DE2547154A1

DE2547154A1 - Gammakamera

Info

Publication number: DE2547154A1
Application number: DE19752547154
Authority: DE
Inventors: Petrus Franciscus Stevens
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-10-21
Filing date: 1975-10-21
Publication date: 1976-07-08
Also published as: CA1046653A; FR2288987A1; NL7413741A; JPS5182689A; NL174398C; FR2288987B1; NL174398B; GB1529822A; US4074135A

Description

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WlJN/AvdV

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"Gammakamera" .

Die Erfindung bezieht sich auf eine

Szintillationskamera mit einem Konversionselement und einer daran angepassten Matrix von Detektoren zur Bestimmung'der^Grösse und der Lage der Signale, die zu messende Strahlung im Konversionselement erzeugt.

Eine derartige Szintillationskamera ist

beispielsweise aus der britischen Patentschrift 1.213 bekannt. Bei Kameras dieser Art wünscht man, aus Messimpulsen, die von den jeweiligen Detektoren herrühren, nicht nur die Grosse sondern auch die Lage innerhalb des Messfeldes der in einem Konversionselement erzeugten

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Signale zu bestimmen. Es ist üblich, dazu die Impulse jedes der Detektoren aufzuzeichnen, diese, wegen eines Unterschiedes untereinander infolge ihrer Lage gegenüber dem Konversionselement, je verschieden zu verstärken und danach mittels einer!elektronischen Bearbeitung aus all diesen Signalen insgesamt die Lagenkoordinaten deö Szintillationsimpulses zu bestimmen. Ein derartiges System weist den Nachteil auf, dass alle Detektorsignale zur Lagenbestimmung verwendet werden. Durch Detektoren, die ein verhältnismässig niedriges Signal ergeben, die also verhältnismässig weit von der Lumineszenzquelle entfernt sind, wird dabei infolge des schlechten Signal-Rauschverhältnisses die Genauigkeit der Lagenbestimmung beeinträchtigt.

Die Erfindung bezweckt nun, eine

Szintillationskamera zu schaffen, wobei dieser Nachteil vermieden ist. Dazu weist eine Kamera der eingangs erwähnten Art das Kennzeichen auf, dass Selektionsmittel für eine Teilgruppe von den Detektoren auf ein von den Detektoren abzugebendes Signal vorhanden sind.

'Dadurch, dass aus einer Reihe von Messimpulsen der jeweiligen Detektoren zunächst eine verhältnismässig geringe Anzahl, beispielsweise die drei Grössten selektiert werden, werden die Detektoren,

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de^en Signale ein verhältnismässig ungünstiges Signal-Rauschverhältnis aufweisen, nicht zur Lagenbestimmung verwendet. Dadurch kann die LagenbeStimmung genauer durchgeführt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der

Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Aufnahmeteils einer üblichen Gammakamera mit einer Matrix von Detektoren im Längsschnitt.

Fig. 2 die Lage der Detektoren gegenüber dem Szintillationskristall in einer derartigen Kamera,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemassen Szintillationskamera.

Eine in Fig. 1 dargestellte Gammakamera

enthält einen Kollimator 1, mit dem aus Gammaquanten 2, die beispielsweise von einem ärztlich zu untersuchenden Gegenstand 3 herrühren, ein Teil zur Messung selektiert wird. Der Kollimator ist dazu beispielsweise aus einer verhältnismässig dicken Bleischeibe mit einer Vielzahl verhältnismässig enger Kanäle h aufgebaut. Diese Kanäle können sich alle parallel zueinander erstrecken, sie können jedoch auch derart gerichtet sein, dass ein

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fokussierender Kollimator entsteht. Ein Gammaquant, das durch, einen der Kanäle k geht, erreicht ein Konversionselement 5i das hier als Szintillationskristall in Form einer runden Scheibe mit einem Durchmesser von beispielsweise 25 cm und einer Dicke von 1 cm ausgebildet ist. Im Szintillationskristall wird das Gammaquant in einen Lichtimpuls umgewandelt. Mit einem entsprechenden Bau können auch andere Nuklearteilchen oder -Strahlung in Licht oder wenigstens in eine Strahlung umgewandelt werden, für die empfindliche Detektoren verfügbar sind. Das Szintillatiorislicht 6, dessen Wellenlänge vorzugsweise im sichtbaren oder nahen sichtbaren (Ultraviolett) Gebiet liegt, trifft über einen Lichtleiter 7 die Detektoren 8. Die Empfindlichkeit der Detektoren ist vorzugsweise möglichst gut an die Wellenlänge des Szintillationslichtes angepasst. Die Detektoren sind beispielsweise als Photovervielfacher oder HalbieiterdetelttoreTi ausgebildet und sind in regel-

mässiger Gliederung dem Konversionselement h gegenüber angeordnet. Eine oft verwendete Gliederung fur die Detektoren 8 ist ±n Fig. 2 angegeben. Diese Gliederung führt zu einer Matrix von Ip Detektoren, deren Mitten auf drei konzentrischen Kreisen in einem zentral liegenden

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Detektor liegen. Auch werden Matrizen von 30 oder Detektoren verwendet. Es sei bemerkt, dass von den Ganunaquanten 2 nur ein geringfügiger Teil, denn nur derjenige Teil, dessen Eintreffrichtung wenigstens der Kanalrichtung nahezu entspricht, vom Szintillationskristall eingefangen wird, dass aber von all den eingefangenen Gammaquanten möglichst optimal das ganze Szintillationslicht von den Detektoren aufgefangen wird. Dabei erhält jeder der Detektoren von jedem Szintillationsinipuls einen mehr oder weniger grossen Bruchteil des erzeugten Lichtes. Für weitere Verarbeitung werden alle von den Detektoren abgegebenen Impulse in einer Register· aufgenommen.

Um die Kamera befindet sich eine Abschirmung 10, die vorzugsweise ebenso wie der Kollimator aus Blei besteht und zum Absorbieren von Gammaquanten dient, die durch das Konversionselement hindurchgehen ohne dass sie umgewandelt werden. Zugleich werden die Detektoren 8 durch die Abschirmung 10 gegen von aussen her eintreffendes Licht abgeschirmt.

Nach der Erfindung enthält eine Kamera

der obengenannten Art eine Selektions- und Aufzeichnungseinheit, von der in Fig.3 eine bevorzugte Ausführungsform blockschematisch dargestellt ist.

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Jedem Detektor 8 ist ein Vorverstärker 20 zugeordnpt und zwar zum Verstärken des vom Detektor abgegebenen Impulses. Mit einer Einstellschaltung 21 kann der Verstärkungsfaktor der Vorverstärker angepasst werden, beispielsweise an die Art der zu verwendenden Strahlung zum Nachstellen eines gewissen Verlaufes im Detektor oder im Vorverstärker oder wie in bekannten Kameras (siehe beispielsweise ISA Transactions 5 t 1°66, Seiten 327 und 328) zum Ausgleichen gegenseitiger Unterschiede in der Lage der Detektoren in der Matrix. Mit den Ausgängen der Vorverstärker ist ein Selektor gekoppelt, der beispielsweise eine Reihe von Speichern mit je einem Oder-Oder-Tor 23 enthält. Die Anzahl Speicher entspricht dabei der Anzahl zu selektierender Detektorimpulse pro aufzuzeichnendes Garnmaquant. In dieser bevorzugten Ausführungsform sind drei Speicher angegeben, was der für ein gute LagenbeStimmung minimal notwendigen Anzahl entspricht. Abhängig vom Kameratyp und von der Art der elektronischen Verarbeitung der Messimpulse kann die optimale Anzahl von drei abweichen. Die praktische Anzahl wird dabei einerseits durch einen minimalen Verlust an Nutzinformation und andererseits durch eine einfache und dadurch schnelle Ermittlung der Parameter jedes der Gammaquanten gegeben.

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Alle Impulse v/erden nun über die Tore 23 einem Speicher 24 angeboten, wobei die Tore beispielsweise derart eingestellt werden können, dass jeder grossere Impuls einen vorhergehenden kleineren bereits aufgezeichneten Impuls ersetzt. Wenn alle, hier 19» Impulse durch den Kollimator gegangen sind, sind, von 'diesen Impulsen die drei grössten im Speicher Zh gespeichert.

Jeder dieser gespeicherten Impulse muss Information in bezug auf die Höhe des Impulses und über die Lage des Detektors, von dem der Impuls herrührt, enthalten. In der blockschematischen Darstellung ist dazu auf schematische Weise eine Zählerschaltung vorgesehen, die mit dem Auslesemechanismus zum Auslesen der Impulse aus den Registern 9 gekoppelt ist und der die Lageninformation pro Impuls zum Tor 23, das für den betreffenden Impuls geöffnet wird, weiterleitet.

Mit einer Ausleseschaltung 26 werden die gespeicherten Impulse ausgelesen und einer Rechenanordnung 27 zugeführt, die mit den gesamten Daten die Grosse des Szintillationsimpulses und die Lage desselben im Szintillationskristall bestimmt. Wenn mit der Kamera ein Gegenstand abgetastet wird, ist es günstig, zwischen der Rechenanordnung und dem Abtastmechanismus

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eine Kopplung 30 zu gestalten und dadurch die Rechenanordnung in den Stand zu setzen, aus den Lagenkoordinaten im Szintillationskristall die Lagenkoordinaten im Gegenstand zu ermitteln. Für eine weitere Studierung können die durch die Rechenanordnung 27 ermittelten Daten einem Monitor 28 oder einem Drucker 29 zugeführt.werden. Auch können die Daten beispielsweise in einem magnetischen Speicherelement gespeichert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden zum Selektieren und Aufzeichnen digitale Techniken angewandt und zwar dadurch, dass an jeden Detektor eine ADC-Schaltung (Analog-Digital-Wandler) angeschlossen wird. Dadurch werden die Messimpulse der Detektoren in Form digitaler Impulse zur Weiterverarbeitung verfügbar. Eine Rechenanordnung entsprechend der Rechenanordnung ist dann mit einer DAC-Schaltung (Digital-Analog-Wandler) versehen, wodurch die Daten dennoch wieder in analoger Form verfügbar werden und wiedergegeben werden können. Zur Aufzeichnung in einem Speicher können auch die digitalen Daten verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Mischformen von analogen und digitalen Techniken verwendet, beispielsweise dadurch, dass zunächst die Impulse der Detektoren analog über

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eine Schwellenschaltung geführt und die weitere Verarbeitung digital durchgeführt wird. Der Schwellenwert kann dann wieder an die Art der zu messenden Strahlung angepasst werden.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE;

Θ Szintillationskamera mit einem Konversions-

element und einer· daran angepassten Matrix von Detektoren zur Bestimmung der Grosse und der Lage der Signale, die zu messende Strahlung im Konversionselement erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass Selektionsmittel für eine Teilgruppe von den Detektoren auf ein von den Detektoren abzugebendos Signal vorhanden sind.
2. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Selektionsmittel ein Register enthalten mit einer Anzahl Speicherstellen, die der Anzahl zu selektierender Detektoren entspricht und jede der Speicherstellen ein ODER-ODER-Tor als Eingang hat,
3. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang jedes der Detektoren mit einem ADC-Element (A/D-¥andler) verbunden ist und die "weitere Selektion und Verarbeitung der Messimpulse digital durchgeführt wird.
4. Kamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu selektierende, Teilgruppe die Detektoren mit den verhältnismässig grössten Signale umfasst.
5. Kamera nach einem dei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu

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selektierende Teilgruppe die drei Detektoren mit den verhältnismässig grössten Signalen enthält.
6. Kamera nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadtirch gekennzeichnet, dass die Selektionsmittel Einstellmittel enthalten und zwar zum Anpassen an die Art und Energie der zu messenden Strahlung der den Detektoren zugeordneten Vorverstärker.
7· Kamera nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass getrennte Schaltungen zum Messen der Impulsgrösse und der Lage des Impulses vorhanden sind.
8. Kamera nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in den Kreis zur Lagenbestimmung ADC-Elemente (A/D-¥andler) und Tore aufgenommen sind, die die Messignale der selektierten Detektoren auf denselben Pegel bringen.