Képkorrekciók és kalibrációk

   Tankönyv Fizikusoknak  »  Nukleáris medicina fizikusoknak  »  Gamma kamera és képalkotása  »  Képkorrekciók és kalibrációk

A szcintillációs eseményekre számolt pozíciókat mátrixba, azaz képbe gyűjtjük. A pixelméret megválasztásakor arra kell ügyelni, hogy túl kicsi méret esetén az abba érkező beütések statisztikája gyenge lesz. Jellemző mátrixméretek: a 64x64, 128x128, 256x256, stb. A pozíció meghatározása után kapott nyers képek jellemzően torzak – a torzulás mértéke és milyensége függ az alkalmazott pozíciószámító módszertől, de további korrekciók, illetve kalibrációk minden esetben szükségesek.
A torzulás megnyilvánulhat abban, hogy a kép nem lesz lineáris (egyenes képe nem egyenes lesz), nem lesz homogén (homogén "megvilágítás" strukturált képet ad), szélhatások (összemosódás, összenyomódás) jelennek meg, energiában nem kalibrált, vagy nem lesz középen a kép. Ezeket a hibákat kijavító kalibrációk a következők:

• Spektrum (energia offset) kalibráció
• PMT előerősítők beállítása (autotuning)
• Spatreg (Spatial image offset) kalibráció
• Linearitás kalibráció
• Intrinsic (kollimátor nélküli) uniformitás kalibráció.

 
Spektrum kalibráció: Két izotóp (általában Tc-99m és I-131) használatával meghatározzuk adott nagyfeszültség értékre a csatornaszám – energia (keV) összefüggést úgy, hogy lineáris kapcsolatot feltételezünk.

1. kép

 
Autotuning: a PMT-k előerősítésének szoftveres beállítása úgy, hogy az egyes PMT-k erősítésében adódó különbségeket kikompenzálja. Az eljárás menete: a kamerát homogénnek tekinthető távoli forrással bevilágítják, majd a PMT-k fölött egy adott képtartományba érkező események spektrumát külön gyűjtjük. Ennek eredményeképpen minden PMT-re rögzítünk egy-egy spektrumot, amelyeken a fotocsúcsok aránya megállapítható. Az arányszámokból iteratív folyamat során erősítési faktorokat számítunk ki, amelyekre ezután beállíthatók az előerősítők.

2. kép: Uniformitás kép autotuning előtt

3. kép: Uniformitás kép autotuning után

 
Spatreg kalibráció azért szükséges, mert a kép torzítása és mérete jellemzően más, ha eltérő energiaablakra binneljük és nincs középen a leképzési mátrixban. A kalibráció során elsőként gain kalibráció szükséges, ami a képet középre húzza. Kollimált forrásssal a kép közepét megvilágítva a foltnak a mátrix geometriai középpontjában kell lennie. Anger kamera esetén ha ez nincs így, a sarokjelek erősítésének állítása szükséges. Második lépésként spatial offset kalibráció következik 5 darab gallium-67 forrás felhasználásával. A Ga-67 gamma-energiái 93 keV, 185 keV és 300 keV, amikre 3 energiaablakot illeszthetünk. A cél az, hogy minden energián a leképzett pozíciók ugyanoda essenek. Anger kamera esetében ez úgy oldható meg, hogy eltoljuk a súlypont/energia értékeket. Ám ekkor csak a kimért energiákra kalibráljuk a berendezést, és a többi energián előfordulhat, hogy máshova pozícionálja a forrásokat. Pontosabb eredményt érhetünk el, ha külön linearitás korrekciót hajtunk végre minden energiára.

4.kép: Spatreg teszt mérés 5 db Ga-67 forrással

 
Linearitás kalibráció esetén az a cél, hogy két d távolságú kollimált pontforrás képe d távolságra képződjön le, bárhova is tesszük a kamera látómezőjébe őket. Ehhez linearitás fantom szükséges, ami lehet x, illetve y irányú, ólomlemezbe vágott rések, vagy ólomlemezbe fúrt lyukrács is. A fantomot a kamerához közel téve és azt távolról egy pontforrással megvilágítva (a megvilágítás szót itt természetesen mindig a sugárforrással történő "mesugárzás" értelemben használjuk) készítjük el róla a képet. A korrekció pedig az így készült torz kép és a várt lineáris kép pontjai közötti elmozdulásvektorokat tartalmazó vektormező lesz. A későbbi képalkotás során a számolt pozíciókat ezzel a pozíciófüggő vektorral eltoljuk és így gyűjtjük mátrixba az eseményeket.

5. kép:Szimulált y irányú linearitás fantom anger-képe linearitás korrekció előtt

"6. kép: Szimulált y irányú linearitás fantom anger-képe linearitás korrekció után

 
Energiakalibráció során energiakorrekciós térképet veszünk fel a lokális spektrumok alapján. A lokálisan eltérő szcintillációs fényveszteség miatt az egyes pixelekre kirajzolt spektrumokon a fotocsúcs (teljesenergia-csúcs) kicsit máshol jelenik meg. Ezeket az eltéréseket korrigálni kell úgy, hogy a bejövő esemény energiáját a pozíciószámítás után a pozíció függvényében az energia korrekcióstérkép alapján eltoljuk. Az energiaszűrést pedig az így kapott eltolt energiára alkalmazzuk. Az így végzett kalibráció eredményeképpen a fotocsúcs keskenyebb lesz.

Uniformitás kalibráció a kép inhomogenitását korrigálja. A homogén forrásról felvett kép mintázatával (ami a PMT-k struktúráját mutatja), mint érzékenységgel korrigáljuk a gyűjtött képeket.

7. kép: Korrekció előtti homogén kép

8. kép: Korrekció utáni homogén kép