Эффекты высокой скорости счета

Как отмечалось в главе 2, существенным недостатком сцинтилляционных детекторов с кристаллом NaI(Tl) является потеря части импульсов при высокой скорости счета вследствие эффекта наложения импульсов. Наложение импульсов, кроме того, приводит к одновременной регистрации двух событий (на самом деле отстоящих друг от друга на малый временной интервал) как одного события с амплитудой, отличающейся от обоих первичных событий. Если одно или оба события относятся к фотопикам, то тогда амплитуда нового события находится вне заданного интервала окна ААИ и событие будет отброшено, что приведет к потере отсчетов. Если, с другой стороны, "одновременно" регистрируются два фотона, испытавших комптоновское рассеяние, то они могут в сумме создать событие, эквивалентное по амплитуде фотопику, в результате событие будет зарегистрировано а пределах установленного окна ААИ. Но X-, Y- позиции события окажутся в изображении перемещенными куда-то в зону, расположенную между обоими событиями. Это вызывает искажение изображения. Таким образом, чрезмерно высокая скорость счета создает как потери в отсчетах, так и искажение изображения. На рис. 3.18 представлен пример изображения четырех секторного квадратного бар фантома при разных скоростях счета.

Рис. 3.18. Изображение четырех секторного квадратного бар фантома при разной скорости счета гамма-камеры: A – 10000 c^-1; B – 100000 с^-1[4] (повторить)

Данная проблема становится особо актуальной для динамических процедур ЯМ. В литературе проводились активные обсуждения по поводу методики измерения мертвого времени гамма-камер, связанные с тем, что сцинтилляционные камеры включают как парализуемые, так и непарализуемые цепи (см. глава 2). Эти системы имеют разные зависимости наблюдаемой скорости счета от скорости поступления входных импульсов (рис. 3.19). В результате обсуждения был одобрен метод расщепленного источника, предложенный Адамсом с коллегами [10]. Если мертвое время найдено, то скорость счета для парализуемой системы рассчитывается по формуле:

(3.22)

где n_t – истинная скорость счета (т.е. скорость счета при пренебрежимо малом мертвом времени); n₀ – наблюдаемая скорость счета; τ – мертвое время, измеренное методом расщепленного источника.

В этом методе используются два источника ^99mTc достаточно высокой активности, чтобы создать скорость счета (0,10/ τ) ± 20 % при размещении их снизу камеры. Сначала измеряется скорость счета от первого источника n₁, затем от двух источников, размещенных рядом друг с другом, n₁₂ и, наконец, от одного второго источника n₂. Мертвое время парализуемой системы находится из выражения:

(3.23)

Рис. 3.19. Зависимость регистрируемой скорости счета от входной скорости поступления импульсов для трех разных систем

Результат измерения τ зависит от доли счета в полном энергетическом спектре, которая включается в энергетическое окно, так как компоненты системы, участвующие в измерении мертвого времени, работают перед ААИ. Кроме того, значение мертвого времени зависит также от вклада рассеянного излучения.

В технических данных гамма-камеры обычно указывается наблюдаемая скорость счета для 20 % энергетического окна, при которой из-за мертвого времени теряется 20 % отсчетов. Другой часто специфицируемый параметр представляет скорость счета, при которой зависимость наблюдаемой скорости счета от активности источника приобретает отрицательный наклон. Эта величина является абсолютным пределом для прибора. В современных гамма-камерах эти величины находится в интервале 120000 – 170000 с^-1 для 20 % потери счета и 350000 с^-1 для абсолютного предела.

Следует упомянуть, что разработчиками было создано несколько вариантов гамма-камер, удовлетворительно работающих при существенно больших загрузках с помощью укорочения длительности импульсов (до 10⁶ с^-1, например в [11]). Однако это привело к ухудшению энергетического разрешения. Компания Филипс, разделив детектор на отдельные зоны довела допустимую загрузку до 4·10⁶ с^-1, однако данное решение существенно усложнило конструкцию гамма-камеры. Кроме того, эта модель разрабатывалась специально для регистрации аннигиляционных фотонов.