Измерение и коррекция шума

Скорость счета случайных совпадений парой детекторов (R) прямо пропорциональна скорости счета каждым детектором непарных совпадений (R1) и (R2) и ширине временного окна (t):

(15)

Из формулы (15) следует, что скорость R возрастает квадратично с ростом активности и падает линейно с уменьшением t. Скорость истинных совпадений Т пропорциональна введенной пациенту активности. В такой ситуации увеличение Т без изменения R возможно лишь при использовании быстродействующих систем и узких временных окон для регистрации импульсов совпадений. Характерные времена t в современных ПЭТ-сканерах составляют 12 нc (BGO), 8 нc (GSO) и 6 нc (LSO).

Существует два метода учета случайных событий, позволяющие получать практически одинаковый результат. Первый из них основан на измерении скорости счета одиночных фотонов каждым из детекторов, регистрирующим совпадения, и последующего вычитания рассчитываемой по формуле (15) величины R из измеренной общей скорости. Другой метод используется для определения R в режиме on-line. Для этого систему ПЭТ снабжают двумя каналами сбора данных, один из которых собирает импульсы во временном окне совпадений от истинных и случайных событий, а также рассеянных фотонов (Т + R + S), а другой - во временном окне с задержкой, т.е. только импульсы от случайных совпадений (R). Последние вычитаются из величины, полученной на первом канале, определяя суммарную скорость счета истинных совпадений и рассеянных фотонов.

Для полного подавления вклада рассеянного излучения необходимо собирать фотоны только с энергией 511 кэВ. Для этого нужны системы с очень высоким энергетическим разрешением, что невозможно на практике, поскольку узкое энергетическое окно сократит и регистрацию истинных совпадений. Чем хуже энергетическое разрешение, тем больше вклад рассеянного излучения. В частности, для BGO и Nal(Tl) (или GSO) энергетическое разрешение составляет соответственно 25% и 10-15%, а энергетическое окно (300-350) - 650 кэВ и 435 - (590-665) кэВ.

Различия в конструкции ПЭТ-сканеров обусловливают их различные чувствительности к рассеянному излучению и разный вклад последнего в общее число регистрируемых импульсов. Хотя вклад компоненты рассеянного излучения в 2-3 раза больше в режиме 3D, чем в режиме 2D, фантомные исследования показывают, что число истинных совпадений все же значительно выше в режиме 3D при сравнимых вводимых активностях. Разработчики сканеров стремятся снизить величину компоненты рассеянного излучения для уменьшения возможных ошибок, связанных с несовершенством имеющихся методик коррекции. Методики коррекции рассеяния, используемые в 3D ПЭТ, основаны, в частности, на технологиях использования множественных энергетических окон, процедур свертки-вычитания, прямой оценки распределения рассеянного излучения методом Монте-Карло, итерационной реконструкции изображения и т.п. Основные их различия состоят в способах оценки вклада рассеянного излучения в выбранном энергетическом окне. Все методики позволяют значительно улучшить качество изображения и его контраст по сравнению с некорректированными изображениями, однако установленные расхождения в распределении рассеянного излучения не оказывают существенного влияния на конечный результат количественного картирования распределений активности.