DE2243035A1 - SCINTILLATION CRYSTAL DEVICE - Google Patents
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Description
SzintillationskristalleinrichtungScintillation crystal device
Die Erfindung betrifft eine Szintillationskristalleinrichtung zur Verwendung "bei der Abtastung von lebenden Körpern und nicht lebenden Objekten auf Radioisotope und ein Verfahren zu deren Herstellung, sowie auf eine Radioisotopen-Abtasteinrichtung, die die Kristalleinrichtung enthält und ein Verfahren zum Abtasten eines lebenden Körpers oder eines nicht lebenden Objektes, wobei die Kristalleinrichtung verwendet wird.The invention relates to a crystal scintillation device for use "in the scanning of living bodies and not living objects on radioisotopes and a method for their production, as well as on a radioisotope scanning device, which contains the crystal device and a method for scanning a living body or a non-living object, using the crystal device.
Gegenwärtig gibt es zwei weitgehend verwendete Verfahren zum Abtasten des menschlichen Körpers auf Radioisotope„ Bei dem ersten Verfahren wird ein kleiner Szintillationskristall durch eine mechanische Einrichtung quer zu der länge des Körpers und auch in Richtung des Körpers bewegt, so daß eine gesamte Fläche oder ein Organ des menschlichen Körpers abgetastet wird, wobei die Szintillationsereignisse, die in dem Kristall auftreten, elektrisch aufgenommen und nachfolgend elektronisch verarbeitet werden, um eine Karte der abgetasteten Fläche zu erzeugen.There are currently two widely used methods of scanning the human body for radioisotopes "In the First procedure is a small scintillation crystal through a mechanical device across the length of the body and also moved in the direction of the body, so that an entire surface or an organ of the human body is scanned, the scintillation events occurring in the crystal Electrically recorded and subsequently electronically processed to produce a map of the scanned area produce.
Bei dem zweiten Verfahren wird ein großer Kristall, der nicht bewegt, sondern elektronisch abgetastet wird, verwendet und die Aufnahme der Szintillationsereignisse, die in dem Kristall während der Abtastung stattfinden, wird wiederum wie vorher sur Herstellung einer Karte der Fläche verwendet.The second method is a large crystal that doesn't moved, but electronically scanned, and used to record the scintillation events occurring in the crystal taking place during the scan is used again as before to produce a map of the area.
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Ein Nachteil des ersten Verfahrens besteht darin, daß es gewöhnlich zu lange dauert und daher nicht für einige Abtastungen, beispielsweise die Erfassung der Placentalage während einer Schwangerschaft, geeignet ist. Das zweite Verfahren hat den Nachteil, daß es einen sehr teuren Apparat erfordert.A disadvantage of the first method is that it is usually takes too long and therefore not for some scans, for example the detection of placental position during pregnancy. The second method has the disadvantage that it requires a very expensive apparatus.
Es wurde bereits angeregt, eine Abtasteinrichtung mit elektronischer Querabtastung und mechanischer Längsabtastung vorzusehen. Dazu ist ein länglicher Szintillationskristall erforderlich, der in der Praxis in Richtung der Breite des Körpers des Patienten liegt. Die Verwendung eines länglichen Kristalles hat jedoch mehrere Nachteile, wobei einer darin besteht, daß lange Kristalle schwer zu züchten sind und daß die Lichtdämpfung von einem Szintillationsereignis in dem Kristall entlang der Länge des Kristalles je unbestimmter ist, desto länger der Kristall ist.It has already been suggested a scanning device with electronic Provide transverse scanning and mechanical longitudinal scanning. This requires an elongated scintillation crystal, which in practice lies in the direction of the width of the patient's body. The use of an elongated crystal however, it has several disadvantages, one of which is that long crystals are difficult to grow and that light attenuation of a scintillation event in the crystal along the length of the crystal, the more indeterminate it is longer the crystal is.
Erfindungsgemäß wird folglich eine längliche Szintillationskristalleinrichtung vorgesehen, die eine Vielzahl einzelner, Seite an Seite liegende Kristalle aufweist, wobei das Material an den Grenzflächen zwischen den Kristallen die Kristalle optisch koppelt.Accordingly, an elongated crystal scintillation device is provided according to the invention provided comprising a plurality of individual crystals lying side by side, the material optically couples the crystals at the interfaces between the crystals.
Die Kristalle sind vorzugsweise identisch und haben einen rechteckigen Querschnitt, wobei die Dicke erheblich geringer als die Abmessung der Querseiten ist. Das Material, das die Kristalle optisch koppelt, ist vorzugsweise ein thixotropes Fett.The crystals are preferably identical and have a rectangular cross-section, the thickness being considerably less than the dimension of the transverse sides. The material that optically couples the crystals is preferably a thixotropic one Fat.
Nach der Erfindung wird ferner ein Radioisotopenabtaster angegeben, der eine Kristalleinrichtung wie oben beschrieben und ferner einen JOtomultiplier an jedem Ende der Einrichtung aufweist, um Photonen aufzusammeln, die an den Enden der Einrichtung durch Szintillationseffekte in der Einrichtung emittiert werden, um elektrische Signale zu erzeugen, die einer zugehörigen Schaltung zur Interpretation der SignaleAccording to the invention, a radioisotope scanner is also specified, the one crystal device as described above and also a JOtomultiplier at each end of the device to collect photons released at the ends of the device by scintillation effects in the device are emitted to generate electrical signals which an associated circuit for interpreting the signals
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zugeführt werden können, um eine Karte des abgetasteten Bereiches des Körpers zu erzeugen.can be supplied to generate a map of the scanned area of the body.
!Ferner wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
einer länglichen Szintillationskristalleinrichtung, wie sie
oben erwähnt wurde, angegeben, welches darin besteht, daß das Material, das in pasteuser oder flüssiger Form vorliegt, über
wenigstens eine der beiden Flächen an.der Grenzfläche zwischen nebeneinander liegenden Kristallen in der Kristalleinrichtung
ausgebreitet wird, bevor die Kristalle in ihre erwünschte
Seite-an-Seite-Lage gebracht werden.Furthermore, according to the invention, there is provided a method of making an elongated crystal scintillation device such as
mentioned above, which consists in that the material, which is present in paste or liquid form, is spread over at least one of the two surfaces on the interface between adjacent crystals in the crystal device before the crystals are in their desired location
Placed side-by-side.
Diese Flächen werden vorzugsweise mit feinem Schmiergelpapier abgerieben und dann mit Alkohol poliert.These surfaces are preferably rubbed with fine emery paper and then polished with alcohol.
Schließlich wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Abtasten eines . lebenden oder nicht lebenden Körpers auf Radioisotope
angegeben, das darin besteht } daß eine Kristalleinrichtung,
wie sie oben erwähnt wurde, verwendet wird, und daß der Körper elektronisch in der Richtung der Länge der Kristalleinrichtung
abgetastet und relativ zu der Kristalleinrichtung in einer Richtung quer zu der Länge der Kristalleinrichtung
bewegt wird, wobei die elektrischen Signale, die von je einem
Fotomultiplier an jedem Ende des Kristalles als Ergebnis von
Szintillationseffekten in dem Kristall während der Abtastung
abgeleitet werden, zur Herstellung einer Karte des abgetasteten Bereiches oder Organes des Körpers verwendet wird.Finally, according to the invention, a method for scanning a. living or non-living body indicated on radioisotopes, which consists} that a crystal device, as mentioned above, is used, and that the body is electronically scanned in the direction of the length of the crystal device and the crystal means in a direction transverse to the relative Length of the crystal device
is moved, the electrical signals produced by a photomultiplier at each end of the crystal as a result of
Scintillation effects in the crystal during scanning
is used to produce a map of the scanned area or organ of the body.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention will now be made with reference to the enclosed Drawings described. Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen |1 shows a perspective illustration of an inventive |
Kristalleinrichtung; jCrystal device; j
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1; ;FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1; FIG. ;
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Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie I1I-III von Fig. 2; undFIG. 3 shows a section along the line I1I-III from FIG. 2; FIG. and
i'ig. 4 eine schematische Seitenansicht, die die Verwendung eines Radioisotopen-Abtasters darstellt, in dem die in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Kristalleinrichtung entlia.lten ist.i'ig. 4 is a schematic side view showing the use of represents a radioisotope scanner in which the is entlia.lten shown in Figures 1 to 3 crystal device.
Wie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt ist, ist die Kristalleinrichtung eine längliche Struktur. Die Einrichtung weist eine Vielzahl von im Querschnitt rechteckigen, optischen Kristallen 10 (Figuren 2 und 3) auf, die Fläche an Fläche liegen, um im Effekt einen länglichen, optischen Kristall zu bilden. An den Grenzflächen zwischen den Kristallen stellt ein Material eine optische Kopplung der Kristalle her. In diesem Fall ist das haterial eine thixotrope Paste.As shown in Figures 1 to 3, the crystal device is an elongated structure. The device has a multiplicity of optical crystals which are rectangular in cross section 10 (Figures 2 and 3), which lie face to face in order to form an elongated optical crystal in effect. To the At the interfaces between the crystals, a material creates an optical coupling of the crystals. In this case it is haterial a thixotropic paste.
Bei einer Einrichtung, mit der Experimente ausgeführt wurden, haben die Kristalle 10 Abmessungen von etwa 5 x 5 cm und eine Dicke von etwa 12 mm. Dreii3ig Kristalle 10 wurden verwendet, wodurch sich eine Gesamtlänge von etwa 38 cm ergab, d. h. eine genügende Länge, um die maximale Breite eines durchschnittlichen, menschlichen Körpers zu überspannen. Gegebenenfalls können mehr oder weniger Kristalle 10 verwendet ve"den. Da jedoch die optische Kopplung der Kristalle 10 etwas schwierig ist, ist die !einrichtung je schwieriger herzustellen, desto mehr Kristalle 1ü in der Einrichtung vorhanden sind.In the case of an institution with which experiments have been carried out, the crystals 10 have dimensions of approximately 5 x 5 cm and a thickness of approximately 12 mm. Thirty crystals 10 were used resulting in a total length of about 38 cm; d. H. a sufficient length to cover the maximum width of an average, to span the human body. If necessary, more or fewer crystals 10 can be used The optical coupling of the crystals 10 is somewhat difficult, the more difficult it is to manufacture the device more crystals 1ü are present in the device.
Die Packung der Kristalle 1ü ist in einer Aluminiumschale 14 enthalten, die einen U-förmigen Querschnitt hat. Die Schale 14, die als Reflektor dient, enthält ein im Querschnitt U-förmiges Packungsstück 12 aus Mylar. Ein Hauptgehäuse 16, das ebenfalls einen U-förmigen Querschnitt hat, nimmt die Schale 14 auf.The packing of the crystals 1ü is in an aluminum bowl 14 included, which has a U-shaped cross section. The shell 14, which serves as a reflector, contains a U-shaped in cross section Mylar packing item 12. A main housing 16, which also has a U-shaped cross-section, takes the Shell 14.
BAD ORIGINAL 309810/OfU6BATH ORIGINAL 309810 / OfU6
An jedem Ende des Stapels der Kristalle 10 jsfc ein optisches Penster 18 angeordnet, und Endstücke 20, die in das Haupt-r gehäuse 16 eingeschraubt sind, halten die Fenster in ihrer Position. Jedes -Endstück 20 hat eine Öffnung 22, die auch für die'Anordnung einer Pot omul tipli err öhre dient, wie bei 24 in Pig. 2 durch gestrichelte Linien dargestellt ist.At each end of the stack of crystals 10 jsfc an optical Penster 18 arranged, and end pieces 20, which in the main r housing 16 are screwed in, hold the window in place. Each end piece 20 has an opening 22, which also for The arrangement of a pot omul tipli err ube serves as in 24 in Pig. 2 is represented by dashed lines.
Die Endstücke 20 dienen ferner dazu, eine Aluminiumfensterplatte 26 in Position zu halten, die die Aluminiumschale 14 abschließt. Zwischen jeder Pensterplatte 18 und den Kristallen sind ein Blatt 27 aus Mylar und eine Schicht aus l\Teoprengummi 29 angeordnet. Winkelstangen 28 tragen ebenfalls dazu bei, die Platte 26 in ihrer Position zu halten.The end pieces 20 also serve to form an aluminum window panel 26 to hold in position that closes the aluminum shell 14. Between each penster plate 18 and the crystals are a sheet 27 made of mylar and a layer of leoprene rubber 29 arranged. Angle bars 28 also help hold plate 26 in place.
Die Einrichtung wird schließlich durch ein geeignetes Abdichtmittel, beispielsweise das Silikongummimaterial, das als "Silastoseal" bekannt ist, abgedichtet.The device is finally secured by a suitable sealant, for example the silicone rubber material known as "Silastoseal" is sealed.
Bei der Verwendung der Einrichtung zum Abtasten beispielsweise eines menschlichen Körpers oder Organes, wie in Pig, 4 gezeigt ist, wird ein Blei-Kollimator 30 auf der Pensterplatte 26 angeordnet, und die Einrichtung 32 in Pig. 4 mit dem Kollimator 30 wird unter einer Trage 34 für den Körper angeordnet, und erstreckt sich quer zu der Höhenrichtung des Patienten.When using the device for scanning a human body or organ, for example, as shown in Pig, 4 a lead collimator 30 is placed on the penster plate 26 arranged, and the device 32 in Pig. 4 with the collimator 30 is placed under a stretcher 34 for the body, and extends transversely to the height direction of the patient.
Der Körper wird elektronisch in Richtung der Länge der Einrichtung durch einen Abtastkopf 36 abgetastet, der über dem Körper fluchtend mit diesem angeordnet ist, während der Körper mit seiner 'frage 34 mechanisch in der Richtung "der Körperhöhe bewegt wird, wie durch den Pfeil 38 in Pig. 4 angedeutet ist, wodurch der gesamte Körper oder das Organ abgetastet wird. Die Szintillationseffekte, die in den Kristallen auftreten, erzeugen Ausgangssignale an den Potomultiplierröhren 24, die die Position der Szintillationseffekte entlang der Länge der Einrichtung darstellen. Die elektrischen Signale werden einer elektronischen Verarbeitungseinrichtung 40The body is electronically directed towards the length of the body scanned by a scanning head 36 positioned over the body in alignment therewith, while the body with its' question 34 is moved mechanically in the direction of "the height of the body, as indicated by the arrow 38 in Pig. 4 which scans the entire body or organ. The scintillation effects that occur in the crystals generate output signals on the potentiometer tubes 24 that determine the position of the scintillation effects along the Represent the length of the facility. The electrical signals are sent to an electronic processing device 40
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herkömmlicher Art bzw. Form zugeführt, um eine Karte des abgetasteten Organes oder dei~ abgetasteten Fläche zu erzeugen. Vorzugsweise werden zwei Kristalleinrichtungen,eine oberhalb und eine unterhalb des Körpers, verwendet, wobei jede ihren eigenen Abtastkopf hat, um einen Mittelwerteffekt zu erzielen. Es ist zu beachten, daß die Einrichtung bei der Radioisotopen-Abtastung von leblosen Objekten, beispielsweise Rohrabschnitten oder Rohrschweißungen, verwendet werden kann.conventional type or form fed to a map of the scanned Organes or the scanned surface to generate. Preferably two crystal devices, one above and one below the body, each having its own scanning head to achieve an averaging effect. It should be noted that the device in the case of radioisotope scanning can be used by inanimate objects, for example pipe sections or pipe welds.
Durch die Verwendung einer Vielzahl optischer Kristalle 10 mit einer optischen Kopplung an den Grenzflächen, kann die Intensität des an jeder Fotomultiplierröhre 24 aufgenommenen Lichtes in einer geeigneten, vorhersagbaren Art gedämpft werden, und ein reproduzierbares Ergebnis kann beim Auftreten jedes Szintillationseffektes in der Kristalleinrichtung erzielt werden.By using a plurality of optical crystals 10 with an optical coupling at the interfaces, the Intensity of the recorded at each photomultiplier tube 24 Light can be attenuated in an appropriate, predictable manner, and a reproducible result can, if any, occur Scintillation effect achieved in the crystal device will.
Beim Auftreten eines Szintillationsereignisses in einem der Kristalle 10 ist die Intensität des von jeder Fotomultiplierröhre 24 empfangenen Lichtes, eine Funktion von dem Reziproken des Quadrates des Abstandes, den das Licht durch die Kristalleinrichtung zurücklegt. Aufgrund der inneren Reflexion ist jedoch ein nicht linearer Intensitätsbeitrag der nacli der quadratischen Beziehung gegebenen Intensität überlagert, und dies ist ohne Annahme einiger Grenzbedingungen und Verwendung eines Rechners schwierig zu berechnen. Der Effekt der Verwendung einer Vielzahl von Kristallen 10 besteht darin, eine Reihe von Filtern zu schaffen, wobei eine kontrollierte Dämpfung des Lichtes an jeder Grenzfläche stattfindet. In diesem Fall hängt die Intensität des bei jeder Fotomultiplierröhre aufgenommenen Lichtes nicht nur von dem Reziproken des Abstandsquadrates, sondern auch von der Zahl der Grenzflächen ab, die die Photonen durchsetzen müssen, um die Fotomultiplierröhre zu erreichen. Wenn angenommen wird, daß die Rückreflexion durch die Anordnung einer Vielzahl von Kristallen 10 ausgeschaltet ist, wobei diese Annahme vernünftig ist, ist die When a scintillation event occurs in one of the crystals 10, the intensity is that of each photomultiplier tube 24 received light, a function of the reciprocal the square of the distance that light travels through the crystal device. Because of the inner reflection it is however, a non-linear intensity contribution is superimposed on the intensity given by the quadratic relationship, and this is difficult to calculate without assuming some boundary conditions and using a calculator. The effect of the use a plurality of crystals 10 consists in creating a series of filters, one being controlled Attenuation of the light takes place at each interface. In this case, the intensity of the depends on each photomultiplier tube recorded light not only from the reciprocal of the square of the distance, but also from the number of interfaces from which the photons have to penetrate to the photomultiplier tube to reach. If it is assumed that the back reflection is eliminated by the arrangement of a plurality of crystals 10, which is a reasonable assumption
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Dämpfung der Lichtintensität exponentiell und proportional zu der ZaIiI der Grenaflächen und der effektiven Lichttransmission an jeder Grenzfläche. Dabei wird die Annahme gemacht, dai3 die effektive Transmission an jeder Grenzfläche gleich groB ist.Attenuation of the light intensity exponentially and proportionally on the number of interface areas and the effective light transmission at every interface. The assumption is made that the effective transmission is the same at every interface is big.
liiine Kristall einrichtung, wie sie besehrieben wurde, ergab eine reproduzierbare Dämpfungskurve, mit der gute Ergebnisse bei jjclinischeii Abtastungen der leber von Patienten erzielt werden konnten.Lii a crystal device as described, resulted a reproducible attenuation curve with good results obtained with jjclinischeii scans of the liver of patients could become.
Obwohl ein ileflexionsstüek 14 in der Einrichtung vorgesehen ist, trie beschrieben wurde, kann dieses Stück möglicherweise s,ucli weggelassen v/erden. Eine bessere Dämpfung kann durch Weglassen des Iteflexionsstüekes 14 erzielt werden, wenn es sich, zeigt, daß die "Beiträge von den Reflexionen signifikant sind»Although a flexion piece 14 is provided in the device is, trie was described, this piece may possibly s, ucli omitted v / earth. Better cushioning can be achieved Omission of the Iteflexionsstüekes 14 can be achieved if it shows that the "contributions from the reflections are significant"
Die Einrichtung wird mit einem Abdichtmittel abgedichtet, v/eil in diesem Beispiel Kristalle aus natriumiodid verwendet werden. Kristalle aus natriumiodid sind jedoch sehr hygroskopisch tuidBaissen daher gegen Y/asserdampf geschätzt werden.The device is sealed with a sealant, v / eil Sodium iodide crystals are used in this example. However, sodium iodide crystals are very hygroscopic tuid baits are therefore valued against water vapor.
Dex' Vorteil der Abtastung unter Verwendung der Einrichtung ist die hohe Geschwindigkeit, mit der ein Organ eines Körpers abgetastet werden kann. Dieser Vorteil ist bei medizinischen Anwendungen sehr wichtig.Dex's advantage of scanning using the facility is the high speed at which an organ of a body moves can be scanned. This advantage is very important in medical applications.
Das Tbei dem Aufbau des Kristallstapels verwendete Verfahren bestellt darin, daß die Kristalle zuerst im Vakuum getrocknet und dann in einen l'rocknerkasten gelegt werden, wie an sich bekannt ist. Die Kristallflächen werden mit feinem Schmiergelpapier abgerieben und dann in Alkohol poliert. Um die Kristalle eines nebeneinander liegenden 'Paares optisch zu koppeln, wird ein blecken von thixotropem Pett auf eine der Pläeiien aufgebracht, die die Grenzfläche definieren.'"The method used in building the crystal stack ordered that the crystals should first be dried in a vacuum and then placed in a drying box, as in themselves is known. The crystal surfaces are rubbed with fine sandpaper and then polished in alcohol. To the crystals To optically couple a pair lying next to each other, a thixotropic petton is shed on one of the Pläeiien applied that define the interface. '"
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Die Kristallflächen werden dann von Hand zusammengebracht, bis eine gleichförmige Schicht zwischen den Flächen vorhanden ist, die frei von Blasen ist. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis der Kristallstapel fertiggestellt ist.The crystal faces are then brought together by hand, until there is a uniform layer between the surfaces that is free of bubbles. This procedure is repeated until the crystal stack is completed.
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1972
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- 1972-08-31 NL NL7211897A patent/NL7211897A/xx unknown
- 1972-09-01 DE DE19722243035 patent/DE2243035A1/en active Pending
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Publication number | Publication date |
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FR2151001A1 (en) | 1973-04-13 |
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