Gammakamera - OUH.dk

NUKLEARMEDICINSK AFDELING PET- & CYKLOTRONENHEDEN 

Gammakamera


Den billeddannede teknik 

-Detektor (Scintillationskrystal + fotomultiplikationsrør (PMT) 

-Kollimator 

-Korrektioner og kvalitetssikring 

Fra: Physics in Nuclear Medicine (Sorenson and Phelps) and (Cherry, Sorenson and Phelps)


Scintillationskrystal 

• Omdanner X-ray eller γ-stråling til synligt lys (410 nm) 

• Krystallet er gennemsigtig for synligt lys. Lysglimtet udbredes i hele krystallen. 

• NaI dopet med Tl.Tl danner luminescenscentrer, hvilket øger lysudbyttet. 

• # lysfotoner er proportional med energien af den indkomne foton. 30 fotoner pr. 

keV 

• Dødtid ca. 230 ns. Begrænser max. tællehastighed < 400.000 cps


Scintillationskrystal - detektionseffektivitet 



PMT 

Omdanner lys dannet i krystallet til et elektrisk signal. 

Lyset rammer fotokatoden 

• Elektroner udsendes ved fotoelektrisk effekt 

• # elektroner er proportionalt med antal lysfotoner 

- og proportionalt med γ-energien 

• Elektroner accelereres mod positivt ladede dynoder og 

sekundære elektroner udsendes. 

• Multiplikationsfaktor (forstærkning) ~ 10 6


PMT


Positionsbestemmelse 

Baseret på at flere PMT’er ser lysglimtet. 

• Fordelingen af elektrisk output på flere PMT’er muliggør positionsbestemmelsen


Energibestemmelse 

Summen af PMT-output er proprotional med # lysfotoner. # lysfotoner er proprotional 

med energien af den indkomne γ-foton. 

• Det summede PMT-output repræsenterer derfor energien af den indkomne γ-foton


Energi diskriminering 

Direkte stråling 

Spredt stråling 

Spredt stråling 

Direkte stråling 

Spredt stråling fejlplacerer counts og forværrer den rumlige opløsningsevne 

Fjernes ved kun at optage i energivindue omkring toppen 

- ikke alt kan dog fjernes


Typisk performance - gammakamera 

Detektionseffektivitet tæt på 85 % for 140 keV og NaI(Tl) 

Energiopløsning ~10 % for 140 keV fotoner 

Intrinsic rumlig opløsningsevne ~ 3-5 mm ved 140 keV.


Kollimator


Kollimator – forskellige typer 



Kollimatoropløsningsevne - 

parallelhulskollimator 

Fra: Physics in Nuclear Medicine (Sorenson and Phelps) and (Cherry, Sorenson and Phelps) 

Opløsning FWHM : 

R c ~ d(l+b)/l 

Følsomhed: 

g ~ K 2 (d/l) 2 [d 2 /(d+t) 2 ] 

(K ~ 0,24 – 0,28 

: konstant, der afhænger af 

hulgeometri) 

g ~ R c 2


Kollimator – septalpenetrering 

Fra: Physics in Nuclear Medicine (Sorenson and Phelps) and (Cherry, Sorenson and Phelps) 

Minimum septa tykkelse t for < 5 % 

septal penetrering: 

t 

≥ l 

6d 

/ μ 

− ( 3/ 

μ) 

Hvor μ er den liniære 

attenuationskoefficient for bly ved 

γ-energien 

E [keV] μ [1/cm] 

80 27,43 

100 62,93 

150 22,84 

200 11,32 

300 4,57 

400 2,63 

500 1,83


Kollimator – performance specifikationer 



System rumligopløsning 



Faktorer der påvirker billedkvaliteten 

• Detektor Krystal (NaI(Tl)) + PMT 

- rumlig opløsning 

- energiopløsning 

- krystaleffektivitet 

• Kollimator 

- geometri (hulstørrelse, hullængde, 

septertykkelse) 

- afstand mellem patient og kollimator 

• Patienten 

- attenuation 

- spredning af fotoner 

• Isotop 

- energi 

- ”ekstra gammaer” 

- indgivet aktivitet 

• Undersøgelsestid 



Statistik 

•Kollimator 

•Begrænsning af patientdosis


Tomografi: SPECT 

SPECT = Single Photon Emission Computed Tomography 

- Snitbilleder rekonstrueret fra projektioner optaget med 

gammakamera og single foton emitter radionuklid.


SPECT


SPECT: Rekonstruktion 

y φ 

P(φ,t) 

t 

x 

φ 

Sinogram 

t 

Rekonstrueret snit


Billedrekonstrukton 

Filtered Back Projection: 

• 2D Filtered Back Projection (2D FBP) 

• 3D Filtered Back Projection (3D FBP) (kun PET) 

Iterative metoder 

• Maximum Likelihood Expectation Maximization (MLEM) 

• Ordered Subset Maximum Likelihood Expectation Maximization (OSEM) 

• Og flere 

Figur Søren Holm, RH


Direkte Tilbageprojektion 

Figur Søren Holm, RH


Filtered Back Projection Rekonstruktion(FBP) 

Direkte tilbageprojektion 

Filtreret tilbageprojektion (FBP)


Iterativ rekonstruktion


FBP vs. Iterativ 

FBP 

FBP Iterativ 

Implementering Simpel Kompleks 

OSEM 

Rekonstruktions hastighed Hurtig Langsom med MLEM, hurtig med 

OSEM 

Indbyggede korrektioner Ingen Alt, hvad der kan modelleres 

Low Count Billede Støjet Mindre Støj 

Rekonstruktionsartifakter Streak/spill artifakter Ingen

Gammakamera - OUH.dk

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?