2) высокоэнергетический коллиматор с параллельными отверстиями
3) электронное коллимирование (+)
4) низкоэнергетический коллиматор с параллельными отверстиями
В позитронно-эмиссионной томографии используется электронное коллимирование, основанное на регистрации двух гамма-квантов с энергией 511 кэВ, возникающих при аннигиляции позитрона с электроном. Кванты распространяются практически в противоположных направлениях и регистрируются одновременно двумя детекторами, расположенными на одной линии. Такая совпадающая регистрация формирует линию ответа (line of response), вдоль которой локализуется событие, поэтому отдельный механический коллиматор для определения направления излучения не требуется.
Электронное коллимирование реализуется схемами регистрации совпадений с заданным временным окном и позволяет получить высокую чувствительность ПЭТ по сравнению с однофотонной эмиссионной томографией. Дополнительно применяются коррекции рассеянного и случайного совпадения, а в современных системах — времяпролетная реконструкция (TOF), уточняющая положение события вдоль линии ответа. Пин-хол и параллельно-дырочные коллиматоры являются механическими устройствами, характерными главным образом для ОФЭКТ; их использование в ПЭТ существенно снижало бы эффективность регистрации 511-кэВ фотонов.
| Система или принцип | Механизм коллимирования | Типичное применение | Ключевая особенность |
|---|---|---|---|
| ПЭТ | Электронное коллимирование по совпадению регистрации двух фотонов | Позитронно-эмиссионная томография | Формирование линии ответа без основного механического коллиматора |
| ПЭТ с TOF-реконструкцией | Совпадение с измерением разницы времени прихода фотонов | Современная ПЭТ/КТ и ПЭТ/МРТ | Уточнение положения события вдоль линии ответа и повышение контрастности |
| ОФЭКТ с низкоэнергетическим коллиматором | Поглощение фотонов вне направления параллельных отверстий | Исследования с технецием-99m и другими низкоэнергетическими радионуклидами | Механическое коллимирование; чувствительность зависит от геометрии отверстий |
| ОФЭКТ с высокоэнергетическим коллиматором | Параллельные отверстия с более толстыми перегородками | Исследования с высокоэнергетическими гамма-излучателями | Снижение проникающего излучения через перегородки при меньшей чувствительности |
| Пин-хол-коллиматор | Одно или несколько конических отверстий, проецирующих изображение на детектор | Щитовидная железа, мелкие органы и локальные структуры в ОФЭКТ | Увеличение разрешения при ограниченном поле зрения |
| Рассеянные совпадения в ПЭТ | Регистрация фотонов, изменивших направление вследствие комптоновского рассеяния | Коррекция и контроль качества ПЭТ-исследования | Могут приводить к ошибочной локализации и снижению контрастности |
| Случайные совпадения в ПЭТ | Регистрация двух независимых фотонов в пределах временного окна | Коррекционные алгоритмы при реконструкции | Частота возрастает при увеличении активности и ширины временного окна |
Таким образом, правильный принцип для ПЭТ — электронное, а не механическое коллимирование. Его физической основой служит парная регистрация аннигиляционных фотонов, что одновременно обеспечивает пространственную локализацию и высокую чувствительность метода. Механические коллиматоры применяются преимущественно в ОФЭКТ и выбираются с учетом энергии излучения радионуклида и требуемого пространственного разрешения.