелинейности используются маски с линейными или ортогональными отверстиями, которые накладываются на детектор (без коллиматора), а источник излучения размещается на расстоянии не менее пяти диаметров обозреваемого поля. Получающееся изображение запоминается в 128×128 матрице (в некоторых моделях 4096×4096). Зная действительное положение (X, У) каждого пикселя и его смещенное Х-, 7-положение в изображении, можно рассчитать матрицу (таблицу) поправочных факторов. На рис. 3.16 представлена диаграмма со специально преувеличенными для наглядности одномерными нелинейностями.

Рис. 3.16. Диаграммное представление преувеличенных нелинейностей.

в одномерном варианте. Стрелки показывают перемещение сетки изображения в результате корректировки нелинейности [4].

Используя массив поправочных факторов, детектируемые события перемещаются на истинные Х-, 7-локализации точек взаимодействия фотонов (в пределах внутреннего разрешения камеры). Для этого в электронную систему современных гамма-камер производители встраивают специальный микропроцессор, в память которого вводятся таблицы с поправочными факторами. Так как обычно гамма-камеры имеют небольшой дрейф характеристик со временем, то эти данные требуется периодически корректировать.

На рис. 3.17 показаны результаты улучшения изображения после введения коррекции энергетического отклика, нелинейности и неоднородности.