DE1114954B

DE1114954B - Electronic process for visualizing small differences in intensity when recording a given intensity distribution of radioactive radiation

Info

Publication number: DE1114954B
Application number: DEF30333A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kurt Jordan
Original assignee: Frieseke and Hoepfner GmbH
Current assignee: Frieseke and Hoepfner GmbH
Priority date: 1960-01-19
Filing date: 1960-01-19
Publication date: 1961-10-12

Description

Elektronisches Verfahren zur Sichtbarmachung geringer Intensitätsunterschiede bei der Aufzeichnung einer gegebenen Intensitätsverteilung radioaktiver Strahlung Es sind Geräte bekannt, die es ermöglichen, die Intensitätsverteilung einer eine Meßfiäche durchdringenden radioaktiven Strahlung zu messen und aufzuzeichnen. Man bedient sich dabei eines richtungsempfindlichen Strahlendetektors, den man beispielsweise zeilenförmig über die Meßfiäche führt. Electronic process for making small differences in intensity visible when recording a given radiation intensity distribution There are devices known that allow the intensity distribution of a Measure and record the surface penetrating radioactive radiation. Man makes use of a direction-sensitive radiation detector, which one for example leads in lines over the measuring surface.

Der Strahlendetektor liefert dabei je nach der Intensität der einfallenden Strahlungen z. B. mehr oder weniger elektrische Impulse, die in geeigneter, an sich bekannter Weise registriert werden. Dabei können die Impulse beispielsweise in Form von Strichen oder Punkten auf einer Schreibfläche angedeutet werden, wobei das Aufzeichnungsorgan, z.B. ein Drucker, konform mit dem Strahlungsdetektor über die Schreibfläche geführt wird. Ferner kann in Abhängigkeit von der Impulsrate eine fotografische Schicht mehr oder weniger geschwärzt werden.The radiation detector delivers depending on the intensity of the incident Radiations z. B. more or less electrical impulses that are more appropriate, per se be registered in a known manner. The impulses can be in the form, for example are indicated by lines or dots on a writing surface, the recording organ, E.g. a printer, guided over the writing surface in conformity with the radiation detector will. Furthermore, depending on the pulse rate, a photographic layer more or less blackened.

Gleichsinnig können auch Striche und Punkte auf einer lichtempfindlichen Schicht sichtbar gemacht werden. Die Schwärzung der lichtempfindlichen Schicht bzw. die Strich- oder Punktdichte auf der Schreibfiäche entspricht dann der Intensitätsverteilung der Strahlung in der Meßfläche.Lines and dots on a light-sensitive can also be used in the same direction Layer can be made visible. The blackening of the photosensitive layer or the line or point density on the writing surface then corresponds to the intensity distribution the radiation in the measuring surface.

Bei diesen bekannten Registrierverfahren besteht unter anderem der Nachteil, daß der Schwärzungsbereich beim Film oder der Bereich der möglichen Strichdichten beim Drucken relativ klein ist. Es ist daher bei diesen Registrierverfahren in jedem Fall außerordentlich schwierig, kleine Unterschiede in der Intensitätsverteilung, z.B. geringe Erhöhungen an einer Stelle gegenüber dem umgebenden Gebiet, deutlich sichtbar zu machen, zumal die Impulse in statistischer zeitlicher Folge auftreten. Das bekannte Problem soll an Hand eines beliebig gewählten Zahlenbeispiels näher erläutert werden. In these known registration methods, there is, among other things, the Disadvantage that the blackening area with the film or the area of the possible line densities when printing is relatively small. It is therefore in each of these registration procedures Extremely difficult case, small differences in the intensity distribution, e.g. small elevations at one point compared to the surrounding area, clearly to make visible, especially since the impulses occur in statistical chronological order. The well-known problem should be explained in more detail using an arbitrarily chosen numerical example explained.

Fig. 1 zeigt rein schematisch den Verlauf der Impulsrate, wie sie der Strahlendetektor über den Weg aufgetragen liefert, den er über der Meßfläche beispielsweise in Form einer Zeile zurücklegt. Die Impulsrate sei 10 000 Impulse je Minute. Fig. 1 shows purely schematically the course of the pulse rate as they the radiation detector plotted over the path that it delivers over the measuring surface for example in the form of a line. The pulse rate is 10,000 pulses per minute.

An Stelle S1 steige die Impulsrate um 100/o auf 11000 Impulse je Minute, falle dann zwischen S2 und S<; um 5 0/o auf 10500 Impulse je Minute, steige zwischen S3 und S4 wieder auf 11 000 Impulse je Minute und falle dann wieder auf den Ausgangswert von 10 000 Impulse je Minute. Instead of S1 increase the pulse rate by 100 / o to 11000 pulses each Minute, then fall between S2 and S <; by 5 0 / o to 10500 pulses per minute, between S3 and S4 rise again to 11,000 pulses per minute and then fall again to the initial value of 10,000 pulses per minute.

Für das Zahlenbeispiel sei die Aufzeichnungsform des Druckens von Strichen gewählt, sowohl die folgenden Überlegungen in gleicher Weise auch für andere bekannte Aufzeichnungsverfa,xren gelten können. Der Drucker soll beim angedeuteten Beispiel eine maximale Rate von 20 Strichen je Sekunde bzw. For the numerical example, let the recording form be the printing of Strokes chosen, both the following considerations in the same way for others known recording methods can apply. The printer is said to be at the indicated Example a maximum rate of 20 lines per second or

1200 Strichen je Sekunde aufzeichnen. Die primäre Impulsrate muß also um den Faktor 10 untersetzt werden, damit sie der Drucker verarbeiten kann.Record 1200 lines per second. The primary pulse rate must therefore be reduced by a factor of 10 so that the printer can process them.

Fig. 2 zeigt die Zahl der Striche je Minute, die der Drucker nach einer 10flachen Untersetzung der Impulsrate nach Fig. 1 aufzeichnet. Es werden sich sonach also Strichdichtenunterschiede von maximal 1O0/o ergeben, die in der Praxis sehr schwer zu erkennen sind, während der Strichdichtenunterschied zwischen S1-S2 und SW S3 praktisch überhaupt nicht mehr zu erkennen ist. Fig. 2 shows the number of lines per minute the printer is after a 10-flat reduction of the pulse rate according to FIG. 1 records. It will be consequently, line density differences of a maximum of 10 0 / o result, which in practice are very difficult to see, while the line density difference between S1-S2 and SW S3 is practically no longer recognizable.

Um nun das Gebiet zwischen S1 und S4 deutlicher herauszuholen, könnte durch geeignete elektronische Mittel dafür gesorgt werden, daß nur dann Striche gedruckt werden, wenn die Impulsrate größer als 10 000 Impulse je Minute ist. Es würde sich dann ein Verlauf der Strichdichte ergeben, wie er in Fig. 3 schematisch dargestellt ist. Durch diese bekannte Methode der Impulsratenunterdrückung wird es wohl möglich, ein bestimmtes Gebiet erhöhter Intensität bei der Registrierung deutlich hervorzuheben, aber eine Struktur innerhalb dieses Gebietes, wie sie zwischen den Strecken S1-S und S2-S3 gegeben ist, läßt sich nach wie vor nicht oder nur sehr schwer erkennen. In order to bring out the area between S1 and S4 more clearly, I could suitable electronic means ensure that only then dashes printed if the pulse rate is greater than 10,000 pulses per minute. It a course of the line density would then result as shown schematically in FIG. 3 is shown. This known method of pulse rate suppression is used it is probably possible to register a certain area of increased intensity clearly to be highlighted, but a structure within this area as it is between the distances S1-S and S2-S3 is given, can still not or only very little difficult to see.

Diesen Nachteil weisen alle bekannten Verfahren der Impulsratenunterdrückung auf. Sie schaffen nur eine teilweise Kontraststeigerung. Von dem zur Verfügung stehenden Strichdichtenbereich wird praktisch jedoch nur ein Bruchteil zur Registrierung der Impulsratenunterschiede ausgenutzt, die eigentlich interessieren. All known methods of pulse rate suppression have this disadvantage on. You only create a partial increase in contrast. Of the available line density range is practically only a fraction used to register the pulse rate differences that are actually of interest.

Es sind Verfahren bekannt, bei denen die Impulsrate mit Hilfe eines Tankkreises in eine Gleichspannung umgewandelt wird. Diese Gleichspannung läßt sich dann besonders bei der fotografischen Registrierung mit Hilfe von elektronischen Verstärkern mit unlinearer Charakteristik bzw. durch Ausnutzung der unlinearen Charakteristik der den Film schwärzenden Glühbirne so verarbeiten, daß sich auch gewisse Kontraststeigerungen bei der Sichtbarmachung der gegebenen Impulsratenunterschiede ermöglichen lassen. Ein nicht zu beseitigender Nachteil bei dieser Gruppe von Registrierverfahren ist aber die Zeitkonstante des Tankkreises, die stets ein zeitliches Nacheilen der Registrierung hinter der Impulsratenänderung bedingt. There are known methods in which the pulse rate using a Tank circuit is converted into a DC voltage. This DC voltage can then especially with the photographic registration with the help of electronic Amplifiers with non-linear characteristics or by utilizing the non-linear characteristics process the lightbulb blackening the film in such a way that there are also certain increases in contrast in the visualization of the given pulse rate differences. One disadvantage with this group of registration methods that cannot be eliminated is but the time constant of the tank circuit, which is always lagging behind the registration behind the pulse rate change conditionally.

Es ist ferner ein Verfahren bekannt, welches speziell bei Hirntumoraufnahmen mit zwei Strahlungsdetektoren arbeitet, wobei die Differenz von den beiden gelieferten Impulsraten auf elektronischem Wege gebildet wird. Dieses Verfahren dient aber nicht zur Kontraststeigerung bei der Aufzeichnung, sondern das Verfahren soll abhängig davon, ob die Differenz der Impuls raten positiv oder negativ ist, eine Aussage darüber machen, ob der Tumor näher an dem einen oder dem anderen Strahlungsdetektor liegt. Mit diesem Verfahren wird also lediglich eine zusätzliche Aussage zur Lokalisierung erreicht. A method is also known which is specifically used for brain tumor recordings works with two radiation detectors, with the difference being supplied by the two Pulse rates is formed electronically. However, this procedure does not serve to increase contrast when recording, but the method should depend a statement about whether the difference in pulse rates is positive or negative make about whether the tumor is closer to one or the other radiation detector lies. With this method, only an additional statement about the localization is made achieved.

Die bekannten Verfahren zur Kontraststeigerung haben insgesamt den Nachteil, daß sie entweder nur mit Hilfe der einfachen Impulsratenunterdrückung arbeiten oder aber, daß sie durch Bildung einer Gleichspannung aus der Impuls rate mit einer Zeitkonstante behaftet sind und daß es meistens dann auch schwierig ist, wenn schon eine Kontraststeigerung möglich ist, dies dann auch streng linear zu gestalten, so daß eventuell auch eine quantitative Aussage ermöglicht wird. The known methods for increasing contrast have a total of Disadvantage that it is only possible with the help of the simple pulse rate suppression work or that they rate by forming a DC voltage from the pulse are subject to a time constant and that it is usually difficult then, if an increase in contrast is possible, then this is strictly linear shape so that a quantitative statement may also be made possible.

Erfindungsgemäß soll dieser bekannte Nachteil dadurch beseitigt werden, daß von der vom Strahlungsdetektor erzeugten Impulsrate eine beliebig wählbare, gesondert erzeugte Impulsrate mit Hilfe eines Zählers in an sich bekannter Weise fortlaufend subtrahiert und die Differenzimpulsrate der Aufzeichnung zugeführt wird. Es sind Zählwerke, vorzugsweise elektronische Zähler bekannt, die zwei Impulseingänge besitzen und so ermöglichen, die Impulse des einen Eingangs vorwärts, die des anderen Eingangs aber rückwärts zählen zu lassen. Solche Differenzzählwerke ermöglichen vorteilhaft die fortlaufende Differenzbildung zwischen zwei unabhängigen Impulsraten. According to the invention, this known disadvantage is to be eliminated by that from the pulse rate generated by the radiation detector an arbitrarily selectable, separately generated pulse rate with the aid of a counter in a manner known per se continuously subtracted and the difference pulse rate is fed to the recording. Counters, preferably electronic counters, are known which have two pulse inputs and thus enable the impulses of one input forward, those of the other But to let the input count backwards. Such differential counters enable advantageous the continuous formation of the difference between two independent pulse rates.

Wird so mit Hilfe eines Generators eine beliebig wählbare Impulsrate erzeugt und wird diese von der gegebenen Impulsrate des Strahlendetektors subtrahiert, dann wird nur die Differenz der beiden Impulsraten registriert.With the help of a generator, any pulse rate can be selected generated and this is subtracted from the given pulse rate of the radiation detector, then only the difference between the two pulse rates is recorded.

Für das oben gewählte Zahlenbeispiel bedeutet das: Von der gegebenen Impulsrate nach Fig. 1 wird eine gewählte Impulsrate von 10 000 Impulsen je Minute subtrahiert und die Differenzrate auf den Drucker gegeben. Fig. 4 gibt dann den Verlauf der Strichrate wieder. For the numerical example chosen above, this means: From the given The pulse rate of Fig. 1 is a selected pulse rate of 10,000 pulses per minute subtracted and given the difference rate to the printer. Fig. 4 then gives the Course of the line rate again.

Durch Vergleich der Fig. 3 und 4 wird sonach klar ersichtlich, welchen großen Vorteil das Verfahren nach der Erfindung gegenüber der üblichen Impulsratenunterdrückung hat. By comparing FIGS. 3 and 4, it becomes clear which one great advantage of the process according to the invention compared to the usual pulse rate suppression Has.

Bei dem oben gewählten Zahlenbeispiel interessieren dann ja nur die Impulsratenunterschiede zwischen 10 000 und 11 000 Impulsen je Minute, also die Nettoimpulsrate von maximal 1000 Impulsen je Minute über einem Untergrund von 10 000 Impulsen je Minute. Bei der Unterdrückung der Untergrundimpulsrate von 10 000 Impulsen je Minute ist wohl eine kontrastreiche Darstellung des Gebietes erhöhter Aktivität erhältlich, aber der eigentlich interessierende Impulsratenbereich zwischen 10 000 und 11000 Impulsen je Minute ist auf 10 ovo des möglichen Strichdichtenbereiches zusammengedrängt, und daher läßt sich eine Struktur innerhalb dieses Bereiches nicht mehr erkennen. In the numerical example chosen above, only those are of interest Pulse rate differences between 10,000 and 11,000 pulses per minute, i.e. the Net pulse rate of a maximum of 1000 pulses per minute over a background of 10 000 pulses per minute. With the suppression of the underground pulse rate of 10,000 Pulses per minute is probably a high-contrast representation of the area Activity available, but the actual pulse rate range of interest between 10,000 and 11,000 pulses per minute are 10 ovo of the possible line density range crowded together, and therefore a structure cannot be found within this range recognize more.

Bei der echten Differenzbildung ist aber der interessierende Impulsratenbereich über der Untergrundimpulsrate allein auf den vollen Strichdichtenbereich des Druckers verteilt, und es ist so eine Aufzeichnung mit maximalem Kontrast bei Aufrechterhaltung eines streng linearen Zusammenhanges zwischen Strichdichte und Impulsrate im interessierenden Gebiet der Impulsraten zwischen 10 000 und 11 000 Impulsen je Minute erhältlich. In real difference formation, however, is the pulse rate range of interest over the background pulse rate alone to the full line density range of the printer distributed, and it is such a record with maximum contrast while maintaining a strictly linear relationship between line density and pulse rate in the relevant Range of pulse rates between 10,000 and 11,000 pulses per minute available.

Selbstverständlich müssen gegebenenfalls auch bei diesem Verfahren mit Hilfe von Impulsuntersetzung die Impulsraten an die maximal mögliche Strichrate des Druckers angepaßt werden. Dabei kann die Untersetzung vor der Differenzbildung oder nach der Differenzbildung erfolgen. Of course, you may also need to use this procedure with the help of pulse scaling, the pulse rates to the maximum possible line rate of the printer. The reduction can be made before the difference is formed or after the difference is formed.

Das Verfahren nach der Erfindung hat in gleicher Weise Gültigkeit für alle Aufzeichnungsarten, ohne Unterschied, ob das Ergebnis in Form von Punkten oder Strichen auf Papier oder durch Lichtimpulse auf eine fotografische Schicht aufgezeichnet wird. The method according to the invention is equally valid for all types of recording, regardless of whether the result is in the form of points or lines on paper or by light pulses on a photographic layer is recorded.

Der Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung liegt ferner darin, daß eine Mittelwertbildung mit Hilfe eines Ratemeters entfällt. Damit entfällt auch die bei der Aufzeichnung oft sehr störende Zeitkonstante des Ratemeters. The advantage of the method according to the invention is also that that an averaging with the help of a guess meter is not necessary. This also does not apply the rate meter's time constant, which is often very disruptive during recording.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electronic process for visualization small differences in intensity when recording a given intensity distribution radioactive radiation, characterized in that from the radiation detector generated pulse rate an arbitrarily selectable, separately generated pulse rate with the help a counter is continuously subtracted in a manner known per se and the differential pulse rate is fed to the recording.

2. The method according to claim 1, characterized in that the to subtracting pulse rate is generated with the help of a pulse generator that has a Pulse sequence with an even time interval delivers.

3. The method according to claim 1, characterized in that the to subtracting pulse rate is generated with the help of a pulse generator that has a Pulse sequence with a statistically distributed time interval delivers.

4. The method according to claim 1, characterized in that the to subtracting pulse rate from one or more further radiation detectors is produced.

5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that that the differential pulse rate is reduced by an arbitrary factor before it is fed into the registry.

6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that that the pulse rate generated by the radiation detector is reduced by an arbitrary factor before the difference is formed.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that that the to subtract rend pulse rate is reduced by any factor, before subtracting it.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1,058,641; "Advances in the field of X-rays", Vol. 90, 1959, p. 389; "Atompraxis", Vol. 5, 1959, No. 4/5, pp. -187 and 188; "International Journal of Applied Radiation and Isotops ", Vol. 4, 1959, pp. 154 to 161; Vol 5, 1959, No. 2, p. 150; Vol. 3, 1958, pp. 1 to 7.