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VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER VERTEILUNG DER RÄUMLICHEN AKTIVITÄT VON
AUSGEDEHNTEN IONISIERENDEN STRAHLUNGS-QUELLEN MIT VON DER INTENSITÄT UNABHÄNGIGEN
GENAUIGKEIT UND MIT KONSTANTER INDIKATIONSTEILHEIT, UND VORRICHTUNG ZUR DURCH-FÜHRUNG
DES VERFAHRENS Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmu der Verteilung
der räumlichen Aktivität von ausgedehnten ionisierenden StrAhlungsquellen mit von
der Intensität unabhängigegen Genanigkeit und mit konstanter Indikationsteilheit,und
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Die immer weiter verbreitete Anwendung von radioaktiven Isotopen
für therapeutische Zwecke fordert die Entwicklung
und Erzeugung
von Vorrichtungen, mittels welcher die Verteilung, Anreicherung, lokale Konzentration
von inden humanen Organismus einverleibten, mit ionisierende Gamma-Strahlungen emittierende
Isotopen bezeichneten PrSparaten mittels nuklearer Meßmethoden, auliomstisoh gemessen
werden können, wobei die als Meßergebnis erhaltene Verteilung in der Form einer
maßgerechten graphischen Darstellung abgebildet werden soll.
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Derartige Vorrichtungen sind in der Weise aufgebaut, daß zwecks Erzeugung
einer einzelheitsreichen Verteilungskarte der die Strahlung wahrnehmende betektor
mit einer Bleiabschirmung versehen ist, welche nur die aus einem gewissen, sehr
engen Raumwinkel, dem sogq Sichtfeld kommende Gamma-Strahlung ohne Dämpfung durchläßt,
und dabei dir Intensität der.aus weiteren Richtungen kommenden Strahlungen auf nur
einige Prozente herabsetzt. Die detektierte Intensität der Strahlung ist eine Funktion
der im Sichtfeld eingetretenen radioaktiven Zersetzungen, welche wiederum durch
die lokale Konzentration des bezeichneten Prärarates bestimmt ist. Die detektierte
Intensität, welche das Ergebnis von radioaktiven Zersetzungen ist, weist im Laufe
der Messung mittels Gauß-Verteilung charakterisierbare statistische Schwankungen
auf. Deshalb kann auch die Bestimmung der Konzentrationen eine durch die Streuung
der Intensitätsmessung bestimmte Genauigkeit haben. Die gemessene Intensität ändert
sich in der Funktion der Verteilung des Präparats, so daß auch die Meßgenauigkeit
sich dementsprechend ändert falls flir das Messen von gegebenen Raumteilen gleiche
Zeit
verwendet werden. Der nichtkonstante Charakter der Meßgenauigkeit
bzw. die statische Schwankungen der Meßergebnisse vermindern die Treue der Abbildung.
Es ist öfters vorgekommen, daß diagnostisch bedeutende Konzentrationsänderungen
auf den Verteilungsdiagrammen zufolge der statistischen Sch kungen der Meßergebnisse
unerkennbar werden. Durch Erhöhung der Sammelzeit der Informationen, bzw. durch
des Isotopgehalts des bezeichneten Präparates kann die Meßstregun bis zu der durch
die Strahlungsbelastung bzw. die für das Mes verwendbare Zeit bestimmte Grenze herabgesetzt
werden, Ein weiteres Problem entsteht dadurch, daß - besonders beim Pr;i fen von
schädlichen Veränderungen - die Messungen mit geänderten Parametern oft mehrmals
wiederholt werden müssen, bis die ermittelte Information mit fiir diagnostische
Zwecke annehmbarer Genauigkeit verwertbar wird. Da eine Messung etwa 20 bis 30 Minuten
beansprucht, bedeutet eine wiederhol te Messung für den Kranken ein- oder anderthalbetündige
B weglosigkeit, die Einstellungszeiten mit inbegriffen. Dies ist nicht nur überaus
ermüdend, sondern schließt auch die Möglichkeit von Prüfungen mit den rasch zersetzlichen
Iso topen aus.
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Vermittels der Vorrichtung zur Verwirklichung bj; erfindungsgemäßen
Verfahrens wird ein Teil dieser Schwierigkeiten völlig beseitigt, bei einem anderen
Teil derselben werden die schädlichen Effekte weitgehend herabgesetzt Von den zahlreichen
bedeutenden Vorteilen der erfindungsge mäßen Vorrichtung seien die Folgenden angeffihrt:
a) Die Vorrichtung sichert mit einem neuartigen Ver
fahren ein mit
konstanter, vorbestimmter Genauigkeit erfolgendes Sammeln der Information undzwar
dadurch, daß der Detektor schrittweise bewegt wird. In den Meßpunkten, deren Abstand
veränderbar i.t, hält sich der Detektor bis zum Erreichen einer im Voraus einstellbaren
Zählrate auf.
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b) Die Intensität wird aus der Länge des Zeitraumes mit Hilfe eines
Rechners bestimmt c) Das Meßergebnis wird mit eine konstante Indikatlonssteilheit
(deren Definition später eingehend erörtert wird) sichernden tichri-ten mittels
Zahlen, oder in austausch barer Weise mit anderen diskreten Bezeichnungen, mit in
der Funktion der Intensität sich ändernden Farben automatitlch, maßstabgerecht gedruckt.
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d) Die Messungen werden aufgrund der Entscheidungen des Rechners
nur in jenen Stellen durchgefuhrt, wo die In' ensität einen wählbaren Wert übertrifft,
während der Detektor die übrigen Steilen zwecks Verminderung der Meßzeit mit maxi
maler Geschwindigkeit durchläuft.
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Die erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Bestimmung der räumlichen
Aktivität von ausgedehnten ionisierenden Strahlungsquellen mit von der Intensität
unabhängiger Genauigkeit und mit konstanter Indikationssteilheit durch Verwendung
eines Detektor, wobei der Detektor schrittweise bewegt und bis zum Erreichen einer
von der gegebenen Aufgabe abhängigen, vorbestimmten Zähirate an Je einer Meßstelle
gehalten wird, wobei die Aktivitätsverteillung aufgrund der Aufenthaltszeit bestimmt
wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand einer b pielweisen
Ausführungsform
der gleichfalls erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit
Hinweis auf die beigelegte Zeichnung ner erläutert.
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Fig. 1 veranschaulicht ein schematisches Diagramm der Vorrichtung,
Die Fig. 2 bis 9 stellen beispielsweise Einzelheiten der Vorrichtung dar.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, gelangt die im Laufe der Zersetzung
der in den Organismus eingetragenen radioaktiven Isotope entstandene Gamma-Strahlung
in den dem zu prüfenden Organ zugedrehten Detektor über das Bleidiaphragma 1, Im
Scintillator 2 werden die durch die Strahlung erzeugten Lichtimpulse von dem Photoelektronvervielfacher
in elektrische Signale umgewandelt. Nachdem die Signale in einem Verstärker 4 verstärkt
werden, gelangen sie in einen Amplitudenanalysator 5, welcher zwecks Verbesserun
des Geräuschabstandes die durch die gestreute und kosmische Strahlungen erzeugten
Signale aus der Messung ausschließt.
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Die Ausgangssignale des Amplitudenanalysators gelangen auf den Eingang
des Zählers 6.
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Nach Beginnder -Messung mittels Stromkreis 22 beginnt der Zähler
- aus Nullzustand ausgehend - das Zählen der aus dem Analysator kommenden Signale.
Gleichzeitig koppelt die elektromagnetische Wellenkupplung 7, welche die die Zeitsignale
liefernde Vorrichtung betätigt, die Welle eines Synchronmotors 25 mit einer Drehzahl
von 2-5 p.M.
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(im Beispiel 3 p.M.) mit der Welle einer Leitsignalseheibe 26. Die
auf die Zeitsignalscheibe photographisch aufgetragenen
optischen
Spalte 27 lassen das Licht der Lampe 28 in bestimmten Zeitpunkten auf die Photodiode
29 fallen. Die -durch das Licht erzeugten Spannungsimpulse bilden die Zeitsignale
der Vorrichtung im Stromkreis der Photodiode.
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Das erste Zeitsignal betätigt einen Entscheidungs-Stromkreis 8. Falls
der Inhalt des Zählers unterhalb des mittels dem Bedienungselement 9 einstellbaren
unteren Schwellenwerts liegt, stellt der Stromkreis 8 das Messen ab, und gibt dem
die Detektorbewegung steuernden Stromkreis Befehl zum uebergang in den nächsten
Meßpunkt. Falls der Zähler bis zum eraten Zeitsignal mehr Impulse speichert, als
die Impulszahlder vorbestimmten unteren Meßschwelle, so wird das Messen bis zum
Erreichen der höchsten, durch das Bedienungselement 11 einstellbaren Meßschwellen-lmpulszahl
fortgesetzt. Der Zeitsignalgeber gibt beim Erreichen der die konstante Indikationssteilheit
sichernden Pegel Signale an den den Schrittmotor 12 antreibenden Stromkreis 14.
Auf einer an die Welle 13 des Motors befestigten Scheibe 15 sinS die Signalhammer
16 zum Anzeigen der aufeinanderfolgenden Intensitätspegel angeordnet.
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Zufolge jedes Zeitsignals dreht sich die die Signalhammer tragende
Scheibe in eine dem Anzeigen einer geringeren Intensität entsprechende Lage. Das
Erreichen der oberen Me3schwelle betätigt den Druckstromkreis 17, welcher den Druckmotor
18 steuert. Der Druckmotor drückt den zum Intensitätspegel gehörenden Signalhammer
mit Hilfe der Druckvorrichtung 19 auf ein unter einem mehrfarbigen Schreibmaschinenband
20 vorgesehenes Papierblatt. Die Siwerscheibe
21 zum Farbwechseln,
velche zur mehrfarbigen Veranschaulichung der verschiedenen Intensitätspegel dient;
dreht sich mit der Scheibe 15 zusammen. Nach Ablauf des Druskens bringt der nullierende
und wieder anlassende Stromkreis 22 den Zeitsignalgeber, den Schrittmotor für die
Signalhammer und den Zähler in den für eine neue Messung erforderlichen Zustand,
und erteilt demnach dem die Detektorbewegung betätigenden Steuerkreis den Befehl,
mit Hilfe der Motore 23 und 24 in einen neuen Meßpunkt zu übergehen, wobei der Motor
23 die in Schrittrichtung und der Motor 24 die in Reihenrichtung erfolgende Bewegung
bewirkt.
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Im Gerät erfolgt die Veranschaulichung der Messer gebnisse mit konstanter
Indikationssteilheit. Um dies zu gewährleisten wurde bei der ausgeführten Vorrichtung
das dreifache des im Laufe der Messungen vorkommenden und vom diagnostischen Standpunkt
aus signifikanten Bereiches gewählt und dieser auf k = 18 Teile aufgeteilt. Die
Aufteilung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient P der unteren Grenzwerte
In-l und In der aufeinanderfolgenden, anzeigbaren Intensitätsbereiche konstant ist,
also In = P > 1 In-1 Falls A = die zu den mit dem Bedienungselement T1 einstellbaren
oberen Meßschwelle gehöronde Impulszahl, und I1 = die geringste anzeigbare Intensität,
so kann die zu den die konstante Indikationssteilheit sichernden Intensitätapegeln
zugeordnete Zeit im Falle des i-sten Intervalls durch die folgende Gleichung definiert
werden
Tk+1-i = P I1 wobei i = 1, ...k und i in Richtung der wachsenden
Intensitäten, und das Index von T in Richtung der wachsenden Zeitdauer ansteigt.
Erfahrungsgemäß ist A = 2g, wobei bei Ver-Wendung von g = 5, b, 7, 8 bzw. p = 1,117
- 1,248 ein befriedigender Meßbereich erhalten wird.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird ausführlich
anhand der Figuren 2 bis 9 beschrieben.
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Die Vorrichtung besteht aus 4 Einheiten: undzwar einer Einheit 30
fiir die senkrechte Bewegung, einer Einheit 31 für die waagerechte graphische Daratellung,
einer Schreib einheit 32 und einer Elektronik 33.
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Die senkrechte Bewegung ist durch einen Motor 34 getätigt, von welchem
zwei Gewindespindel 36 über Übertragungsgetrieben 35 angetrieben werden. Die Schraubenspindel
greifen in die Gleithülsen 38 über eine Diode 37 ein. Die Gleithülsen 38 sind vermittels
eines Stahlkabels 39 an eine Ausgleichschnecke 40 bzw. an eine das Gegengewicht
darstellende Feder 41 angeschlossen. Eine an der Hauptwelle 42 angeordnete Schnecke
43 treibt ein Schneckenrad 44 an, auf dessen Welle die zur Bestimmung der Schnittgröße
dienenden Scheiben 45, 46 und 47 vorgesehen sind, welche den Motor 24 ueber einen
Momentschalter 48 steuern. Auf der Hauptwelle ist eine andere Schnecke 49 vorgesehen,
welche über ein Schneckenrad 50 eine die Endlage schaltende Scheibe 51 antreibt
Die Einheit 31 für die waagerechte graphische Darstellung
ist
auf zwei Gleithülsen 38 abgestützt. Die Bewegung in zwei Richtungen ist in der Einheit
für graphische Darstellung von den Motoren 23 und 24 getätigt. Der Motor 23 für
die Bewegung in Richtung X treibt eine Gewindespindel 53 durch das Ubertragungsgetriebe
52 an, welches den Wagen 54 in Richtung X bewegt.
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Auf einer vom Motor angetriebenen Welle 55 ist eine Schnecke 56 angeordnet,
welche über ein Schneckenrad 57 die die Schrittgröße steueiade Scheiben 58 und 59
antreibt.
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Die Schnecke des die Bewegung in Richtung Y gewährleistenden Motors
24 treibt vermittels der Schneckenr§-der 60 und 61 eine Welle 62 an, welche mit
Hilfe einer Elauenkopplung mit einer Welle 64 für die Bewegung in Richtung Y verbunden,
bzw. die Verbindung unterbrochen werden kann.
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Die die Bewegung hervorrufende Gewindespindel 66 ist von der Welle
64 vermittels eines Kegelradpaares 65 angetrieben.
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Die auf der Welle angeordnete Schnecke 67 treibt ein Schneckenrad
68 an, welches mit der die Endlage schaltenden Scheibe 69 koaxial angeordnet ist.
Auf der Welle 62 befindet sich eine Schnecke 70, welche vermittels eines Schneckenrades
71 die die Schrittgröße in Richtung Y bestimmenden Scheiben 72 und 73 antreibt.
Auf derselben Wel.le ist eine Steuerkurve 74 vorgesehen, welche zum Fördern eines
P-pierstreifens dient. Die Wellenkupplung wird in dem Falle unterbroche falls eine
senkrechte grphische Darstellung beabsichtigt ist.
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Die Schreibvorrichtung 32 dient zum Druck der eingelaufenen Angaben.
Die Bewegung in Richtung X erfolgt duroh
Zwangsverbi ndung mit
einer Welle 55, welche die Bewegung in Richtung X der Einheit für waagerechte graphische
Darstellung gewährleistet. Die Zwangsverbindung erfolgt über ein Kegelradpaar 75.
Diesem verrichtet den Antrieb einer Schraubenspindel. 76, welche den Wagen 77 der
Schreibvorrichtung be-tät?gt. Auf diesem en ist ein Schrittmotor 12 vorgesehen,
der die Hemmer über eine Zahnradiibertragung betätigt, eie Schlagoberflächen der
Tfa.mmr in verschiedenen Weisen ausbebildet sind.
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Auf der Welle der Scheibe 15 befindet sich eine Stufenrolle 21, die
zum Anstellen eines entsprechenden Farbbandes dient. Nachdem der Schrittmotor den
betreffenden Hammer in Drucklage gebracht hat, wird der Druckmotor 18 angeassen,
und bettigt die auf den Wagen angeordneten Nocken-Scheiben 79.
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Die eine Scheibe dient zum Druck, die andere zum Einschieben des
Bandes unter den Hammer, Die Farbbänder sind in der Wippe 80 vorgesehen. Die Wippe
wird von der Nockenscheibe nach jedem Druckvorgang in die eine Randstellung gekippt.
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Auf der Welle 81 der Wippe 80 ist ein Abtaster 82 vorgesehen, der
die Stufenschalte 21 vor dem Druck abtastet, so daß eine dem Hammer entsprechende
Farbe unter den Hammer gelangt. Beim Druck zieht die Scheibe 79 den Arm 82 entgegen
der Federwirkung herauf. Durch Verdrehen der Scheibe wird der Arm 82 befreit, welches
auf den Hammer mit hoher Geschwindigkeit Aufschlägt.
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Die beschriebene und in der Zeichnung veranschaulichte Lösung stellt
selbstverständlich lediglich eine Ausführungsform
des Verfahrens
gemäß der Erfindung dar, wobei aber im Rahmen der Erfindung zahlreiche Ausführungen
möglich sind.
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PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Bestimmung der Verteilung der räumlichen
Aktivität von ausgedehnten ionisierenden Strahlungsquellen mit von der Intensität
unabhängiger Genauigkeit und mit konstanter Indikationssteilheit durch Anwendung
eines Detektors, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Detektor schrittweise
bewegt und bis zum Erreichen einer von der gegebenen Aufgabe abhängigen vorbestimmten
Zählrate an je einer Meßstelle gehalten wird, wobei die Aktivitätsverteilung aufgrund
der Aufenthaltszeit bestimmt wird.
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2. Verfahren nrn-h Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c. h n e
t , daß die vur Bestimmung dea eine konstante Indikationssteilheit sichernden Intensitätspegels
venvendeten Zeitsignale aufgrund der Gleichung A Tk+I-1 = P-i berechnet werden'
wobei A = die zu der mittels de Bedienungselements einstellbaren höchsten Meßschwelle
gehörenden Impulszahl, I1 = die noch anzeigbare geringste Intensität, und P = den
konstanten Quotient der niedrigsten Grenzwerte von je zwei benachbarten Intensitätsbereichen
bedeutet.
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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n nz e i c h n e t
, daß der Parameter P als ein im Bereich von 1.117 bis 1.248 liegender konstanter
Wert gewählt wird.