Об оптимизации многопинхольных кодирующих коллиматоров

УДК 615.9(06) Медицинская физика
С.А. ТЕРЕЩЕНКО, Г.А. ФЕДОРОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ОБ ОПТИМИЗАЦИИ МНОГОПИНХОЛЬНЫХ
КОДИРУЮЩИХ КОЛЛИМАТОРОВ
ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ ГАММА-КАМЕР
Исследованы и сравнены параметры высокоразрешающих томографических
кодирующих коллиматоров для планарной гамма-камеры Ангера.
При выборе кодирующих коллиматоров (КК) для медицинских гаммакамер следует принимать во внимание возможность минимизации
случайной погрешности результатов, обусловленной квантовыми
флуктуациями измеряемых величин и радиационного фона, и уменьшения
систематической погрешности при получении томографических
изображений.
Значения обеих составляющих погрешности во многом зависят от
характера распределения радионуклида и среднего пропускания   k / v
многопинхольных КК, где k – число пинхолов и v – общее число
открытых и закрытых ячеек в базовой части коллиматора.
Типичный диаметр детектора гамма-камера Ангера равен примерно
38 см, а ее собственное пространственное разрешение примерно 4 мм. Эти
параметры
предопределяют
линейный
размер
ячейки
высокоразрешающего прямоугольного (квадратного) КК и его
размерность, которая для базовой части коллиматора с линейным
размером ячейки d  2 мм составит примерно 6363 (табл.).
Таблица
Типы и параметры кодирующих таблиц
№№
1
3
3
4
5
6
7
8
9
Тип таблицы
ПСТ-П, Д
ПСТ-П, Д
ПСТ-П, Д
(ПСТ-С) PNP
НДСП (NTHT)
ГК-1
ГК-2
ГК-3
МПСТ
Размерность
6365
6263
5773
6363
6262
6363
6363
6363
6161
Среднее пропускание , %
50
20
1,56
25,8
12,5
3,12
4,69
6,25
50
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 5
59
УДК 615.9(06) Медицинская физика
10
Пинхол
0,025
6263; 6363
В приведенной таблице ПСТ – псевдослучайная таблица построчная
(П), диагональная (Д) или самоподдерживающаяся (С); МПСТ –
модифицированная ПСТ; ГК-1, ГК-2, ГК-3 – геометрические коды типа 1,
2, 3 и НДСП (NTHT) – “Нет Двух Соприкасающихся Пинхолов” (No-TwoHoles-Touching pattern). Последняя таблица размерности 6262 строится
из МПСТ 3131 добавлением строки и столбца из 0 рядом со строками и
столбцами МПСТ. Апертура в виде пинхола описывается вырожденной
ПСТ с k  1 . Размерность таблицы 5773 хорошо подходит для гаммакамер с прямоугольными детекторами.
Рассчитаны и проанализированы дисперсии результатов с
использованием приведенных таблиц в зависимости от характера
распределения источников. Показано преимущество коллиматоров на
основе ПСТ-П и -Д при возможности выбора среднего пропускания  .
Исследованы также глубинные аппаратные функции (АФ) с
коллиматорами разных типов, определяющие фокусирующие свойства
ИКСИ. Лучшая АФ показана на рисунке.

0,5
0
200
160
120
80
40
0
-40
Глубина, мм
-80
-120
-160
Рис. Аппаратные функции ИКСИ с коллиматором на основе ПСТ 6263-Д с учетом углового
фактора при d = 2,1 мм, размере пинхола 1,81,8 мм и фокусном расстоянии и f = 40 см.
Показаны верхняя и нижняя границы АФ и средняя АФ
Аппаратные функции не в полной мере отражают томографические
свойства ИКСИ при определении трехмерных пространственных
распределений источников путем решения системы линейных
алгебраических уравнений (СЛАУ). Модельные исследования показали,
что в этом случае предпочтительнее или даже необходимо использовать
КК с низким коэффициентом пропускания. Лучшие результаты при
решении СЛАУ получены с ПСТ 5773 (см. табл.).
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 05-01-08029).
60
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 5
УДК 615.9(06) Медицинская физика
А.С. ПАРФЕНОВ1, П.А. ШАРКОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
1Институт общей физики РАН
РАЗРАБОТКА ЭВАПОРИМЕТРА
В работе рассмотрены различные конструкции прибора, а токже проведено их
сравнение. Разработан прототип, который сейчас проходит клинические
испытания.
Кожный покров человека – многофункциональный орган. Цвет кожи,
ее состояние служат важным фактором при общении. Физиологически
кожа представляет собой полупроницаемый барьер, регулирующий
взаимодействие организма с окружающей средой. При этом различные
кожные заболевания могут быть как результатом каких-то серьезных
нарушений работы эпидермиса, так и просто некрасиво выглядеть или
доставлять дискомфорт. Один из таких примеров – сухость кожи,
вызванная со слишком большим пассивным испарением воды из
эпидермиса, что связано с нарушением строения рогового слоя.
Эвапотиметр – прибор, позволяющий оценить барьерную функцию
кожи. Измеряемый параметр – трансэпидермальный перенос воды (transepidermal water loss, TEWL). Это инструмент для неинвазивной
диагностики того, сколько грамм воды испаряется с участка кожи в
единицу времени. Используя его показания, можно диагностировать
различные нарушения, нехватку каких-либо веществ в эпидермисе (точнее
– в роговом слое эпидермиса). Под его контролем можно наблюдать
процесс лечения, эффекты применения различных лекарств, мазей.
Эвапориметр может показать эффективность различных косметических
средств.
Сам прибор представляет собой измерительную камеру с датчиком
влажности и электронную часть, служащую для обработки полученного
значения и вывода на экран. Измерительная камера сделана в виде
цилиндра с одним открытым концом, который прикладывается к коже. В
качестве датчика влажности используется датчик Honeywell HIH-3610 с
температурной компенсацией.
Основная проблема – создание постоянных условий внутри
измерительной камеры на время измерения. Для этого есть два способа:
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 5
61
УДК 615.9(06) Медицинская физика
 Использование холодного элемента Пельтье на противоположном от
открытого конце, что приводит процессы в камере в равновесие
(количество
испаренной
с
кожи
воды
равно
количеству
конденсировавшейся на элементе Пельте). Минус этого метода – большое
энергопотребление, что мешает созданию портативного, компактного
прибора.
 Малое время измерения, в течение которого условия в камере можно
считать постоянными. Минусы – погрешность выше, невозможность
наблюдать динамику процесса.
На данный момент готов прибор без элемента Пельтье. Он выполнен в
двух вариантах. Первый – на одной микросхеме с ЖК экраном. Второй –
датчик с камерой через АЦП подсоединены к компьютеру, а управляющая
программа и обработка результатов осуществляются в среде LabView.
Сейчас прибор проходит клинические испытания.
Список литературы
1. Мяделец О.Д., Адаскевич В.П, Функциональная морфология и общая патология кожи.
Витебск: Изд. Витебского медицинского института. 1997. С.269.
2. Imhof B., O’Driscoll D., Xiao P., Berg E. New Method of Measuring Trans-epidermal Water Loss. Internal Report based on a Poster Presentation at the SCII Conference. Cardiff. September
1998.
3. Nuutinen J., Alanen E., Autio P., Lahtinen M-R., Harvima I., Lahtinen T. A closed unventilated chamber for the measurement of transepidermal water-loss. Skin Research and Technology 9
(2003) 85–89.
62
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 5