В 1958 году Хол Ангер - ученый из Калифорнийского Университета в Беркли - разработал прибор д ля создания изображений гамма-излучения (Anger, 1958, 1964, 1967, 1974; Anger и Davis, 1964). Хотя с 1958 года камера претерпела немало усовершенствований, современные гамма - камеры называют камерами Ангера, поскольку они сохранили самые важные элементы первых конструкций этих камер. Рассмотрим основные принципы работы камеры Ангера (рис. 2).
Сначала диафрагма или коллиматор механически отбирает для последующей детекции гамма - фотоны, распространяющиеся в определенном направлении. Диафрагма или коллиматор поглощает гамма - фотоны, распространяющиеся в направлениях, не соответствующих заданным для диафрагмы или коллиматора. Отобранные гамма - фотоны затем сталкиваются с сцинтилляционным детектором. Некоторые фотоны проходят через детектор, не взаимодействуя с ним. Взаимодействующие с детектором фотоны генерируют электронные сигналы, используемые далее для оценки места взаимодействия фотона с детектором (пространственные координаты на плоскости изображения), а также для оценки энергии, которую передает фотон.
Регистрируемые гамма - фотоны с энергией ниже энергии первичного излучения радиоизотопа, создающего изображение, обычно не учитываются. Низкая энергия может означать, что фотон был рассеян телом пациентом коллиматором или детектором, и поэтому отклонился от исходной траектории. Фотоны с низкой энергией дают ограниченную информацию о месте их испускания. Поэтому их учет при создании изображения без дальнейшей обработки приведет к ухудшению качества изображения.
Сам процесс детекции состоит из двух этапов. На первом этапе гамма-фотон проходит коллиматор и взаимодействует с сцинтилляционным кристаллом, передавая ему свою энергию. Эта энергия преобразуется во множество фотонов видимого света. Фотоны распространяются через кристалл, и затем свет направляется на массив фотоумножительных трубок (ФУТ) . Детектирующие фотоны - это чувствительные высоковольтные устройства, которые могут формировать измеримый электрический ток даже из единственного фотона. Каждая ФУТ дает на выходе электрический ток, пропорциональный числу детектированных фотонов. Отметим, что для работы сцинтилляционного детектора необходимо экранирование от радиации и от света.
Выходящий из сцинтиллятора пучок света обычно широкий и регистрируется с помощью нескольких ФУТ. Для определения вероятной точки удара гамма - фотона на основе выходных данных каждой ФУТ из массива используется специальная электроника и программное обеспечение. Сначала с помощью приборов просто определяли центр инерции, затем появились более точные имплементированные методы статистической оценки с использованием прибора, программного обеспечения, а также измеряемых калибровочных данных.
В соответствии с цифровыми технологиями создания изображений изображение, формируемое стандартной гамма - камерой, создается на решетке из пикселей. Значение, присваиваемое каждому пикселю, - это число гамма - фотонов, детектированных в пределах пространственных границ пикселя. Таким образом, изображение, создаваемое гамма - камерой, представляет из себя гистограмму положений в пространстве всех детектированных импульсов. С ростом числа детектированных нерассеянных гамма - фотонов шум на изображении уменьшается; таким образом, важно детектировать по возможности больше нерассеянных гамма - фотонов
РИС. 2