Métodos de Corrección de los fotones dispersos:

Para formar las proyecciones solo son útiles los fotones que potencialmente pueden seguir trayectorias más o menos rectas desde el órgano en estudio, pasando a través de los orificios del colimador, hasta llegar al cristal del detector. Sin embargo una fracción considerable de estos fotones se pierde dentro del tejido interpuesto en sus trayectorias, debido a que la Absorción Fotoeléctrica y el Efecto Compton producen una atenuación de la intensidad de la radiación original. Cuando ocurre Efecto Compton los fotones dispersados por el tejido llegan al cristal desde la posición en la que sufren la dispersión y no desde el punto en que fueron emitidos dentro del órgano.

Entonces, si para formar una proyección la cámara gamma utilizara todos los fotones que llegan al cristal, ésta contendría información errónea sobre las coordenadas de posición para una fracción no despreciable de todos los fotones registrados. Para solucionar éste problema la colimación es requerida en todos los estudios de SPECT para restringir la llegada al cristal de los fotones que no se originan en trayectorias más o menos paralelas a los agujeros del colimador desde el órgano en estudio. Ésta colimación no es suficiente ya que en general los fotones con ángulos de dispersión pequeños logran pasar por los agujeros del colimador, lo cual produce efectos de borrosidad en la imagen reconstruida, dicha borrosidad depende directamente de la distancia fuente_ detector.

Como método complementario a la colimación se utiliza un analizador de altura de pulsos con una ventana energética predefinida que acepta tan solo aquellos fotones cuya energía se encuentra dentro de ésta ventana, la cual reduce significativamente los fotones dispersos. No obstante ésta solución no es suficiente debido a la baja resolución energética que tiene los detectores de centelleo de NaI(Tl) (entre el 9 y el 10% para la energía del Tc99m), lo que provoca que los fotones que sufren Efecto Compton a pequeños ángulos, y logran llegar al cristal sean detectados como si fueran primarios puesto que su energía queda dentro del rango definido en la ventana energética predeterminada.

La dispersión produce ruido estructurado de baja frecuencia que se transfiere a la imagen como una disminución del contraste tomográfico de forma global pero no uniforme.

Aunque en la actualidad se considera que no existe un método de corrección totalmente satisfactorio de la radiación dispersa un gran número de algoritmos de corrección del scatter son empleados en los sistemas de SPECT con detectores de NaI(Tl). Generalmente los métodos más usados para la corrección del scatter utilizan ventanas de energía. Estos métodos que consisten en estimar los fotones dispersos en proyecciones adquiridas por emisión por medio de los espectros de energía, pueden ser empleados antes, durante o luego del proceso de reconstrucción. Estiman la cantidad de scatter en un píxel para una dada ventana de energía teniendo en cuenta que los rayos gamma detectados están compuestos por rayos gamma primarios y secundarios o dispersos, lo cual se puede expresar como:

I (i)= U(i)+S(i)

Donde: I(i) es el Nº de cuentas detectadas en el píxel (i), U(i) es el Nº de cuentas no dispersadas en el píxel (i), S(i) es el Nº de cuentas dispersadas en el píxel (i).

Pueden ser divididos en varios grupos, ellos son:

a) Método que estima la fracción de fotones dispersos en el fotopico:

Presupone que la mayor contribución de fotones dispersados ocurre en una ventana 10% menor al fotopico. De ésta manera se encuentra una relación entre el cociente del Nº de cuentas dentro de cada subventana mediante el uso de regresión lineal:

R (i) =I1 (i)/I2 (i)

y la fracción dispersada dentro de la ventana del fotopico es: SF (i) =S (i)/U (i) Entonces, el modelo queda definido como:

SF(i)=AR(i)B _+C

Donde A, B y C son constantes que se estiman empleando el análisis de regresión no lineal. La imagen libre de fotones dispersados se puede estimar como:

U (i) =I (i)-I (i) (SF (i)/(1+SF (i)))

b) Método de las proporciones en dos ventanas de energía en el fotopico:

Asume que tanto el cociente del Nº de fotones no dispersados en las dos ventanas simétricas (k1) así, como el cociente del Nº de fotones dispersados (k2), es constante, es decir:

K1= U1 (i)/U2 (i) y K2 = S1 (i)/S2 (i)

Las imágenes adquiridas en dos subventanas de energía menor (I1) y mayor (I2) respectivamente son:

Entonces, la imagen libre de fotones dispersos es:

U (i) = U1 (i)+ U2 (i)=((1+ k1) /(1+ k2)) (k2 I2 (i) - I2 (i)) Donde k1 y k2 son calibrados con actos experimentales.

c) Método de dos ventanas de energía:

En éste método una segunda ventana de energía situada por debajo del fotopico es usada para registrar una proyección que consista solo en fotones dispersos. Ésta proyección es multiplicada por un factor k que representa la fracción de fotones dispersos en la ventana, y luego es sustraída de la ventana primaria para producir la corrección del scatter. El valor de k varía dependiendo del radiofármaco, de la región del cuerpo, de la energía y de otros factores.

El uso de una fracción de scatter constante en la ventana para todos los píxeles asume una relación lineal entre el Nº de cuentas en la ventana de fotones dispersados y el Nº de fotones dispersados en la ventan primaria.

Una vez que los datos fueron adquiridos y las imágenes transversas reconstruidas, la corrección del scatter es aplicada como:

U (i)=U1(x, y) – k U2(i)(x, y)

d) Método de dos ventanas de energía en el fotopico:

Parte del hecho de que entre el 75% y el 80% de los fotones dispersados que se detectan en una ventana energética simétrica estarán localizados en su mitad inferior. La ventana, 20% del fotopico se subdivide en dos subventanas adyacentes I1 e I2.

La fórmula que estima la imagen libre de fotones es:

U (i) = (I1 (i) + I2 (i)) – (I1 (i) - I2 (i))

e) Método de tres ventanas de energía:

En éste método el scatter en un píxel (i) es estimado como el área debajo de un trapezoide formado por las alturas de las cuentas en cada una de las ventanas y con base igual a la base del fotopico. La fórmula que determina de proporción de scatter es:

SF (i)= ((n1+ n2)/2)*p/w

Donde n1 es el número de cuentes en la ventana 1, n2 es el número de cuentes en la ventana 2, p es el ancho del fotopico y w es el ancho de cualquiera de las dos ventanas (ambas simétricas).

Espectro de energía del Ga67 con TWE para la estimación del scatter para fotones de 185 Kev.

Ventanas de Energía usadas para Corregir los Fotones Dispersos

f) Método de Compensación de la Dispersión para adquisiciones de doble isótopo:

Este método es utilizado tanto para estudios de doble isótopo como cuando se utilizan fuentes externas de radiación para la corrección de atenuación. En ambos casos se observa que en las ventanas energéticas predeterminadas para cada radioisótopo se encuentra una proporción no despreciable de fotones correspondientes al otro elemento.

Un ejemplo de este método de corrección es el utilizado para la técnica de doble isótopo Tc99m _{_MIBI+ Tl}201_{, en el cual:}

I. El Nº total de cuentas detectadas de fotones en la ventana de energía del Tl201 (64-