Efekt částečného objemu
Efekt částečného objemu a jeho vliv na kontrast obrazu
Prostorová rozlišovací schopnost (FWHM) detektoru scintilační kamery je jedním z parametrů, které mají vliv na obraz distribuce aktivity radiofarmaka. Zobrazovací přístroj „rozmazává“ obraz objektu tím více, čím je jeho rozlišovací schopnost horší (tj. čím je větší FWHM), což je demonstrováno na následujícím obrázku. Zobrazujeme-li vždy stejný zdroj se stejným profilem aktivity jaký je znázorněn na obrázku vlevo, získáme při vyhodnocování obrazové profily uvedené vpravo. Jedná se o křivky Gaussova typu, které se zmenšují a rozšiřují se zhoršujícím se rozlišením detektoru.
Je zřejmé, že je registrována četnost impulzů nejen v místě obrazu, které odpovídá aktivní lézi, ale také v místech mimo tuto lézi, kde se radioaktivní látka nenachází. V důsledku toho je ovlivněn kontrast obrazu léze. Detektor s rozlišovací schopností blízkou nule tj. FWHM ≈ 0 by poskytl obraz téměř shodný s profilem objemové aktivity radiofarmaka v objektu (obrázek vlevo). V oblasti zobrazování pomocí radiofarmak v nukleární medicíně nemůže být tak dokonalý detektor prakticky realizován.
Za ideálních podmínek by jas každého pixelu v obraze zdroje odpovídal objemové aktivitě zobrazovaného objektu. Detektory scintilačních kamer však nevynikají příliš dobrým prostorovým rozlišením. V důsledku tohoto omezení se menší zdroje se stejnou objemovou aktivitou jeví jako méně aktivní v porovnání se zdroji většími (zobrazená objemová aktivita je rozprostřena do většího objemu než je skutečný). V obraze se to projeví snížením jasu zobrazených malých zdrojů. Tento jev se nazývá efektem částečného objemu (z angl. partial volume effect) a ztěžuje nebo úplně znemožňuje stanovení objemové aktivity při kvantifikaci scintigrafických vyšetření.
Znázornění efektu částečného objemu na zobrazení malých zdrojů záření gama
Objekty na obrázku představují "aktivní" válcové zdroje různých průměrů naplněné radioaktivní kapalinou o stejné objemové aktivitě. Zdroje jsou zobrazeny systémem SPECT, který má prostorovou rozlišovací schopnost FWHM 12 mm.
Přestože je objemová aktivita všech zdrojů stejná, nejsou vždy stejné výšky profilů v obraze. U velkých zdrojů zůstává výška jejich profilu téměř stejná, se zmenšováním zdrojů však tato výška klesá. Tento efekt se typicky projeví při průměrech zdrojů pod 2 FWHM. Je zřejmé, že v důsledku tohoto efektu částečného objemu nelze bez příslušné korekce stanovit objemovou aktivitu z obrazů malých zdrojů. Ke korekci se používá tzv. obnovovací faktor (z angl. "recovery coefficient"), který je roven poměru "zdánlivé" objemové aktivity ke skutečné objemové aktivitě. Pro jeho správné použití je však třeba znát skutečnou velikost zobrazovaného objektu; hodnoty obnovovacích faktorů se nejčastěji stanovují na základě fantomových měření.
Je-li léze větší než než 3 – 4 FWHM detektoru, kontrast obrazu je tímto efektem ovlivněn málo nebo vůbec. Prostorové rozlišení detektoru systému s kolimátorem jen způsobí, že obraz je větší než objekt – obraz je „rozmazán“. Naproti tomu, kontrast lézí menších než 3 – 4 FWHM se v důsledku partial volume efektu výrazně snižuje.
Pro jednoduchost se zde neuvažuje rozptyl záření, který může rovněž významně přispívat k degradaci kontrastu obrazu. Léze s průměrem menším než 0,5 cm je velmi obtížné nebo zcela nemožné zobrazit. Výjimkou mohou být „horké“ léze s vysokou objemovou aktivitou (vysokým poměrem CT/CB) a tudíž vysokým Kim.
Vliv efektu částečného objemu na zobrazení různých defektů myokardu
Vliv prostorového rozlišení detektoru FWHM na kontrast obrazu ve vztahu k velikosti léze je třeba mít na paměti při interpretaci planárních i SPECT obrazů. Z obrázku c) je zřejmé, že v případě lézí menších než FWHM se při scintigrafii myokardu vytváří téměř stejný obraz ve dvou různých případech: menší, ale závažnější výpadek aktivity je zobrazen téměř stejně jako o něco větší, ale méně závažný defekt. V praxi jsou však takové léze vzhledem k nevelkému rozsahu považovány za málo významné. Podstatně větší klinický význam v kardiologii mají zpravidla větší defekty postihující více segmentů srdeční komory (obrázek d).
Obrázky ilustrují vliv rozlišovací schopnosti detektoru na zobrazení různých defektů:
- a) profil v obraze při infarktu myokardu (rozsah efektu je roven 0,6 FWHM);
- b) profil v obraze při závažném defektu (rozsah 0,6 FWHM);
- c) téměř totožné profily v obrazech závažného defektu s rozsahem 0,6 FWHM a ještě závažnějšího defektu s rozsahem 0,4 FWHM;
- d) profil v obraze infarktu myokardu o rozsahu 2 FWHM.