Experimentelle Bestimmung der unteren Energieschwelle eines Positronen-Emissions-Tomographen

Zusammenfassung

Ziel: Unter Ausnutzung des kontinuierlichen Energiespektrums von Compton-gestreuten Photonen haben wir die untere Energieschwelle eines Positronen-Emissions-Tomographen (PET) bestimmt. Methode: In der PET werden bei der Datenakquisition Photonen erfaßt, deren Energie in dem Bereich liegt, der durch die untere und obere Schwelle des Energiediskriminators festgelegt ist. Um diese experimentell zu bestimmen, wird gewöhnlich die Energieantwort der Detektoren mit Gammastrahlern unterschiedlicher Energie gemessen, wobei man auf die Verfügbarkeit von Strahlern mit den gewünschten Energien angewiesen ist. Nutzt man hingegen das Energiespektrum von Compton-gestreuten Photonen, steht dafür auch eine kontinuierliche Energieverteilung zur Verfügung, die eine direkte Messung der Energieantwort der Detektoren erlaubt. Für die Messungen wurde eine aktivierte Cu-64-Punktquelle (ø = 1 mm) verwendet, die in eine Aluminiumkugel (ø = 2 cm) eingebracht wurde. Ergebnisse: Die von uns an dem Ganzkörperscanner ECAT EXACT HR⁺ (CTI/Siemens) gemessenen Werte für die untere Energieschwelle lagen systematisch unter den nominellen Werten und bestätigen damit die Resultate, die von C. Watson für Linienquellen gefunden wurden. Schlußfolgerung: Dies hat zur Folge, daß mehr niederenergetische Photonen gemessen werden als angenommen, was insbesondere bei der Streukorrektur berücksichtigt werden muß.

Summary

Aim: Using the continuous energy spectra of Compton scattered photons we measured the lower energy discriminator level of a positron emission tomograph (PET). Methods: In PET scans, coincident photons with an energy between the lower and upper level of the energy discriminator (LLD/ULD) are acquired. Usually, the energy response of a detector is determined by measurements using various radiation sources with different energies. But this method is limited to the availability of the sources with the desired energies. The procedure described in this paper uses the energy spectrum from Compton scattered photons, providing a continuous energy spectrum for the direct measurement of the energy response of the detectors. For our measurements we used an activated Cu-64 point source (ø = 1 mm) which was positioned in an aluminium sphere (ø = 2 cm). Results: The measured LLD values for a whole-body PET-scanner ECAT EXACT HR⁺ (CTI/Siemens) were systematically lower than the nominal values (327 keV instead of 350 keV) and confirm the results of C. Watson, recently found for line sources. Conclusion: This leads to an increased number of detected low energy photons (mainly scattered photons) and has to be taken into account within the scatter correction.

Schlüsselwörter

PET - untere Energieschwelle - kontinuierliche Strahlenquelle - Streuung

Key words

PET - lower level discriminator - continuous radiation source - scatter

• Literatur

• 1 Adam LE, Zaers J, Ostertag H, Trojan H, Bellemann ME, Brix G. Performance Evaluation of the Whole-Body PET Scanner ECAT EXACT HR+ Following the IEC Standard. IEEE Trans. Nucl. Sei. 1997; 44: 1172-79.
• 2 Brix G, Zaers J, Adam LE, Bellemann ME, Ostertag H, Trojan H, Haberkorn U, Doll J, Oberdorfer F, Lorenz WJ. Performance Evaluation of a Whole-Body PET Scanner using the NEMA Protocol. J. Nucl. Med. 1997; 38: 1614-1623.
• 3 Watson CC. A Technique for Measuring the Energy Response of a PET Tomograph Using a Compact Scattering Source. IEEE Trans. Nucl. Sei. 1997; 6: 2500-08.
• 4 Watson CC, Newport D, Casey ME. A Single Scatter Simulation Technique for Scatter Correction in 3D PET. In: Three-Dimensional Image Reconstruction in Radiology and Nuclear Medicine. Grangeat P, Amans JL. (Hrsg.). Dordrecht (NL): Kluwer Academic Publishers; 1996: 255-68.