Khi chưa có máy ghi hình tích hợp PET/CT thì để hiệu chỉnh suy giảm cho ảnh PET người ta thường sử dụng phương thức ghi hình truyền qua với một nguồn phát tia gamma bên ngoài, thường gặp là nguồn 68Ge/68Ga (photon hủy cặp 511 keV), hoặc nguồn 137Cs (phát gamma 662 keV), để ước tính sự suy giảm trong quá trình ghi hình PET. Các tín hiệu bị hấp thụ dọc theo một đường đáp ứng “LOR” trong quá trình truyền quét bổ sung có thể được sử dụng làm dữ liệu để hiệu chỉnh sự suy giảm theo qui trình như sau (hình 14):
Ghi hình “trống” khi không có bệnh nhân với nguồn phóng xạ bên ngoài khi đó thu được số đếm ứng với cặp đầu dò i, j là Bij.
Ghi hình truyền qua khi có bệnh nhân với nguồn phóng xạ bên ngoài, khi đó thu được số đếm Tij.
Ghi hình phát xạ positron với thuốc phóng xạ đã được tiêm vào cơ thể bệnh nhân, số đếm thu được là Eij.
Hình 2.4: Các bước quét lấy dữ liệu để điều chỉnh sự suy giảm của quét phát xạ
quét trống (B ij), quét truyền qua (Tij), quét phát xạ (Eij)[5]
Nếu gọi Bij là số đếm trống khi chưa có bệnh nhân ứng với cặp đầu dò i, j; Tij là số đếm truyền qua, và Eij là số đếm phát xạ tương ứng với cặp i, j, thì ta có:
Hệ số suy giảm ACF (Attenuation Coefficient Factor) được cho bởi: ACF =
(2.2) Và số đếm thực Eij true được cho bởi:
27
(2.3) Trước năm 2000, khi máy PET/CT chưa được tích hợp thì đây là phương pháp được dùng để hiệu chỉnh suy giảm cho ảnh PET. Hiện tại phương pháp này rất ít được sử dụng và được thay thế bằng phương pháp dùng hình ảnh CT.
2.1.3.Phương pháp hiệu chỉnh suy giảm dựa trên ảnh CT
Một vai trò quan trọng của ảnh CT trong máy ghi hình tích hợp PET/CT là người ta dùng bản đồ suy giảm trong quá trình ghi hình CT để sử dụng làm bản đồ suy giảm cho ảnh PET sau khi đã được chuyển đổi tương thích từ mức năng lượng chụp CT là 80 – 140 kV so với năng lượng photon hủy cặp là 511 keV. Sơ đồ khối của quá trình chuyển đổi này được minh hoạ trong hình 2.5.
Hình 2.5: Sơ đồ khối mô tả qui trình hiệu chỉnh suy giảm ảnh PET sử dụng ảnh
CT [9]
Khi dùng bản đồ suy giảm từ ảnh CT để làm ảnh suy giảm cho ảnh PET thì một vấn đề vật lý cần giải quyết đó là sự khác nhau giữa hai mức năng lượng của tia X từ 80-140 keV trong chụp hình CT và gamma hủy cặp 511 keV. Theo lý thuyết, tương tác chính của tia X 80-140 keV trong môi trường vật chất là hiệu ứng quang điện, trong khi tương tác chính của photon 511 keV lại là tán xạ Compton
28
chính điều này làm cho bản đồ suy giảm từ hai vùng phổ năng lượng trên là hoàn toàn khác nhau, như trong hình 2.6 và bảng 2.1.
Hình 2.6: Hệ số suy giảm của tia X với ứng với các mức năng lượng khác nhau trong một
số loại mô thường gặp [5]
Bảng 2.1: Hệ số suy giảm khối của một số vật liệu (cm2/g) [9]
80 keV 500 keV Hệ số chuyển đổi
Vật liệu Quang điện Compton Tổng cộng Quang điện Compton Tổng cộng 80 keV: 500 keV Không khí 0,006 0,161 0,167 <0,001 0,087 0,087 1,92 Nước 0,006 0,178 0,184 <0,001 0,097 0,097 1,90 Bắp thịt 0,006 0,176 0,182 <0,001 0,096 0,096 1,90 Xương 0,034 0,175 0,209 <0,001 0,093 0,093 2,26
29
Ngoài ra, hình ảnh PET dựa trên các photon 511 keV phát ra từ các sự kiện hủy cặp, tức có mức năng lượng đơn năng, trong khi đó nguồn tia X từ đầu bóng CT có độ rộng phổ năng lượng từ 40 keV đến 140 keV. Sự khác biệt lớn về năng lượng photon, giữa một bên là phổ năng lượng với một bên là đơn năng. Do đó hệ số suy giảm µ(x, E) tại một năng lượng CT phải được chuyển đổi sang các giá trị phù hợp tại 511 keV trước khi được dùng làm bản đồ hiệu chỉnh suy giảm. Có ba phương pháp phổ biến để chuyển đổi từ bản đồ dữ liệu suy giảm CT sang hệ số suy giảm khối lượng ở 511 keV như sau [9]