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Strahlendiarnostikgerät Die Erfindung betrifft ein Strahlendiagnostikgerät
(Scanner), welches eine gegen Strahlen abgeschirmte Messonde umfasst, die zeilenweise
abtastend über den zu untersuchenden Bereich geführt wird und synchron dazu ein
Aufzeichnungselement über einem Aufzeichnungsmaterial, wobei das Gerät Einstellmittel
umfasst zur Anpassung der Aufzeichnung an das Messergebnis.
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Solche Geräte werden insbesondere in der medizinischen Diagnostik
zur Untersuchung der Schilddrüse bzw. anderer Organe oder krankhafter Erscheinungen,
wie z. B. Tumoren, angewandt, die bekanntlich radioaktive Stoffe speichern, die
in den Körper eingebracht werden.
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Bei der Abtastung des zu untersuchenden Bereiches schwankt die Impuls
rate in Abhängigkeit von der Verteilung und Konzentration des radioaktiven Stoffes
im Körper. Zur Erzielung optimaler Aufzeichnungen wird man daher bestrebt sein,
die Schreibleistung des Aufzeichnungsgerätes, welches eine bestimmte An-Zahl von
Zeichen pro Zeiteinheit nicht überschreiten kann, immer voll für den~zu messenden
Aktivitätsbereich auszunUtzen.
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Man muss daher zu Beginn der Abtastung über dem zu messenden Bereich
die Stelle aufsuchen, über welcher entsprechend der grössten Strahlendichte die
grösste Impulsrate auftritt. An Hand dieses Messwertes werden dann bei den bekannten
Scannern die Einstellwerte für die bildgebenden Stufen errechnet und eingestellt.
Dies erfordert aber eine Abstimmung und Einstellung vieler Grdssen, um zu einer
optimalen Abbildung zu kommen, etwa die Zahl der Zeichen pro Schreibstrecke in Anpassung
an die Impuls rate und Abtastgeschwindigkeit unter Berücksichtigung
des
mittleren statistischen Fehlers, der eine Aussage über den Informationsgehalt der
Aufzeichnung darstellt.
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Erfindungsgemäss werden das Messergebnis und der Aufzeichnungsspielraum
einander angepasst, indem die vorhandenen Einstellmittel zur gemeinsamen Kontrolle
mehrerer voneinander abhängiger Grössen vorgesehen sind. Dabei können die Einstellmittel
selbst auch untereinander gekoppelt sein.
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Die Aufzeichnung eines mit einem Scanner aufgenommenen Isotopenbildes
ist abhängig von der Grösse der aufzunehmenden Impulsrate (n) und von der Abtast-
und Aufzeichnungsgeschwindigkeit (v). Das aufgezeichnete Bild soll bekanntlich in
jedem Fall für die bei der jeweiligen Untersuchung maximal wiederzugebende Rate
die grösste Farbdichte aufweisen. Bei Bildern, die mit gedruckten Marken erzeugt
werden, braucht man dazu eine bestimmte Anzahl von Marken pro Millimeter Aufseichnungszeile,
etwa drei Striche, um die grösste Farbdichte zu erhalten. Bei einem Fotoschreiber,
bei dem die Wirkung von Bichtblitzen auf fotoempfindliche Schichten benutzt wird,
ist die Dichte ebenfalls von der Abtastgeschwindigkeit abhängig. Da die Farbdichteverteilung
die Dichte der zu messefiden Strahlung angeben soll, ist ausserdem noch eine Abhängigkeit
von der aufzuzeichnenden Impulsrate vorhanden. Es ist daher vorteilhaft, einerseits
die Einstellung der Impulsrate (n) zu koppeln mit der Einstellung des zur Verfügung
stehenden Aufzeichnungsspielraumes und diewenige der Abtastgeschwindigkeit (v) mit
der Einstellung der Schreibfrequenz.
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Auch die Grössen der Impulsrate (n) und der Abtastgeschwindigkeit
(v) weisen Abhängigkeiten voneinander auf, etwa in der Form, dass der Quotient in
n/v ein Mass für den statistischen fehler und damit für den Informationsgehalt der
Aufzeichnung darstellt. Es ist daher vorteilhaft, die Einstellmittel für (n) und
(v) über einen Quotientenbildner miteinander zu verbinden.
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Der Quotient kann dann mit einer Anzeige für den statistischen Fehler
versehen werden. Andererseits ist es auch möglich, diese Anzeige dazu zu benutzen,
den statistischen Fehler auf ein Tiöchstmass zu begrenzen. Dadurch wird die Abbildung
auf die Fälle beschränkt, bei denen sie noch eine signifikante Aussage erlaubt.
Die Grösse n/v eignet sich aber auch zur Angleichung der Blitzdauer der Fotoaufzeichnung
an die Abtastung. Die Belichtung hängt nämlich von der Verweilzeit der Belichtung
auf den jeweiligen Punkt der empfindlichen Schicht ab und die Grösse n/v bietet
die Möglichkeit, für alle n- und v-Kombinationen vergleichbare Schwärzung des Fotomaterials
zu erzielen, weil durch die Verknüpfung der notwendige Ausgleich gegeben ist.
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Eine wegen ihres einfachen Aufbaus vorteilhafte Anordnung wird erhalten,
wenn die gemessene Impulsrate an einem Ratemeter in eine logarithmisch davon abhängende
Spannung umgewandelt wird.
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Diese Spannung kann dann in einem Kompensationsverstärker der optimalen
Aussteuerung der Elemente des Gerätes angepasst werden. Zur Kompensation wird dabei
mittels eines Potentiometers die Kompensationsspannung dem Verstärker zugeführt.
Der logarithmische Wert der Kompensationsspannung kann auch zur Grundlage zur Bildung
des Quotienten n/v genommen werden. Wehr vom log n der logarithmische Wert für die
Abtastgeschwindigkeit v, also log v, subtrahiert wird, so wird bekanntlich der Logarithmus
von n/v erhalten. Die Subtraktion kann aber einfach mit beliebigen elektrischen
oder mechanischen Mitteln vorgenommen werden. Geeignet ist etwa ein Differentialgetriebe,
das sowohl für n als auch für v einen einstellbaren Antrieb hat. Bei der Einstellung
kann dann am Ausgang des Getriebes en Wert abgenommen werden, der n/v entspricht.
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Zur Steuerung der Aufzeichnungselemente werden die logarithmischen
Grössen wieder entlogarithmiert. Bei der Geschwindigkeitseinstellung sowie bei der
Abnahme für n/v kann dies durch Anordnung
der Kontakte von Widerständen
erfolgen, deren Werte bei der logarithmischen Verdrehung-der Antriebswelle entsprechende
entlogarithmierte Widerstandswerte ergeben. Die Entlogarithmierung der bei der n-Einstellung
erhaltenen Spannung des normierten Mittelwertes kann über parallelgeschaltete Dioden
bewirkt werden, die entgegen der anliegenden logarithmischen Spannung spiegelbildlich
vorgespannt sind. Zur Erzeugung der Aufzeichnungsmarken wird die kompensierte Messpannung
in eine entsprechende Anzahl von Marken umgesetzt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend
an Hand der in den Figuren dargestellten AusfUhrungsbeispiele der Erfindung erläutert.
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In der Fig. 1 ist die Ansicht eines erfindungsgemäss ausgestalteten
Scanners dargestellt, in der Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild der für die
erfindungsgemässe Lösung wesentlichen Teile und in der Fig. 3 ein mit Riemen ausgestattetes
Differentialgetriebe, das die Einstellgrössen automatisch miteinander verknüpft.
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In der Fig. 1 ist mit 1 die Muffe bezeichnet, die entlang der Stativsäule
2 verschiebbar ist und an der der Kasten 3 befestigt ist, in welchem sich die elektrischen
Versorgungs-und Schaltelemente etc. des Gerätes befinden. Im Kasten 3 ist auch der
Antrieb untergebracht, der über den Arm 4 und den Laufwagen 5 den mittels der Scherenhalterung
6 am Kasten 3 befestigten Messkopf 7 in abtastende Bewegung über das Meßfeld 8 versetzt.
Der Arm 4 trägt an dem Teil, der sich über dem Kasten 3 bef2xbt, einen Ansatz 9,
in welchem sich der Narkendrucker für
die sichtbare Aufzeichnung
des Meseergebnisses auf dem an der Oberseite des Kastens 3 lösbar angebrachten Aufseichnungsblatt
10 befindet. An seinem über dem Kasten 3 hinausreichenden Ende trägt der Arm 4 eine
in den unteren Teil des Kastens 3 führende Halterung, welche die nicht sichtbare
Blitzlampe für die Fotoaufzeichnung des Messergebnisses trägt. Die Fotoaufzeichnung
erfolgt auf einem lichtempfindlichen Blatt, welches in der im unteren Teil des Kastens
3 eingeschobenen Kassette 11 liegt.
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An der Frontplatte des Kastens 3 sind die beiden Einstellknöpfe 12,
13 sichtbar, mittels welcher die Einstellung der Grösse für n und v erfolgt. Zur
Einstellung dienen ausserdem die Zeiger der Skalen 14, 15. Oberhalb der Skalen sind
bei 16 Schalter symbolisiert, mit denen das Gerät aus- und eingeschaltet wird etc..
Unterhalb der Knöpfe 12, 13 befindet sich die Skala 17, an welcher der mittlere
statistische Fehler des Strichabstandes, sowie der Quotient n/v ablesbar ist Bei
dem Blockschaltbild nach Fig. 2, in welchem die für die Erfindung wesentlichen Teile
enthalten sind, wird im Messkopf 7 die aus der Mesafläche 8 stammende Strahlung
in Abhängigkeit von ihrer Intensität in eine Folge von Impulsen umgewandelt, die
Uber die Leitung 18 dem Diskriminator 19 zugeführt wird, der so einstellbar iat,
dass er nur Impulse durchlässt, deren Energie derjenigen entspricht, die von dem
angewandten Isotop stammen. ttber die Leitung 20 gelangen diese ausgewählten Impulse
an den Mittelwertbildner 21, der zur Erzeugung einer der Impulsrate logarithmisch
entsprechenden Spannung mehrere Diodenpumpen enthält, die parallelgeschaltet sind.
Der logarithmische Spannungswert wird über die Leitung 22 dem ompensationsverstärker
23 zugeleitet. Die Kompensationsspannung wird dem Verstärker 23 über die Leitung
24 vom Po@ntiometer 25 aus zugeführt. Die Ein-Stellung des Potentiometers erfolgt
mittels des Einstellknopfes
12. Am Einstellknopf 13 wird über das
bei logarithmischer Winkelverstellung des Knopfs 13 eine lineare Verstellung der
Abtastgeschwindigkeit v bewirkende Widerstandsnetzwerk 26 die Bewegung des Messkopfes
7, des Lichtschreibers 27 und des Markendruckers 28 gesteuert sowie die maximale
Anzahl der Striche pro mm. Die Steuerung der vom Markendrucker in Abhängigkeit von
der aufgenommenen Impuisrate erzeugten Striche erfolgt mittels der über die Leitung
29 kommenden normierten Spannung, die in der Delogarithmierungsstufe 30 in einen
linearen Wert umgewandelt wird.
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Durch die Einstellung der Knöpfe 12, 13 werden die Werte für n und
v dem Differentialgetriebe 31 zugeführt. Das Getriebe 31 gibt über die Welle 32
einen logarithmischen Wert für n/v ab.
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Dieser erzeugt durch die logarithmische Verdrehung der Welle 32 einen
linearen Wert für n/v, der von dem der Welle 32 zugeordneten Widerstandsnetzwerk
33 erzeugt wird. Diese GrösJe wird dann dem Lichtschreiber 27 zur Einstellung der
Blitidauer zugeführt. Die eigentliche Auslsung der Blitze erfolgt durch die über
die Leitung 34 zugeleiteten. vom Diskriminator 19 durchgelassenen Impulse des Messwertes,
eo dass für jeden Impuls ein Blieb erhalten wird.
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Das Differentialgetriebe 31 besteht gemäss Fig. 3 aus den Riemen 35
und 36, sowie den Rollen37, 38, 39, 40, 41 und 42, den Antriebsrädern 43, 45, sowie
dem mit der Welle 32 verbundenen Ausgangsrad 44. Der Riemen 35 ist über die Rollen
37, 38, 40, 41, 42 und 44 geführt und wird durch das Rad 43 angetrieben, daß mit
dem Knopf 13 verbunden ist. Der Riemen 36 wird über die Rolle 39 geführt und wird
von dem Rad 45 angetrieben, das mit dem Knopf 12 verbunden ist. Die Rollen 40 und
41 sind an dem fest mit dem Riemen 36 verbundenen Differential 46 drehbar gelagert.
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Mit dem Drehknopf 12 wird die Spannung, die einer bei medizinischen
Untersuchungen zu erwartenden Impulsrate von 4.102 bis 2, 105 Imp/min entspricht
und im Mit£elwertbildner erhalten wird, so einjustiert, dass das Maximum der Impulsrate
der maximal möglichen Anzahl registrierbarer Zeichen angepasst ist.
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Dies erfolgt dadurch, dass der auf der Skala 14 erscheinende Messwert
festgestellt wird, bei der Stellung des Messkopfes 7 auf dem Punkt, aus dem die
maximale Strahlung und damit Impulsrate kommt, dass dann durch Einstellung der Kompensationsspannung
der Zeiger der Skala 14 auf die Justiermarke 14'gebracht wird. Die Einstellung wird
erhalten durch Drehen des Knopfes 12 und damit Verstellen des Potentiometers 25
bis die gewünschte Zeigerstellung erreicht ist. Damit wird die Impulsrate im Kompensationsverstärker
23 auf den für das Gerät opti malen Bereich der Aussteuerungsspannung von 0,25 V
eingestellt.
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Bei der im medizinisch-diagnostischen Bereich zu erwartenden obengenannten
Impuls rate werden durch die vorgeschalteten Schaltelemente des Ratemeters etc.
Messpannungen von 0,25 bis 0,75 V erhalten, so dass bei der Begrenzung der Kompensationsspannung
auf 0 bis 0,5 V immer der gewünschte Erfolg erhalten wird.
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Der Knopf 13 ist gerastet, so dass er bei der Einstellung am Knopf
12 unbewegt bleibt. Durch die Drehung am Knopf 12 wird mittels des Rades 45 der
Riemen 36 bewegt, wobei das über das Differential laufende Trum des Riemens 35 Uber
das Rad 44 bewegt wird, das ausserdem über die Rollen 38, 42 und 40 läuft.
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Das Trum des Riemens 35, welches über das Rad 43 läuft, bleibt unbewegt,
weil der Knopf 13 gerastet ist. Durch die Bewegung des vorderen Teiles des Riemens
35 wird auch der Zeiger 47 über der Skala 17 bewegt und zeigt den statistischen
Fehler sowie den Wert für n/v an. Der Knopf 12 ist durch die beim Einstellen lösbare
Sperre 48 daran gehindert, vom Getriebe her verstellt zu werden, so dass seine Einstellung
in der Regel unerändert bestehen bleibt.
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Durch Drehung des Knopfes 13 wird die Abtastgeschwindigkeit in den
auf der Skala 15 angezeigten fünfzehn Stufen von 2 bis 30 mm/sec eingestellt. Gleichzeitig
wird damit die Schreibfrequenz des im Ansatz 9 untergebrachten Markendruckers der
Geschwindigkeit angepasst, so dass im Maximum der jeweils aufgenommenen Impulsraten
immer drei Striche pro mm ausgedruckt werden.
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Durch die Drehung des Knopfes 13 wird der Riemen 35 bewegt und dadurch
ebenfalls das Rad 44 mit der Welle 32 gedreht, so dass auch durch die Verstellung
der Abtastgeschwindigkeit die Blitzdauer im Lichtschreiber geändert wird. Durch
die Anschläge 49, 50 ist die Einstellung des n/v auf eine Grösse von 3,3 beschränkt,
einen Wert, bei dessen Überschreiten der statistische Fehler so gross wird, dass
die Aufzeichnung wegen der Schwankungen im Strichabstand kein signifikantes Bild
mehr gibt.
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Schlägt der Zeiger 47 am.Anschlag 49 an, d. h. beträgt n/v 3,3, wird
aber am Knopf 12 eine Impulsrate n eingestellt, die kleiner ist und deshalb zu einem
grösseren statistischen Fehler führen müsste, so wird der Riemen 35 mittels des
Differentials 46 so bewegt, dass die gerastete Einstellung des Knopfes 13 zu kleineren
Geschwindigkeitswerten springt. Bei der eingestellten Impulsrate n und der Division
durch die eingestellte Abtastgeschwindigkeit v wird dann ein Quotient n/v erhalten,
der höchstens 3, 3 beträgt.