Физические принципы метода позитронно-эмиссионной томографии

С технической точки зрения, позитронно-эмиссионный томограф измеряет локальную концентрацию следовых количеств радиоактивного изотопа, введенного в объект, помещенный в поле зрения ПЭТ-камеры.

Вследствие неустойчивости ядра, в котором количество протонов превышает количество нейтронов, ультракороткоживущий (УКЖ) изотоп при переходе в устойчивое состояние излучает позитрон, свободный пробег которого (зависящий от плотности ткани и энергии изотопа-метки, равный в среднем 3- 4 мм и, в общем случае, не превышающий 8 мм ) заканчивается столкновением с электроном и их аннигиляцией. Аннигиляция сопровождается образованием двух ?-квантов с энергией 511 кЭв, разлетающихся под углом 180 о ± 0.4 o , которые и регистрируются датчиками камеры. Датчики организованы в несколько плотно упакованных колец с минимальным расстоянием как между датчиками, так и между кольцами. Если два детектора одновременно зарегистрируют сигнал (т.е. происходит так называемое “совпадение”), можно утверждать, что точка аннигиляции находится на линии, соединяющей детекторы. Этот факт позволяет отказаться от использования для определения направления полета ?-квантов свинцовых коллиматоров (как это принято в однофотонной эмиссионной томографии), которые в силу своей конструкции существенно ослабляют эффективность детектирования за счет уменьшения числа доступных для регистрации направлений движения ?-квантов. Отличие позитронно-эмиссионной томографии от других методов получения томографического изображения заключается в использовании так называемого принципа электронной коллимации.

Отсечка незначительного числа ?-квантов, отклонившихся от прямой траектории при столкновении с ядрами других атомов (так называемое явление скаттера, или рассеяния), а также случайных совпадений происходит во время предварительной обработки данных путем задания энергетического и временного окон регистрации.