Конструкции детекторов

Фактор s (связанный с размером индивидуального детектора и блоковой конструкцией детекторов) равен половине размера кристалла на оси сканера и увеличивается к краям поля зрения. По мере роста требований к разрешающей способности ПЭТ-сканеров размер кристаллов снижался, а количество кристаллов в кольце неуклонно повышалось. Но для сохранения чувствительности при уменьшении поперечного сечения каждого детектирующего элемента необходимо увеличивать высоту (толщину) кристалла вплоть до 20-30 мм, что приводит к уменьшению отношения сигнал/шум, а также к ухудшению качества изображения в радиальном направлении ПЭТ-сканера.

Обычно при детектировании полагается, что точка фотонного взаимодействия лежит в центре детектирующего кристалла. Это приводит к понижению разрешающей способности на краях поля зрения сканера, где линия разлета двух фотонов может быть декодирована с погрешностью, пропорциональной углу падения фотонов по отношению к оси, перпендикулярной плоскости детекторного кольца. Этот эффект, называемый параллаксом, возрастает с уменьшением диаметра кольца и площади поперечного сечения детектора. Уменьшить (или исключить) этот эффект можно путем учета глубины взаимодействия фотона в кристалле сцинтиллятора, которую необходимо корректно определять.

Невозможность дальнейшего снижения размера детектирующего элемента заставляет разработчиков искать принципиально новые конструктивные решения, которые сами по себе оказываются не менее важными, чем выбор материала детектора.

Рис. 6. Конструкции детекторов. Детектор в виде гексагональной сборки (А), блоковый детектор (В), детектор на основе кристаллов GSO (С)

Конструкция детектора разрабатывается с целью четкой идентификации положения каждого кристалла в сборке и минимизации потерь пространственного разрешения (∆Е/Е) сцинтилляторов. В современных многокольцевых сканерах используются три различных типа конструкций детекторов (рис. 6):

▪ Блоковый детектор состоит из индивидуальных детектирующих элементов, собранных в блоки (6×6 или 8×8), каждый из которых соединяется с четырьмя ФЭУ. Общий сигнал от них используется для регистрации энергии падающих аннигиляционных фотонов, а относительный - для определения того кристалла, в который попадает фотон. В некоторых случаях кристаллами являются отдельные элементы, а в других - целый блок представляет собой кристалл с нарезанной на входной поверхности решеткой. Недостатком блоковой конструкции по сравнению с индивидуальными кристаллами является несовершенная логика позиционирования, приводящая порой к ошибочной локализации и потере пространственного разрешения, но преимущества от использования единственного ФЭУ на 9-16 детекторов перевешивают этот недостаток.

▪ Конструкция детектора на основе кристаллов GSO отличается от блокового детектора. Модуль состоит из криволинейной матрицы, составленной из 628 (22×29) кристаллов GSO, фиксированных на непрерывном световоде. В сканере для исследований в режиме «все тело» размещаются 28 детекторных модулей, оптически связанных между собой, которые соединены с 420 плотно упакованными ФЭУ. Преимущество непрерывного световода состоит в том, что разброс величины светосбора с разных кристаллов в детекторе минимизируется, обеспечивая высокое системное энергетическое разрешение (15%). В такой конструкции величина изменения светового сбора от центра к краям сборки ФЭУ составляет лишь 20%, а отношение декодирования кристалл/ФЭУ оказывается в 4 раза выше, чем в блоковой конструкции.