DE2256621A1

DE2256621A1 - Szintillationskamera

Info

Publication number: DE2256621A1
Application number: DE2256621A
Authority: DE
Inventors: Ronald Jack Jaszczak
Original assignee: Nuclear Chicago Corp
Current assignee: Nuclear Chicago Corp
Priority date: 1971-11-22
Filing date: 1972-11-17
Publication date: 1973-05-30
Also published as: FR2160933A1; FR2160933B1; US3784821A; CA970481A; NL7215742A; GB1410216A; JPS4863776A

Description

Szintillationskameras, vorzugsweise Anger-Szintillationskameras (US-Patentschrift 3. oll o57)* werden an Kliniken und Krankenhäusern häufig verwendet. Diese Kameras ermöglichen Ärzten und Forschern die sichtbare Beobachtung der statischen und dynamischen Radioaktivitätsverteilung im menschlichen Körper, wodurch sich diagnostische Informationen gewinnen lassen, die mit anderen Einrichtungen nicht oder nur mit erheblich grösserem Aufwand und unter Steigerung des Risikos für den Patienten erzielt werden können. Bei der statischen, radioaktiven Abbildung von Organen des

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menschlichen Körpers, wie etwa Gehirn, Lunge, Schilddrüse, Leber, Milz, Bauchspeicheldrüse, und Nieren ist die räumliche Auflösung der Szintillationskamera ein wichtiger Parameter bei der Ermittlung des Grades in dem sich strukturelle Details dieser Organe in dem durch die Kamera wiedergegebenen Bild unterscheiden lassen. Wichtige Parameter sind ferner der Wirkungsgrad (d.h. die Datenakquisitionsrate), die Impulsgrößenauflösung, die Linearität und Gleichförmigkeit von räumlicher und Impulshöhenauflösung und -wirkungsgrad. Beim praktischen Entwurf eines Szintillationskamerasystemes muß man gewöhnlich Abstriche an diesen Parametern zulassen, damit alle Parameter innerhalb bestimmter, zulässiger Grenzen liegen, wenn auch diese Grenzen zur Zeit noch nicht ausreichend definiert und allgemein anerkannt sind. Die meisten Verbesserungen an bekannten Szintillationskameras richten sich auf die Erhöhung der räumlichen Auflösung, während der eine oder der andere der übrigen Parameter nur in seltenen Fällen verbessert werden.

Die Patentanmeldung P 21 52 6*17.6 vom 22. Oktober 1971 zeigt einen Versuch zur Verbesserung der gesamten, räumlichen Auflösung einer Szintillationskamera, bei der ein Strahlungsfilter zwischen einem eine radioaktive Verteilung aufweisenden Objekt und einem strahlungsempfindlichen Wandler im Detektor und ein Signalfilter am Ausgang des Detektors angeordnet sind, der mit einem Dokumentationsmedium, beispielsweise photographischen Film, zusammenwirkt. Das Strahlungsfilter enthält eine Vielzahl getrennter Durchlässe zum Wandler, und zwar für vom Objekt emittierte Strahlungsquanten. Die Signalfiltereinrichtung nimmt den Ausgang des Strahlungsdetektors auf und erzeugt auf dem Dokumentationsmedium in begrenzten Bereichen an Stellen, die den Schnittkoordinaten der zentralen Achsen der Durchlässe im Strahlungs-

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filter mit dem Wandler entsprechen eine visuelle Dokumentation mindestens eines Teiles der mit dem Wandler zusammenwirkenden Strahlungsquanten. Eine Abtasteinrichtung sorgt für synchrone, relative Abtastung zwischem dem Objekt und dem Strahlungsfilter und zwischen dem Dokumentationsmedium raid dem Signalfilter, so daß das ganze Objekt dem Wandler exponiert wird. Größe und Separationsdistanz der Durchläs-se im Strahlungsfilter und die Größe der begrenzten Dokumentationsbereiche sind als Ausdruck für volle Breite bei halben Maximalwert der Auflösung PWHM (full width at half maximum) des Detektors vorgegeben, so daß die Auflösung des Strahlungskamerasystems um den gewünschten Betrag, erhöht wird. Die genannte Patentanmeldung offenbart als Signalfilter entweder ein optisches Filter mit optischen Durchlässen, in der geometrischen Anordnung den Strahlungsfilterdurchlässen entsprechend, deren Konzept die Erfindung vordatiert, oder ein elektronisches Analogen zum optischen Filter, dessen Konzept diese Erfindung nachdatiert. Die Ausführungsformen gemäß dieser Patentanmeldung können zwar die räumliche Auflösung der Kamerasysteme erheblich verbessern, doch wird dies mit einem starken Empfindliehkeitsverlust erkauft, da die jeweiligen Signalfiltertypen, die benötigt werden, die Anzahl der zu dokumentierenden raid erfaßbaren Ereignisse wesentlich reduziert. Ebenso verringert das Strahlungsfilter die Anzahl der vom Objekt emittierten Strahlungsquanten, die den strählungsempfindlichen Wandler erreichen können.

Durch die Erfindung wird deshalb in erster Linie eine neuartige, mit Radioaktivität arbeitende Abbildungsvorrichtung in Portentwicklung der oben genannten Patentanmeldung geschaffen, wobei jedoch durch bessere Filtereinrichtungen der Wirkungsgrad erhöht werden kann.

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Im Prinzip verwendet die erfindungsgemäß weiterentwickelte Abbildungseinrichtung gemäß der genannten Patentanmeldung Signalfilter mit Signalsammeieinrichtungen, die in den begrenzten Bereichen eine visuelle Dokumentation mindestens eines Teiles der Strahlungsquanten bewirken, die mit dem strahlungsempfindlichen Wandler zusammenarbeiten, wobei Ausgangssignale entsprechend den begrenzten Bereichen und mindestens eines Teiles der mit dem Wandler zusammenwirkenden Strahlungsquanten und Ausgangssignale entsprechend den Bereichen neben den begrenzten Bereichen erzeugt werden.

Eine Ausführungsform der Abbildungseinrichtung gemäß der Patentanmeldung umfaßt zwei elektrische Signale S und Y eines dem Wandler zugeordneten, rechtwinkeligen Koordinatensystems. Die Durchlässe des Strahlungsfilters sind gegenüber dem rechtwinkeligen Koordinatensystem regelmäßig angeordnet. Eine bevorzugte Signalsammeleinrichtung umfaßt Signalanalysiermittel, die eine Anordnung diskreter X-und Y-Signalamplitudenkanäle entsprechend der regelmäßigen Anordnung der Strahlungsdurchlässe definieren, wobei zwei Kanalausgänge zur Identifizierung bestimmter Kanäle erzeugt werden, in denen elektrische Signale X und Y fallen. Mittel zur Erzeugung der Dokumentation nehmen die Kanalidentifikationsausgänge auf und bewirken auf dem Dokumentationsmedium eine visuelle Dokumentation im wesentlichen an einem einer Anordnung von Punkten entsprechend den Schnittkoordinaten der 'Mittelachsen der Durchlässe mit dem Wandler.

Die Erfindung bietet hauptsächlich den Vorteil, daß die Signalsammeleinrichtung die Dokumentation einer großen Anzahl von Ereignissen an Stellen, die den tatsächlichen Koordinaten des Zusammenwirkens eines ankommenden Strahlungsquant eng zugeordnet sind, bewirkt und dadurch den Wirkungs-

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grad eines Strahlungsabbildungssystemes gemäß der Patentanmeldung erhöht.

Die ausführliche Erläuterung erfolgt unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschema der Bauteile einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Pig. IA ein teilweise detailliertes Blockschaltbild einer Ausführungsform von Bauteilen nach Fig. 1;■

Fig. IB ein Blockschaltbild einer alternativen Ausführungsform von Bauteilen nach Fig. 1;

Fig. IC ein Blockschaltbild einer vereinfachten Ausführungsform gemäß Fig. IB, die die Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung vereinfacht;

Fig. 2 und Fig. 3 ein Blockschaltbild einer alternativen Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 4 und Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung gemeinsamer Bauteile der Ausführungsformeή gemäß den Fig. 1 bis 3;

Fig. 6 und Fig. 7 Bauteile des Systems nach Fig.3 in vereinfachter Form;

Fig. 8 die Abtastbewegung des in Fig. 4 gezeigten Bauteiles und

Fig. 9 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung.

In Fig. 1 erkennt man als typische Bauteile einer Anger-Szintillationskamera einen Detektorkopf 40, einen Kollimator 30, eine Detektorelektronik "5O₉ eine Eathodenstrahl-

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röhre (CRT) 100 und eine Aufnahmekamera 110. Im Betrieb mit analoger Abbildung wird ein Bild eines Gegenstandes 10, der

Vereine/teilung von Gammastrahlen emittierenden Radionukleoiden enthält, auf einem Film 111 der Kamera 11Ö als zusammengehörige Anordnung von Punkten dargestellt, wobei jeder Punkt von einem Gammastrahl bewirkt wird, der mit einem strahlungsempfindlichen Wandler 41 an einer bestimmten Koordinatenposition zusammenwirkt, wobei der Detektorkopf 40 und die Detektorelektronik 50 einen Satz elektrischer Koordinatensignale X und Y und ein Triggersignal Z erzeugen. Die Koordinaten X und Y werden direkt auf die horizontalen und vertikalen Anschlüsse H und V einer Kathodenstrahlröhre 100 analog gegeben, so daß an einer Stelle entsprechend der Koordinatenposition der Wechselwirkung des Gammastrahls mit dem Wandler ein LicHblitz erzeugt wird. Das Triggersignal Z ist mit einem Satz elektrischer Koordinatensignale X und Y nur dann koinzident, wenn der Energietransfer der Gammastrahl-Wandlerwechselwirkung im wesentlichen der Energie eines nicht zerstreuten Gammastrahles der Radionukleoidenverteilung entspricht. Bekanntlich ist für die Erzeugung des Signales Z ein Impulshöhenselektor in der Detektorelektronik 50 typisch. Es wird mit Energieproportionierung oder -kompensation bei der Bildung eines Satzes von elektrischen X-und Y-Koordinatensignalen gearbeitet, damit diese Signale annähernd energieunabhängig sind.

Die eingeprägte räumliche Auflösung eines Kamerasystems ist ein Maß für die Wiedergabetreue von Detektorkopf und Elektronik bezüglich einer Positionskoordinateninformation auf ein fein justiertes Bündel von mit einem sehr kleinen Wandlerbereich zusammenwirkendes Bünden von Gammastrahlen. Da die Wechselwirkung von Gammastrahlen und Wandler und die übrige Signalverarbeitung im Detektorkopf

« *7 mm

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und Elektronik statistische und Rauschvorgänge bewirkt, ist das Ansprechen auf ein fein justiertes Bündel von Gammastrahlen nicht eine Serie von Punkten genau an der gleichen Position, sondern eine.Ansammlung von, Leuchtpunkten, die im wesentlichen nach einer Gauß'sehen Verteilung um einen Mittelwert verteilt sind. Der Wert PWHM eines Querschnitts definiert durch den Mittelwert der Verteilung ist ein bekanntes Maß für die Auflösung.'Typisch für eine Anger-Szintillationskamera, beispielsweise eine PHO/GAMMA HP-Szitillationskamera, ist eine an der Kristalloberfläche gemessene Eigenauflösung von ca. 8,5 mm bei Gammastrahlen von 150 KEV. Ordnet man vor dem Kristall einen Kollimator an, so erreicht man je nach dem Kollimator eine gesamte PWHM-Auflösung des Systems von ca. 11,5 bis 16 mm. Dieser Auflösungsumfang gilt für eine Linienquelle 10,2 cm von der Eingangsseite des Kollimators.

Durch die Einrichtung nach der oben genannten Patentanmeldung wird ein System geschaffen, bei dem die Eigenauflösung der Kamera, d.h. von Detektorkopf und Elektronik, wirksam überbrückt ist, da Gammastrahlenfilter und optisches Filter so ausgeführt sind, daß praktisch sämtliche Ganlmastrahlen-Wandlerwechselwirkungen, die von Gammastrahlen erzeugt werden, die einen Durchlaß im Gammastrahlenfilter passieren, nur durch den entsprechenden.Durchlaß im optischen Filter dokumentiert werden können, wodurch die Ausbreitung eines möglichen Fehlers in der Dokumentationsposition.eines Bün-dels von Gammastrahlen erzeugt werden, die einen Durchlaß im Gammastrahlenfilter passieren, nur dur'eh den entsprechenden Durchlaß im optischen Filter dokumentiert werden können, wodurch die Ausbreitung eines möglichen Fehlers in der Dokumentationsposition eines Bündels von Gammastrahlen, das mit einem schmalen Wandlerbereich zusammenwirkt, begrenzt

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Jedoch kommen durch das optische Filter und das ihm entsprechende elektrische Analogon Unzulänglichkeiten in das System, da lediglich ein kleiner Bruchteil der Gammastrahlen-Wandlerwechselwirkungen, die als Lichtblitze auf der Kathodenstrahlröhre registriert werden (im Falle des optischen Filters) sich auf dem Film dokumentieren können. Es ist anzunehmen, daß Ausführungsformen gemäß der genannten Patentanmeldung mit einem optischen Filter oder einem elektrischen Analogon als Signalfilter zu einer mehr als 90prozentigen Herabsetzung des Bildwirkungsgrades führen, was für die meisten Fälle nicht mehr akzeptabel ist.

Gemäß der Erfindung wird ebenso, wie in der genannten Patentanmeldung, mit einem Gammastrahlenfilter 20 zwischen Objekt 10 und Wandler hl gearbeitet. Fig. 1 zeigt jedoch außerdem ein Ausgangssignalsammelfilter, das die Dokumentation sämtlicher Gammastrahlen-Wandlerwechselwirkungen auf dem Film 111 erlaubt, die ein Triggersignal Z 'erzeugen, und nicht nur eines kleinen Teiles dieser Wechselwirkungen, wie dies gemäß der genannten Patentanmeldung der Fall ist. Ein Analog-Digital-Wandler (ADW) 60 und 70 wandeln jeden Satz der elektrischen X-und Y-Koordinatensignale der Detektorelektronik in zwei Kanalidentifikationssignale um, in der Regel binäre Wörter. Die Anzahl der Bits in den Wörtern wird so gewählt, daß man eine Anzahl von Kanälen X und Y zumindest ebenso groß wie die Anzahl der Durchlässe X und Y im Gammastrahlenfilter 20 erhält. Jeder ADW ist mit dem Gammastrahlenfilter 20 in einer bestimmten Stellung geeicht, so daß man praktisch eine 1:1 - Übereinstimmung zwischen den ADW-Kanälen und -Durchlässen im Gammastrahlenfilter erhält, wobei Signale X und Y von Gammastrahlen-Wandlerwechselwirkungen, die von jedem einzelnen Durchlaß passierenden Gammastrahlen herrühren, im wesentlichen in einem

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einzigen ADW-Kanal fallen. Die ADW-Kanäle für X und Y bilden dann eine X und Y-Anordnung von Kanälen entsprechend der Anordnung von Durchlässen im Gammastrahlenfilter 20. Das Gammastrahlenfilter 20 besitzt vorzugsweise eine regelmäßige, quadratische Anordnung von quadratischen Durchlässen gemäß Pig. H und 5, so daß die ADW-Kanäle für X und Y auch eine quadratische Anordnung quadratischer Kanäle bilden können.

Die Kanalidentifikationssignale der ADW 60 und 70 für X und Y werden auf einen/Digital-Analog-Wandler (DAW), eine Abtastschaltung 80, einen DAW für Y und eine Abtastschaltung 90 gegeben, die zwei analoge Signale χ und y zur Darstellung der Koordinaten der Mitten der jeweiligen Lage der Kanäle X und Y darstellen, die wiederum mit den Schnittkoordinaten der Mittelachsen der jeweiligen Durchlässe im Strahlungs*- filter 20 mit dem Wandler 4l übereinstimmen. Diese analogen Signale χ und y gelangen auf die horizontalen und vertikalen Anschlüsse H und V der Kathodenstrahlröhre 100 und lenken deren Strahl auf eine Stelle des Schirmes 101 entsprechend den Schnittkoordinaten der Mittelachse der Durchlässe mit dem Wandler. Das bedeutet, daß jede Gammastrahlen-Wandlerwechselwirkung, die zu einem Z-Signal führt, einen Lichtblitz an einer Stelle des Schirmes 100 der Kathodenstrahlröhre führt, in der Übereinstimmung mit den Schnittkoordinaten der Mittelachse der Durchlässe im Gammastrahlenfilter 20, durch die der die Wechselwirkung bewirkende Gammastrahl ging. Wie noch erläutert wird, kann ein geringes und tolerierbares "übersprechen" zwischen einem Durchlaß und ADW-Kanälen benachbarter Durchlässe auftreten, doch wird fast in jedem Fall, wenn ein Gammastrahl einen bestimmten Durchlaß des Strahlungsfilters 20 passiert und mit dem Wandler kl zusammenwirkt, ein Triggersignal Z erzeugt., das

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einen Lichtblitz mit den Koordinaten der Mittelachse dieses Durchlasses bewirkt.

Filterabtastantriebe und Abtastsignalgeneratoren 120 bewirken eine synchrone X- und Y-Abtastung, vorzugsweise rasterförmig, des Gammastrahlenfilters 20 und der ADW 60 und 70 für X und Y und der DAW für X und Y und tasten die Schaltungen 80 und 90 ab, so daß das ganze Objekt 10 einem Wandler ^l ausgesetzt wird und die ADW- und DAW-Schaltungen tasten mit dem Gammastrahlenfilter ab und bewirken die Signalsammlung des Ausgangsfilters. Möglichkeiten für die synchrone Abtastung des Gammastrahlenfilters und der entsprechenden ADW und DAW sind in den Pig.IA und IB dargestellt.

Fig. IA zeigt zwei Filterabtastantriebe 120A und Abtastsignalgeneratoren 121A, 122A, wobei lediglich der Filterabtastantrieb für Y und der Abtastsignalgenerator 121A detailliert gezeigt sind. Das Antriebssystem 123A für Y erzeugt eine Abtastbewegung in Richtung Y des Gammastrahlenfilters 20 und bewirkt gleichzeitig eine synchrone Abtastung eines Schleifers eines Potentiometers Pl zur Veränderung der Spannung, die in dem ADW 70 für Y über den Widerstand Rl und das Potentiometer P3 gegeben wird und der Spannung für den Differenzverstärker 92A in der DAW für Y und die Abtastschaltung 9OA. Die Potentiometer P2 und P3 dienen zur Eichung des Systems für eine anfängliche Y-Stellung des Gammastrahlenfilters 20. Der ADW 70 für Y muß eine Schaltung zum Summieren des Koordinatensignals Y von der Detektorelektronik 50 (Fig. 1) mit einem Abtastsignal enthalten und kann auch das resultierende Signal aus der zweipiigen in die einpolige Form bringen, vor der Umwandlung des analogen Signals in das binäre Wort. Die dualen ADW-DAW-Schaltungen, die von Nuclear-Chicago Corporation, Des Piaines, 111./USA

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erhältlich sind, ermöglichen dies. Im allgemeinen erhält das Abtastsignal Y, auf den ADW 70 für Y gegeben., bei Summierung mit den Y-Koordinatensignalen der Detektorelektronik 50 (Fig. 1) die Ausrichtung zwischen den Y-Koordinaten der Durchlässe im Gammastrahlenfilter 20 und die Position der ADW-Kanäle aufrecht. Ein entsprechendes Y-Abtastsignal wird vom analogen Ausgang des DAW ßlÄ für Y zur Rückstellung dieses Signales entsprechend dem ursprünglichen Y-Koordinatensignal abgezogen. Hierzu wird auf die Erläuterung von Fig. 9 verwiesen. Die Abtastsignalgeneratoren der Ausführungsform nach Fig. IA sind im wesentlichen analog und gestatten.kontinuierliche oder schrittweise Abtastung.

Fig. IB zeigt bei Filterabtastantrieb 120B und Abtastsignalgeneratoren 121B und 122B, wobei lediglich der Y-Filterabtastantrieb und der Abtastsignalgenerator 121B detailliert gezeigt sind. Das Y-Antriebssystem 122B stimmt überein mit dem Y-Antriebssystem 123A in Fig. IA mit der Ausnahme, daß ein Y-Positionsskaler 125B an Stelle eines Potentiometers synchron mit der Abtastung in Richtung Y des Gammastrahlenfilters 20 angetrieben wird. Der Y-Positionsskaler 125B ■ besitzt einen parallelen Ausgang, e.in binäres Wort mit einer bestimmten Anzahl binärer Ziffern. In diesem Fall erfolgt die Abtastung in X-, als auch in Y-Richtung insbesondere schrittweise, so daß jeder mögliche Wert des binären Wortausganges des Y-Positionsskalers 125B eine Y-Position des Gammastrahlenfilters 20 repräsentiert. Ein Skaler für 3 Bits kann 8 getrennte Y-Koordinatenpositionen des Gammastrahlenfilters 20 signalisieren« Ein Abtastsignal-DAW 126B für Y und 3 Bits ändert den binären Wortausgang des Y-Positionsskalers 125B in ein entsprechendes analoges Signal, das auf den Y-ADW 70 gegeben wird, wo es zu einem Y-Koordinaten-

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signal der Detektorelektronik 50 addiert wird. Der parallele, binäre Wortausgang des Y-Positionsskalers 125B wird direkt auf den Y-DAW" 9OB gekuppelt, wo er einen Teil des binären Worteinganges bildet, während der übrige Teil des binären Worteinganges vom Y-ADW 70 geliefert wird.

Die Punktion des Systems nach Pig. IB wird an einem vereinfachten Ausführungsbeispiel erläutert, dessen wesentliche Teile in Fig. IB, 4, 5, 8 und 9 gezeigt sind. Bei dieser Ausführungsform ist gemäß Fig. 4 und 5 eine 4:^-Anordnung von Durchlässen im Gammastrahlenfilter 20 vorgesehen. Die Durchlässe sind mit "2 mn" bezeichnet, wobei "m" die Spalte X und "n" die Reihe Y angibt, so daß der Durchlaß links unten mit 211 bezeichnet ist usw. Fig. 8 zeigt die Filterplatte zur schrittweisen Abtastung einer 8:8-Anordnung von 8 X-Positionen XO - TJ und 8 Y-Positionen YO - Y7. Die Figur zeigt ferner die schrittweise Abtastung der Mittelachse des Durchlasses 211 im Gammastrahlenfilter 20. Alle übrigen Durchlässe werden ebenso abgetastet. Gemäß Fig. IC hat der X-Positionsskaler 127C eine Kapazität von 3 Bits zur Definition der 8 möglichen Abtastpositionen in Richtung X des Gammastrahlenfilters 20. Ein entsprechender Y-Positionsskaler (Fig. IB) definiert die 8 möglichen Abtastpositionen in Richtung Y.

Da 4 Spalten X von Durchlässen im Gammastrahlenfilter 20 vorhanden sind, hat der X-ADW 62C eine Kapazität von 2 Bits zur Belieferung von H X-Kanälen in der ADW-Matrix. Die entsprechenden Einrichtungen zur Abtastung von Y,Y-ADW und Y-DAW, stimmen überein mit den X-Komponenten in Fig. IC. Ein Summierverstärker 6lC in Fig. IC in der ADW-Schaltung 6OC nimmt ein X-Koordinatensignal der Detektorelektronik (Fig. 1) auf und ein X-Korrektor- oder Abtastsignal vom X-

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Korrektorsignal-DAW 128C, einen der 8 festen Sparinungswerte, abhängig vom binären Wortausgang mit 3 Bits des X-Positionsskalers 127C Der X-DAW 8OC erhält als kennzeichnende Ziffern,seines binären Worteinganges die beiden Ausgangsbits von X-ADW 62C, während die 3 Ausgangsbits vom X-Positionsskaler 127C von geringster Signifikanz sind.

Fig. 9 zeigt die Arbeitsweise des Gerätes nach den Fig. IC, 4 und 5 bei Betrieb mit einer gleichförmigen Quelle von ■ Gammastrahlen. Dies entspricht zwar nicht der Wirklichkeit, erleichtert jedoch die Erläuterung und das Verständnis der Erfindung. Im oberen Diagramm erkennt man eine Verteilung von X-Koordinatenimpulsen der Detektorelektronik 50, wenn sich der Gammastrahlenfilter 20 in der Stellung XO befindet. Die Maxima der Impulsverteilungen erscheinen vor allem bei Spannungen entsprechend den Lagen X der Mittelachsen der . vier Durchlässe im Gammastrahlenfilter 20 an der Position XO. Das zweite Diagramm zeigt eine Verteilung von X-Koordinatenimpulsen der Detektorelektronik 50, wenn sich das Gammastrahlenfilter 20 in einer Position X2 befindet. Die Maxima der Impulse treten wieder im wesentlichen bei Spannungen auf, die den X-Lagen der Mittelachsen der vier Durchlässe im Gammastrahlenfilter 20 in der Position X2 entsprechen. Wie jedoch das dritte Diagramm zeigt, stimmt die Verteilung der Impulse vom Summierverstärker 6lC an den Positionen XO und X2 überein. Der Grund liegt darin, daß der DAW 128C für das X-Korrektursignal eine negative Spannung erzeugt hat, die der X-Impulsverteilung an der Position X2 zugefügt wird. Die ImpulsVerteilungen fallen dadurch kontinuierlich in die 4 ADW-Kanäle CHO bis CH3. Die Impulsverteilungen von 80C bei XO und X2 sind jedoch gegeneinander verschoben, da der X-Positionsskaler 127C

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von einem binären Wort mit dem Wert 000 auf einen binären Wert 010 gewechselt hat. Diese Änderung des Wertes des

binären Wortes bewirkte die Subtraktion eines analogen
Spannungswertes von der X-Koordinatenimpulsverteilung von 50 an der Position X2 und die Addition zu der Spannung am X-DAW um einen entsprechenden Betrag.

Aus den vereinfachten Ausführungsbeispielen nach Fig. 9
folgt, daß alle in einem bestimmten ADW-Kanal auftretenden Ereignisse zu einem Ausgangssignal annähernd in der Mitte dieses Kanales führen, die übereinstimmen mit der Mittelachee eines entsprechenden Durchlasses (Gammastrahlenfilter 20). Dadurch wird jedes der Ereignisse, die von einer Gammastrahl-Wandlerwechselwirkung herrühren, die die Anforderungen an die Impulshöhenselektion erfüllt, an einem einer Anordnung von Punkten abgebildet, bestimmt durch die X- und Y-ADW-Kanäle, in die das Ereignis fällt. Wie man aus Fig. 9 erkennt, steht dies im Gegensatz zu der Lehre nach der genannten Patentanmeldung, bei der eine große Anzahl von Ereignissen durch die Arbeitsweise des optischen Filters oder seines elektrischen Analogons vom endgültigen Bild ferngehalten werden. Man sieht aus diesem Vergleich ohne weiteres, daß die Ausgangssignalsammelung beim erfindungsgemäßen Ausgangssignalfilter dem Wirkungsgrad des Filtergeräts nach der Patentanmeldung mit Gammastrahlenfilter-Ausgangssignal beträchtlich erhöht.

Aus der obigen, vereinfachten Darstellung einer 4:k-Anordnung von Gammastrahlenfilterdurchlässen und einer entsprechenden H:4-Anordnung von X- und Y-ADW-Kanälen läßt sich entnehmen, wie die Vorrichtung zu einem praktischen System mit bis zu 32 χ 32 Durchlässen und X- und Y-ADW-Kanälen unter Verwendung von ADW mit 5 Bits erweitert werden kann. Kommerziell erhältliche ADW besitzen eine Kapazität von etwa 8 Bits, in

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welchem Pall man lediglich die 5 Bits größter Signifikanz verwendet. Eine 8^-Abtastanordnung ist für die Praxis vorteilhaft, da dann der Eingang für die X- und Y-DÄW sich auf insgesamt 8 Bits beläuft.

In zwei realisierten Ausführungsbeispielen wurden die folgenden Resultate erzielt:

Beispiel 1

Bei Verwendung eines 150 KEV-Kollimators mittlerer Auflösung (9,5 mm PWHM bei 10,2 cm) und einem Gammastrahlenfilter mit quadratischen öffnungen von O,8l4 cm und einem Mittenabstand von 1,23 cm betrug die gesamte Auflösung des Systems ca. 6 mm (PWHM) an der Seite des Gammastrahlenfilters und ca. 9,5 mm (PWHM) bei 10,2 cm und der gesamte Wirkungsgrad des Systems lag bei etwa 38$ des Systems ohne Gammastrahlenfilter. Die Auflösung des gesamten Systems, d.h. von Detektor und Kollimator zusammen ohne Gammastrahlenfilter, betrug ca. 13 mm (PWHM).

Beispiel 2

Bei Verwendung eines 150 KEV-Kollimators hoher Auflösung (8,0 mm PWHM bei 10,2 cm) und einem Gammastrahlenfilter mit quadratischen öffnungen von 0,803 cm und einem Mittenabstand von 1,27 cm betrug die gesamte Auflösung des Systems ca. 7 mm (PWHM) an der Seite des Gammastrahlenfilters und ca. 8,5 mm (PWHM) bei 10,2 cm und der gesamte Wirkungsgrad des Systems lag bei etwa k$% des Wirkungsgrades des Systems ohne Gammastrählenfilter. und 33$ des Systemwirkungsgrades mit dem Kollimator mittlerer Auflösung nach obigen Beispiel In diesem Beispiel lag die Auflösung des Systems ohne Gammastrahlenfilter bei ca. 12 mm (FWHM)-.

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Aus obigen Beispielen folgt, daß die räumliche Auflösung des gesamten Systems gemäß der Erfindung bei mäßigen Einbußen an Empfindlichkeit beträchtlich erhöht wird.

Für die Pilterabtastantriebe kann man auch hydraulische oder motorangetriebene Getriebeanordnungen verwenden. Vorteilhaft ist es, das Gammastrahlenfilter 20 zwischen Kollimator 30 und Objekt 10 (gemäß den Fig. 1 und 5) anzuordnen und nicht zwischen Kollimator 30 und Wandler 41, da man so eine größere Auflösung erreicht. Kollimator 30 und Gammastrahlenfilter 20 kann man zu einer Einheit zusammenfassen. Ebenso ist die Erfindung für jedem der Zeit üblichen Kollimatortypen geeignet, beispielsweise mit Nadelloch, Divergenz, Konvergenz usw. Die Erfindung ist ferner auch bei anderen Kamerasystemen, also nicht nur bei Anger-Kameras, verwendbar.

Die Systeme nach den Fig. 2, 3j 6 und 7 erläutern die Breite des Konzepts, das für die Erfindung wesentlich ist, ein Signalsammeifilter als Ausgangsfilter in einem Kamerasystem gemäß der genannten Patentanmeldung zu verwenden. Fig. 2 zeigt ein System mit einer Reihe von Diskriminatorschaltungen DYl bis DY5 zusammen mit Antikoinzidenzgattern ACl bis AC4 und Spannungsgeneratoren Vl bis V4, die eine "Signalsammeleinrichtung" bilden, die der ADW-DAW-"Signalsammeleinrichtung" in den Fig. 1, IA, IB und IC äquivalent ist. In Fig. 2 bilden die Diskriminatorschaltungen DYl bis DY5 und Ant!koinzidenzgatter ACl bis AC4 eine Anordnung von 4Y-Signalamplitudenkanälen entsprechend 4 Y-Reihen von Durchlässen im Gammastrahlenfilter 20. Eine entsprechende Schaltung ist im Kasten ΙβΟ für den Kanal X vorgesehen. Die Spannungsgeneratoren Vl bis V4 erzeugen nach Triggerung eine Spannung, die für die Mitte eines zugehörigen Signal-

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anplitudenkanales repräsentativ ist, so daß das Resultat der Arbeitsweise des Systems nach Fig. 2 demjenigen nach Pig. I funktionell äquivalent ist.

Fig. 3 bezieht sich zusammen mit den Fig. 6 und 7 auf ein System, bei dem das Ausgangssignalsainmelfilter ein optisches Sammelfilter 300 umfaßt, das zwischen dem Schirm 91 der Kathodenstrahlröhre und dem Film 111 synchron mit dem Gammastrahlenfilter 20 abtastet. Dieses System erreicht ein Resultat, das demjenigen der Systeme nach den Fig. 1 und 2 äquivalent ist, in dem Lichtblitze auf den Schirm 91 in einer Anordnung kleiner Bereiche gesammelt werden, die an Stellen entsprechend der Mittelachse der Durchlässe im Gammastrahlenfilter 20 angeordnet sind.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zur Abbildung eines eine radioaktive Verteilung aufweisenden Objektes, insbesondere in Szintillationskameras des Anger-Typs, gekennzeichnet durch einen Strahlungsdetektor mit einem strahlungsempfindlichen Wandler, dessen Ausgang Wechselwirkungskoordinaten von Strahlungsquanten mit dem Wandler repräsentiert, wobei der Detektor eine bestimmte Auflösung aufweist, bezogen auf volle Breite bei halben Maximalwert (PWHM), durch ein zwischen dem Wandler und dem Objekt angeordnetes Strahlungsfilter zur Definition mehrerer, voneinander getrennter Strahlungsdurchlässe zum Wandler für vom Objekt emittierte Strahlungsquanten, durch eine Signalfiltereinrichtung, die den Ausgang des Strahlungsdetektors aufnimmt und auf einem Dokumentationsmedium in begrenzten Bereichen an Stellen entsprechend den Schnittkoordinaten von Mittelachsen der Durchlässe mit dem Wandler eine visuelle Dokumentation mindestens eines Teiles der Strahlungsquanten bewirkt, die mit dem Wandler zusammenwirken, wobei die Signalfiltereinrichtung Signalsammeieinrichtungen umfaßt, die in diesen begrenzten Bereichen eine visuelle Dokumentation mindestens eines Teiles der Strahlungsquanten bewirken, die mit dem Wandler zusammenwirken und Ausgangssignale erzeugen, entsprechend den begrenzten Bereichen und mindestens eines Teiles der Strahlungsquanten, die mit dem Wandler zusammenwirken und Ausgangssignale entsprechend den Bereichen neben den begrenzten Bereichen erzeugen, und durch Abtasteinrichtungen zur Erzeugung einer relativen Abtastung zwischen Objekt und Strahlungsfilter und zur Erzeugung einer entsprechenden synchronen und relativen Abtastung zwischen dem Dokumen-

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tationsmedium und dem Signalfilter derart, daß das ganze Objekt dem Wandler über die Strahlungsdurchlässe ausgesetzt ist, wobei Größe und Separationsabstand der Strahlungsdurchlässe und die Größe der begrenzten Dokumentationsbereiche in FWHM-Auflösungswerten des Detektors zur Erzeugung der gewünschten Auflösung, der gesamten Vorrichtung gewählt sind. ^:
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Strahlungsdetektorausgang, der zwei elektrische Signale X und Y lieferta die auf ein rechtwinkeliges Koordinatensystem bezogen und dem Wandler zugeordnet sind, wobei die Strahlungsdurchlässe des Strahlungsfilters regelmäßig angeordnet sind gegenüber dem rechtwinkeligen Koordinatensystem, durch eine Sxgnalanalysiereinrichtung in der Signalsammeleinriehtung zur Definition einer Anordnung von diskreten X- und Y-Signalamplitudenkanälen entsprechend der regelmäßigen Anordnung von Strahlungsdurchlässen und zur Erzeugung von zwei Kanalidentifikationsausgängen zum Identifizieren der jeweiligen Kanäle, in denen die elektrischen X- und Y-Signale des Detektors fallen, und durch Einrichtungen zur' Dokumentationserzeugung, die die Kanalidentifikationsausgänge aufnehmen und auf dem Dokumentationsmedium eine visuelle Dokumentation im wesentlichen an einem der Punkte erzeugen, an Stellen entsprechend den Schnittkoordinaten der Mittelachsen der Durchlässe mit dem Wandler..
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sxgnalanalysiereinrichtung einen X-Analog-Digital-Wandler und einen Y-Analog-Digital-Wandler umfaßt, daß die Einrichtung zur Dokumentationserzeugung eine Kathodenstrahlröhre mit Ablenkschaltungen für horizontale und vertikale , Ablenkung aufweist und daß ein X-Digital-Analog-Wandler

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zwischen dem X-Analog-Digital-Wandler und die horizontale Ablenkschaltung und ein Y-Digital-Analog-Wandler zwischen den Y-Analog-Digital-Wandler und die vertikale Ablenkschaltung geschaltet ist.
4. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen gekennzeichnet durch einen Strahlungsdetektor mit einem strahlungsempfindlichen Wandler, dem ein X-Y-Koordinatensystem zugeordnet ist, durch ein Strahlungsfilter zwischen dem Wandler und dem Objekt mit einer Anordnung von Strahl lungsdurchlässen mit Reihen und Spalten parallel zur X- ' und Y-Achse des Koordinatensystems, wobei der Strahlungsdetektor zwei analoge Detektorausgangssignale X und Y erzeugt, die die Positionskoordinaten repräsentieren, bei welchen ein einen bestimmten Durchlaß passierendes Strahlungsquantum mit dem Wandler zusammenwirkt, durch X- und Y-ADW zur Umwandlung der X- und Y-Signale aus dem Detektor in zwei binäre und digitale Worte zur Darstellung der Koordinaten der Mittelachse dieses Strahlungsdurchlasses, durch X- und Y-DA-Wandler zur Umwandlung der beiden binären und digitalen Worte in zwei analoge DAW-Ausgangssignale zur Darstellung der Koordinaten der Mittelachse dieses bestimmten Strahlungsdurchlasses, durch eine Anzeigevorrichtung für die beiden analogen, elektrischen Signale von den X- und Y-DA-Wandlern, durch eine Dokumentationseinrichtung zur Aufnahme der Anzeige und durch Abtasteinrichtungen zur relativen und synchronen Abtastung zwischen Objekt und Strahlungsfilter und zwischen DA-Wandler und Dokumentationsgerät.
5. Vorrichtung nach Anspruch H_t dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung eine Kathodenstrahlröhre umfaßt, die einen kleinen Leuchtpunkt erzeugt an einer Stelle ent-

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sprechend zwei analogen elektrischen Eingaftgssignalen, wobei die Dokumentationsvorrichtung eine Kamera umfaßt, die auf die Kathodenstrahlröhre gerichtet ist und jedem Lichtpunkt auf photographischen Film aufnimmt und wobei das Strahlungsfilter auf dem Strahlungsdetektor beweglich angebracht ist, und durch zwei Filterabtastantriebe und Abtastsignalgeneratoren der Abtasteinrichtung zur Erzeugung einer rasterförmigen Abtastbewegung des Strahlungsfilters und von zwei analogen Abtastsignalen zur Darstellung der Positionskoordinaten des Strahlungsfilters, durch eine Schaltung, die die analogen Abtastsignale den analogen Detektorausgangssignalen am Eingang der X- und Y-AD-Wandler hinzufügt und durch eine Schaltung, die die Abtastsignale am Eingang der Kathodenstrahlröhre von den beiden analogen DAW-Ausgangssignalen abzieht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, gekennzeichnet durch X- und Y-Antriebssysteme zur digitalen, schrittweisen und rasterförmigen Abtastbewegung des Strahlungsfilters, durch X- und Y-Positionsskaler für digitale Abtastsignale, die Positionskoordinaten des Strahlungsfilters repräsentieren, durch X- und Y-Abtastsignal-DA-Wandler zur Umwandlung der binären, digitalen Abtastsignale in analoge Abtastsignale, durch eine Schaltung, die die analogen Abtastsignale den analogen Detektorausgangssignalen am Eingang der X- und Y-AD-Wandler hinzufügt und durch eine Schaltung, die die binären, digitalen Abtastsignale den beiden binären, digitalen Wörtern am Eingang der X- und Y-DA-Wandler hinzufügt.
7. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch einen Anger-Strahlungsdetektor mit einem Szintillator, durch einen auf den Detektor montierten

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Strahlungskollimator, und durch ein zwischen Kollimator und Objekt angeordnetes Strahlungsfilter mit einer regelmäßigen Anordnung voneinander getrennter Strahlungsdurchlässe .

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