2) большого числа полупроводниковых детекторов
3) пары полупроводниковых детекторов
4) большого числа сцинтилляционных кристаллов (+)
Основу детекторной системы ПЭТ составляют многочисленные сцинтилляционные кристаллы, объединённые в блоки и расположенные по окружности вокруг пациента. Каждый кристалл поглощает гамма-квант с энергией 511 кэВ, возникающий при аннигиляции позитрона, и преобразует его энергию в короткую вспышку видимого или близкого к нему оптического излучения. Свет регистрируется фотоумножителем или кремниевым фотосенсором, после чего электронная система оценивает энергию и время события.
Диагностически значимым является совпадение сигналов в двух детекторах, расположенных приблизительно на противоположных сторонах кольца. Такое временное совпадение указывает на одновременную регистрацию двух аннигиляционных фотонов и формирует линию отклика, по которой реконструируется распределение радиофармпрепарата. Большое число кристаллов обеспечивает высокую пространственную разрешающую способность и позволяет точно локализовать участки патологически изменённого метаболизма.
Фотоэлектронные и полупроводниковые элементы входят в состав регистрирующего модуля, но не заменяют сцинтилляционный материал, непосредственно взаимодействующий с гамма-квантами. Поэтому принципиальной характеристикой ПЭТ-детектора является массив сцинтилляционных кристаллов, соединённых с фотодетекторами и быстродействующей электроникой.
| Компонент или тип | Механизм работы | Практическое значение |
|---|---|---|
| Сцинтилляционный кристалл | Преобразует энергию гамма-кванта в световую вспышку | Основной элемент регистрации аннигиляционного излучения |
| Фотодетектор | Преобразует свет сцинтилляции в электрический сигнал | Позволяет определить время и относительную интенсивность события |
| Фотоумножитель | Усиливает слабый световой сигнал за счёт каскадной эмиссии электронов | Традиционная технология регистрации в ПЭТ-системах |
| Кремниевый фотосенсор SiPM | Регистрирует отдельные фотоны на основе лавинного умножения в полупроводнике | Обеспечивает высокую временную точность и компактность современных детекторов |
| Кристаллы LSO/LYSO | Быстро сцинтиллируют, обладают высокой плотностью и эффективностью поглощения | Широко применяются в современных ПЭТ/КТ- и ПЭТ/МР-системах |
| Совпадение двух фотонов по времени | Фиксирует два события с энергией около 511 кэВ, возникшие при одной аннигиляции | Формирует линию отклика и является основой пространственной реконструкции изображения |
Эффективность ПЭТ определяется не только количеством кристаллов, но и их световым выходом, временем высвечивания, энергетическим и временным разрешением. Более быстрое детектирование позволяет применять времяпролётную ПЭТ-реконструкцию и точнее оценивать положение события вдоль линии отклика. Современные системы используют мелкодисперсные кристаллические матрицы в сочетании с SiPM, что повышает чувствительность и качество изображения.