DE2248731C3

DE2248731C3 - Gammakamera mit einem Bildverstärker, an dessen Ausgangsleuchtschirm über Lichtleiter lichtelektrische Wandler angeschlossen sind

Info

Publication number: DE2248731C3
Application number: DE2248731A
Authority: DE
Inventors: Karl-Georg 8521 Uttenreuth Heinzelmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-10-05
Filing date: 1972-10-05
Publication date: 1982-04-01
Also published as: DE2248731B2; JPS4974087A; US3906234A; GB1392422A; JPS56170786U; IT998695B; DE2248731A1; JPS5717329Y2; FR2202301A1; FR2202301B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Gammakamera zum Bestimmen der Verteilung radioaktiver Stoffe in einem Körper, mit einer Szintillationsschicht, einem dieser nachgeschalteten Bildverstärker, lichtelektrischen Wandlern, welche an dem Ausgangsschirm des Bildverstärkers über Lichtleiter angeschlossen sind, und einer den Wandlern zugeordneten Auswerte- und Anzeigeeinrichtung.

Eine Gammakamera dieser Art ist in der DE-OS 16 14 439 beschrieben. Bei der bekannten Gammakamera sind vier Fotovervielfacher als lichtelektrische Wandler vorhanden, welche an dem Ausgangsschirm des Bildverstärkers über vier Lichtleiter angekoppelt sind. Ein den Ort einer Szintillation in der Szintillationsschicht kennzeichnendes Signal wird dabei durch Verarbeitung der Ausgangssignale der Fotovervielfacher in Differenzschaltungen gewonnen.

Bei einer solchen Gammakamera, bei der die lichtelektrischen Wandler über Lichtleiter ihre Eingangssignale erhalten, kann eine Verfälschung der Ausgangssignale der lichtelektrischen Wandler dadurch erfolgen, daß die Lichtleiter des Lichtleitersystems unterschiedliches Lichtleitvermögen aufweisen. Eine derartige Verfälschung kann sowohl bei der Gammakamera gemäß der DE-OS 16 14 439 als auch bei einer Gammakamera auftreten, bei der anstelle von nur vier Fotovervielfachern in Verbindung mit vier Lichtleitern eine Vielzahl von Lichtleitern zur Gewinnung der Ortungssignale benutzt ist, welche so auf die Fotovervielfacher verteilt sind, daß der Ausgangsschirm des Bildverstärkers gemäß einem Koordinatensystem unterteilt ist. Der Begriff »Bildverstärker« bezieht sich sowohl auf einen einzelnen, als auch auf eine kaskadenartige Hintereinanderanordnung mehrerer Bildverstärker.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gammakamera der eingangs genannten Art mit Mitteln zum Abgleich der durch unterschiedliches Lichtleitvermögen der Lichtleiter bedingten, zu einer Verfälschung der Ortungssignale führenden Unterschiede des Lichtstromes zu den Wandlern zu versehen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedem Lichtleiter eine einstellbare Blendenvorrichtung zugeordnet ist, mittels deren der durch diesen Lichtleiter zu dem ihm zugeordneten Wandler gelangende Lichtstrom veränderbar ist

Beim Erfindungsgegenstand kann also das Lichtleitvermögen der Lichtleiter durch einen Abgleich berücksichtigt werden, so daß eine Verfälschung der Ortungssignale aufgrund unterschiedlichen Lichtleitvermögens der Lichtleiter ausgeschlossen werden kann.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß jede der Blendenvorrichtungen zwei unabhängig voneinander einstellbare Blenden aufweist, von denen eine als Lichtverschluß und die andere als Verstellblende dient Sei dieser Ausgestaltung ist es möglich, den Lichtstrom aller zu einem lichtelektrischen Wandler führenden Lichtleiter mit Ausnahme des Lichtstromes desjenigen Lichtleiters, der gerade abgeglichen werden soll, zu sperren. Der Abgleich kann dann aufgrund des Ausgangssignales des lichtelektrischen Wandlers erfolgen.
Die Erfindung wird mit der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Gesamtansicht einer Gammakamera in Verbindung mit den zugeordneten Hilfsgeräten, F i g. 2 einen Ausschnitt aus der Gammakamera gemäß Fig. 1, der den Bildverstärker sowie die Anordnung der Lichtleiter und der lichtelektrischen Wandler zeigt,

F i g. 3 das Schema der Anordnung der Lichtleiterenden auf dem Ausgangsschirm des Bildverstärkers, F i g. 4 einen Ausschnitt aus dem Ausgangsschirm des Bildverstärkers mit den zugeordneten Lichtleiterenden, Fig.5 den Verlauf des Ausgangssignals eines lichtelektrischen Wandlers in Abhängigkeit vom Eingangssignal, und

F i g. 6 eine Anordnung von Einstellblenden zwischen einem Lichtleiter und einem lichtelektrischen Wandler.

In der F i g. 1 ist ein Schrank 1 dargestellt, in dessen Unterteil 2 die zur Auswertung der Signale einer Gammakamera erforderlichen Bauteile untergebracht sind. Der Oberteil 3 des Schrankes 1 enthält eine Kathodenstrahlröhre zum Sichtbarmachen der Verteilung radioaktiver Stoffe in einem Körper.

An einem Haltearm 4 ist eine Gammakamera 5 befestigt, die teilweise aufgeschnitten gezeigt ist. Die

so Gammakamera 5 liegt oberhalb eines Patienten 6, welcher auf einer Lagerstatt 7 ruht. Die Gammakamera 5 ist um eine Achse 8 drehbar und durch eine Schraube 9 in einer gewählten Stellung fixierbar.

Die Gammakamera 5 weist ein Gehäuse 10 aus strahlenabsorbierendem Material, z. B. aus Blei, auf, in dem auf der Stirnseite ein Kollimator 13 zum Übertragen der vom Patienten 6 ausgehenden radioaktiven Strahlung auf einen Szintillationskristall 12 angeordnet ist. An dem Szintillationskristall 12 schließt sich im Gehäuse 10 eine Bildverstärkeranordnung 14 an. Diese besteht aus zwei Bildverstärkern, die sich kaskadenartig aneinander anschließen, um die im Szintillationskristall 12 auftretenden Szintillationen ausreichend zu verstärken.

In der Fig.2 ist der dem Szintillationskristall 12 zugeordnete Bildverstärker 15 und der diesem nachgeschaltete Bildverstärker 16 dargestellt. Am Ausgangsschirm 17 des Bildverstärkers 16 schließen die

Eingangsflächen eines Lichtleitersystems an, von dem in der F i g. 2 Lichtleiter 18 bis 21 gezeichnet sind. Von den übrigen Lichtleitern sind nur die Eingangsflächen 22 dargestellt Die Lichtleiter des Lichtleitersystems führen in halbkreisförmigem Bogen zu den Eingängen von zwölf Fotovervielfacher^ von denen in der F i g. 1 die Fotovervielfacher 30 bis 34 und :a der Fig.2 die Fotovervielfacher 23 bis 29 sichtbar sind. Die Lichtleiter der Lichtleiteranordnung können aus geschliffenem Glas oder Kunstglas bestehen und einen quadratischen Querschnitt mit etwa 4 mm Seitenlänge besitzen. Die Krümmungsradien aller Lichtleiter sind gleich groß, so daß eine einfache Herstellung sichergestellt ist. Die Bogen der Lichtleiter sind in der Höhe gestaffelt, so daß auf diese Weise eine Entflechtung des Lichtleitersy- η stems erfolgt

Die lichtelektrische Wandler bildenden Fotovervielfacher 23 bis 34 sind an dem Mantel des Bildverstärkers 16 parallel zueinander angeordnet und liegen mit ihrem Eingangsflächen etwa parallel zum Ausgangsschirm 17 des Bildverstärkers 16.

In der F i g. 2 sind die Querschnitte 35 aller Lichtleiter auf der Ausgangsseite, d.h. in dem Bereich der Eingangsflächen der Fotovervielfacher 23 bis 34 dargestellt Die Fotovervielfacher 23 bis 34 werden von einer Platte 36 getragen, welche außerdem noch die Lichtleiter des Lichtleitersystems trägt.

Die Fotovervielfacher 23 bis 34 sind über Leitungen 37 mit einem Kästchen 42 verbunden, welches die den Fotovervielfachern 23 bis 34 zugeordneten Vorverstärker enthält Von den Vorverstärkern im Kästchen 42 führt eine Leitung 43 zu dem Unterteil 2 des Schrankes 1, wo die Weiterverarbeitung der Ausgangssignale der Fotovervielfacher 23 bis 34 zur Sichtbarmachung der Aktivitätsverteilung am Oberteil 3 erfolgt r>

In der Fig.3 ist prinzipiell die Zuordnung der Fotovervielfacher zu den Eingangsflächen der Lichtleitern gezeigt. Die F i g. 3 zeigt eine Anordnung nach Art eines Schachb-etts, wobei angenommen ist, daß in jedem Feld dieser Anordnung eine Eingangsfläche liegt. Die Anordnung gemäß F i g. 3 ist in fünf X- Koordinaten Xi bis Λ"5 und fünf V-Koordinaten Yi bis Y5 unterteilt. Die Koordinaten Xl bis λ 5 und Vl bis Y5 verlaufen entsprechend den Diagonalen in einem Schachbrett oder parallel dazu. Alle von einer Koordinate geschnittenen Eingangsflächen sind dabei jeweils einem Fotovervielfacher zugeordnet. Demgemäß führen die beiden Eingangsflächen, die von der Koordinate X1 geschnitten werden, zum Eingang eines Fotovervielfachers, die vier Eingangsflächen, die von der Koordinate X 2 geschnitten werden, zum Eingang eines zweiten Fotovervielfachers usw. Entsprechend führen die beiden schraffierten, von der Koordinate Y1 geschnittenen Eingangsflächen zu einem Fotovervielfacher, die vier schraffierten, von der Koordinate Y2 geschnittenen Eingangsflächen zu einem weiteren Fotovervielfacher usw.

Aus der F i g. 3 geht hervor, daß die Anordnung der Eingangsflächen der Lichtleiter vollkommen symmetrisch ist Auf diese Weise ist eine sichere Ortung möglich.

Bei der Anordnung gemäß F i g. 3 benötigt man nur fünf Fotovervielfacher für jede Koordinate für insgesamt sechsunddreißig zugeordnete Lichtleiter. Bei der in der F i g. 2 dargestellten Kamera ist die Anordnung der Eingangsflächen 22 dem runden Ausgangsschirm des Bildverstärkers 16 besser angepaßt, und es sind Anschlüsse für zweiundfünfzig Lichtleiter vorgesehen, die auf zwölf Wandler geführt sind. Die Eingangsflächen 22 sind in der F i g. 2 nur schematisch dargestellt Ihre Darstellung, insbesondere ihre Anzahl, entspricht nicht den tatsächlichen Verhältnissen.

Zur Erklärung der Funktion des Ortungssystems ist in de·· Fig.4 ein Ausschnitt aus dem Ausgangsschirm 17 des Bildverstärkers 16 dargestellt Ferner ist schematisch der Szintillationskristall 12 gezeigt, auf dem als Beispiel entsprechend dem Pfeil 47 ein Gammaquant auftreffen soll und dort die Szintillation 48 hervorruft Das Licht der Szintillation 48 breitet sich im Szintillationskristall 12 aus und ein entsprechendes verstärktes Lichtsignal wird vom Ausgangsschirm 17 beispielsweise den Eingängen der Lichtleiter 49 bis 53 zugeführt Das Zentrum der Lichtmenge und die dichteste Helligkeit liegt dabei über den Eingängen der mittleren Lichtleiter 50, 51 und 52. Zur Ortung ist es erforderlich, daß der Hauptteil des Lichtes nicht zu breit ist daß insbesondere die Breite des Hauptteiles geringer ist, als etwa die halbe Strecke zwischen a und d.

Wie schon oben erwähnt werden zur Ortung nicht alle zweiundfünfzig Lichtleiter gemäß F i g. 2 benutzt, sondern es werden nur diejenigen Wandler herangezogen, die denjenigen Lichtleitern zugeordnet sind, die in der Nähe der Abbildung der Szintillalion 48 auf dem Ausgangsschirm 17 enden.

Die Auswahl der Wandler, die zur Ortung herangezogen werden, erfolgt aufgrund der Intensität der zu erfassenden Lichtpunkte. Liegen z. B. die Ausgangssignale derjenigen Wandler, die den Lichtleitern 50, 51 und 52 zugeordnet sind, oberhalb eines bestimmten Wertes, so ist damit der Teilbereich b bis c gekennzeichnet, d. h. es handelt sich um eine Lichterscheinung auf dem Ausgangsschirm 17, die in den Teilbereich b bis c gehört.

Die Auswahl der Teilbereiche, die zur Ortung herangezogen werden, kann dadurch automatisch erfolgen, daß die Signale der Wandler über geeignete Glieder verformt werden. Anhand der Fig.5 sei dies näher erläutert. Die Fig.5 zeigt den Verlauf des Ausgangssignals Seines der Fotovervielfacher 23 bis 34 in Abhängigkeit von der zugeführten Lichtmenge L Aus der F i g. 5 geht hervor, daß die hier gezeigte Kennlinie nicht linear verläuft. Lmax ist die maximale Lichtmenge, die ein Fotovervielfacher erhalten kann, wenn sich die ihm zugeordneten Lichtleiter direkt unter einem Elektronenhaufen befinden. L_s sei die Streulichtmenge, die auf den Fotovervielfacher fällt, wenn der Elektronenhaufen weit von den ihm zugeordneten Lichtleitern entfernt ist. Bildet eine derartige Kennlinie die Grundlage zur Formung des Ausgangssignals des Fotovervielfachers, so werden alle Signale unterhalb L_s, also Signale, die zur Ortung nicht erforderlich sind, unterdrückt, d. h. nicht berücksichtigt. Versuche haben gezeigt, daß eine lineare Abbildung erzielt werden kann, wenn jeweils drei Fotovervielfacher an der Ortung beteiligt sind und die Signale der übrigen vollständig unterdrückt werden.

Die Charakteristik gemäß F i g. 5 kann in bekannter Weise durch nichtlineare Glieder, z. B. durch Diodenstrecken erzeugt werden.

In der Fig.6 ist eine Vorrichtung gezeigt, die es erlaubt, Unterschiede im Lichtleitvennögen der einzelnen Lichtleiter auszugleichen. Die Fig.6 zeigt die einem Lichtleiter, und zwar dem Lichtleiter 20 zugeordnete Abgleichvorrichtung. Eine Vorrichtung dieser Art ist jedem einzelnen der Lichtleiter zugeordnet.

Die Abgleichvorrichtung gemäß F i g. 6 ist an dem dem Eingang des Fotovervielfachers 30 zugeordneten Ende des Lichtleiters 20 angeordnet. Sie besteht aus einem Paar von Blenden 60 und 61. die durch zwei Schraubstellvorrichtungen 62 und 63 in Richtung der Pfeile 64 und 65 verstellbar sind. Zum Abgleich werden zunächst die zu einem Wandler, und zwar zum Fotovervielfacher 30 bei dem Beispiel gemäß F i p. 6, führenden Lichtleiter ganz mittels einer der Blenden, z. B. mittels der Blende 60 gesperrt, nur beim Lichtleiter 20 gibt die Blende 60 den Lichtstrom voll frei. Der Abgleich kann dann mittels der Blende 61 aufgrund des Ausgangssignals des Fotovervielfachers 30, das in diesem Fall ausschließlich vom Lichtstrom durch den Lichtleiter 20 herrührt, erfolgen. Der Abgleich des

nächsten Lichtleiters erfolgt in der gleichen Weise, d. h. es werden bei einem Abgleich immer alle Lichtleiter bis auf den abzugleichenden Lichtleiter durch die Blende 60 gesperrt. Der Abgleich des abzugleichenden Lichtleiters erfolgt dann mittels der Blende 61. Nach erfolgtem Abgleich werden alle Blenden 60 wieder voll geöffnet. Der Abgleich erfolgt auf ein bestimmtes Ausgangssignal des jeweiligen Fotovervielfachers.

Anstelle der Verwendung zweier Schraubstellvorrichtungen kann die Blende 60, die nur eine Auf-ZuBlende zu sein braucht, auch durch eine Handhabe direkt in ihrer Halterung verschiebbar sein. Die Blende 61 muß aber zur Erzielung eines genauen Abgleichs mittels der Schraubstellvorrichtung 63 oder einer ähnlichen Stellvorrichtung verstellbar sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gammakamera zum Bestimmen der Verteilung radioaktiver Stoffe in einem Körper, mit einer Szintillationsschicht, einem dieser nachgeschalteten Bildverstärker, lichtelektrischen Wandlern, welche an dem Ausgangsschirm des Bildverstärkers über Lichtleiter angeschlossen sind und einer den Wandlern zugeordneten Auswerte- und Anzeigeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Lichtleiter (18 bis 21 usw.) eine einstellbare Blendenvorrichtung (60, 62; 61, 63) zugeordnet ist, mittels deren der durch diesen Lichtleiter zu dem ihm zugeordneten Wandler (30) gelangende Lichtstrom veränderbar ist

2. Gammakamera nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenvorrichtung (60,61) an den dem Wandler (30) zugekehrten Ende jedes Lichtleiters (18 bis 21 usw.) angeordnet ist

3. Gammakamera nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Blendenvorrichtungen (60,62; 61,63) zwei unabhängig voneinander einstellbare Blenden (60, 61) aufweist, von denen die eine (60) als Lichtverschluß und die andere (61) als Verstellblende dient.