DE2641775A1

DE2641775A1 - Strahlungsabbildungseinrichtung

Info

Publication number: DE2641775A1
Application number: DE19762641775
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Elscint Ltd
Current assignee: Elscint Ltd
Priority date: 1975-09-17
Filing date: 1976-09-17
Publication date: 1977-08-04
Also published as: US4095108B1; FR2325054B3; GB1555085A; IL48111A; IL48111A0; US4095108A; FR2325054A1; DE2641775C2

Description

An das Deutsche Patentamt 8000 München 2	Unser Zeichen Our Ref. E/p 8702	D 8400 REGENSBURG 2 GREFLINGER STRASSE 7 TELEFON (09 41) 5 47 53 TELEGR. BEGPATENT RGB. TELEX 6 5709 repat d

Ihr Zeichen Ihre Nachricht Your Ref. Your Letter	Tag Date 16. September 1976 Gr/Ja

Elscint Ltd., P.O.B. 5258,Haifa, Israel St rahlu !^abbildungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Strahlungsabbildungseinrichtung mit einem Scintillationskristall, der auf Strahlungsreize zur Erzeugung von Lichtvorgängen an räumlichen Stellen anspricht, an denen die Reize mit dem Kristall zusammenwirken, mit einer Vielzahl von Fotodetektoren, die in einer vorbestimmten Gruppierung in bezug auf den Kristall zur Betrachtung von Lichtvorgängen im Kristall angeordnet sind und Ausgangssignale in Abhängigkeit davon erzeugen, mit einer Signalverarbeitungseinrichtung, die auf die Ausgangssignale anspricht, um ein Energiesignal E zu erzeugen, welches die Gesamtenergie des Lichtvorganges zur Erzeugung der Ausgangssignale wiederspiegelt, und mit einer Koordinatenberechnungsschaltung, die auf die beim Auftreten eines Lichtvorganges erzeugten Ausgangssignale zur Berechnung der Raumkoordinaten anspricht.

Konto: Bayerische Vereinsbank (BLZ 750 200 73) 5 804 248 Postscheckkonto München 893 69 - 801 „ .

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Gerichtsstand Regensburg

Die Erfindung betrifft dabei insbesondere eine Signalverarbeitungseinrichtung für eine Strablungsabbildungseinrichtung, beispielsweise fUr eine Anger-Gamma-Kamera, wie sie im US-Patent 3.0Π.057 beschrieben ist.

Eine Übliche Anger-Gamma-Kamera besteht aus einem Scintillationskristall, der auf Strahlungsreize zur Erzeugung von Lichtvorgängen an räumlichen Stellen anspricht, die den Stellen entsprechen, an denen die Reize mit dem Kristall zusammenwirken. Außerdem besitzt die Kamera eine Vielzahl

in von Fotodetektoren, die/einer vorgegebenen Gruppierung in bezug auf den Kristall angeordnet sind und die Lichtvorgänge im Kristall erzeugen, um Ausgangssignale in Abhängigkeit hiervon zu erzeugen.

Verbunden mit der Gamma-Kamera ist eine Signalverarbeitungseinrichtung, die auf die Ausgangssignale anspricht, um ein Energiesignal zu erzeugen, welches die gesamte Energie des Lichtvorganges repräsentiert, welcher die Ausgangssignale erzeugt. Außerdem besitzt diese Signalverarbeitungseinrichtung eine Koordinatenberechnungsschaltung, die auf die Fotodetektor-Ausgangssignale anspricht, welche beim Auftreten eines Lichtvorganges im Kristall erzeugt werden, um die räumlichen Koordinaten des Lichtvorganges festzulegen.

Gamma-Kameras des oben beschriebenen Typs sind an sich bekannt und werden in der Nuclear-Medizin in weitem Umfange verwendet, um Abbildungen Über die Verteilung von Radioaktivität in einem zu untersuchenden Objekt, z.B. in einem Organ eines menschlichen Körpers zu erhalten, welches eine für diagnostische Zwecke ausreichend große bzw. starke radioaktive Quelle enthält. In Abhängigkeit von dem Typ der verwendeten Quelle wird die gesamte direkte Strahlung, die im Organ erzeugt wird einen vorgegebenen Energiepegel besitzen, z.B. 120 Kev.

Zusätzlich zu dieser direkten Strahlung, die auf den Scintillationskristall

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auftritt mit einem bekannten Energiepegel entsprechend dem verwendeten radioaktiven Element in dem zu untersuchenden Organ, können auch andere Strahlungsreize auf den Kristall treffen und mit diesem zusammenwirken. So wird beispielsweise die Hintergrundstrahlung, die vor allem aus der kosmischen Strahlung resultiert, Überall gegenwärtig sein und mit dem Kristall zusammenwirken. Zusätzlich können weitere Strahlungsreize von einer Streuung der direkten Strahlungsreize, die von dem Element erzeugt werden, herrühren, wobei diese Streustrahlung dann ebenfalls auf den Scintillationskristall auftritt. Diese Streuungs-StrahJ-Reize beinhalten auch die sog. Comptonprodukte, die von einem Zusammenwirken der direkten Strahlungsreize mit weichen Geweben im menschlichen Körper herrühren.

Da der direkte Strahlungs-Reiz auf den Kristall mit vorgegebener Energie auftritt, können die Streustrahlungsreize gegenüber den direkten Strah- ■ lungsreizen /schieden werden, und zwar dadurch, daß das Energiesignal, welches durch die mit der Kamera verbundene Signalverarbeitungseinrichtung erzeugt wird, durch ein Ein-Kanal-Analysator hindurchgeschickt wird, : welcher ein Energiefenster besitzt, welches das Energieniveau des ver- , wendeten radioaktiven Elementes erfaßt. Wegen der statistischen Änderun- ₍ gen der Anzahl der Photonen, die bei einem Lichtvorgang erzeugt werden, I kann die Größe des Energiefensters etwa 20 % des bekannten Energieniveausj des verwendeten Elementes betragen, um eine brauchbare Anzahl von Ereignissen bzw. Lichtvorgängen zu erfassen. Normalerweise ist jedoch das Fenster] so groß, daß sog. Streustrahlungsreize, die mit dem Kristall zusammen- > wirken ebenfalls erfaßt werden und so beurteilt werden, als wenn diese | Ereignisse bzw. Lichtvorgänge durch Direkt-Strahlungsreize erzeugt würdenj. Diese Situation ist zum Teil verantwortlich für die räumliche Nichtlinearität von Gamma-Kameras.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine neuartige und verbesserte Strahlungsabbildungseinrichtung bzw. eine neuartige und verbes-

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serte Signalverarbeitungseinrichtung für die Verwendung bei derartigen Kameras aufzuzeigen, wobei eine Kompensation für die räumlichen Nichtlinearitäten vorgesehen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Strahlungsabbildungseinrichtung der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß so ausgebildet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die die berechneten Koordinaten eines Lichtvorganges nur dann gültig macht, wenn E innerhalb eines Energiefensters liegt, das funktionell auf die Koordinaten des Lichtvorganges bezogen ist.

Da die Koordinaten eines Lichtvorganges, die aufgrund der von den Fotodetektoren gelieferten Ausgangssignale durch die Signalverarbeitungseinrichtung ermittelt wurden, nur dann gültig gemacht werden, wenn die Darstellung der Gesamtenergie des Lichtvorganges innerhalb des Energiefensters liegt, welches funktionell mit den Koordinaten des Lichtvorganges im Kristall in Beziehung steht, werden lediglich direkte, ungestreute Strahlungsreize, die mit dem Kristall zusammenwirken, erfaßt und unerwünschte, indirekte oder Streustrahlungs-Reize, die mit dem Kristall zusammenwirken, ausgeschieden.

Es wurde festgestellt, daß die Menge des Lichtes, welches von den fotoempfindlichen Oberflächen von Fotodetektoren in einer Anordnung, wenn ein Strahlungsreiz mit einer festen Energie mit dem Kristall zusammenwirkt, sich als Funktion der Lage des Lichtvorganges in der Kristallebene ändert. Wenn beispielsweise ein Lichtvorgang direkt in der Projektion der fotoempfindlichen Oberfläche des Fotodetektors auf den Kristall auftritt, so wird die Anzahl der von dem Fotodetektor aufgenommenen Photonen selbstverständlich unterschiedlich von der Anzahl der Photonen sein, die dann vom Fotodetektor aufgenommen wird, wenn der Lichtvorgang in einem Ringbereich um die Projektion der fotoempfindlichen

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Schicht auf den Kristall erfolgt. Bei Lichtvorgängen der letzteren Art wird die Mehrzahl der Photonen entweder aus dem Kristall austreten oder aber innerhalb des Kristalles absorbiert werden, ohne daß diese Photonen einen Beitrag zu den Ausgangssignalen der Fotodetektoren liefern.

Die Veränderung der Anzahl der Photonen, die von einem Fotodetektor erfaßt werden, ist somit eine Funktion der Lage des Lichtvorganges be- : zogen auf den Fotodetektor und bewirkt, daß das Energiesignal, welches an sich die Gesamtenergie des Lichtvorganges repräsentieren soll, funktionell von der Position des Lichtvorganges in der Kristallebene abhängt. Diese funktionelle Abhängigkeit der Energiesignale von der Position der LichtvorgSnge in der Kristallebene fuhrt folgerichtig dazu, daß der Einkanal-Analysator unrichtigerweise Lichtvorgänge annimmt bzw. ; zurückweist, wodurch die Wiedergabetreue des Bildes leidet, welches am j Ausgang des Koordinatenberechnungsschaltkreises bzw. der Koordinaten- · berechnungsschaltung erhalten wird.

Dieses Problem wird bei der vorliegenden Erfindung vermieden, da die i Berechnung der Koordinaten des Lichtvorganges unabhängig gemacht wurde von der Beziehung zwischen dem Energiesignal, welches mit dem Lichtvorgang verbunden ist, und einem vorgegebenen Energiefenster, welches von dem Koordinaten des Lichtvorganges abhängt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil einer Üblichen Gamma-Kamera zur Erläuterung des Einflusses der Lage eines Lichtvorganges in der Kristallebene auf die Höhe des von einem Fotodetektor aufge-

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noinmenen Lichtes;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Anordnung von Fotovervielfachern bei einer üblichen Gamma-Kamera;

Fig. 3 die Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion für das Auftreten von

Lichtvorgängen an verschiedenen Stellen innerhalb des Kristalls bezogen auf einen Fotodetektor;

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Signalverarbeitungseinrichtung entsprechend der Erfindung für das Gültigmachen der errechneten Koordinaten;

Fig. 5 eine Ausführung der Mittel für das Gültigmachen der errechneten Koordinaten;

Fig. 6 eine zweite Ausführung der Erfindung.

In Fig. 1 ist 10 eine übliche Strahlungsabbildungseinrichtung in Form einer Anger-Gamma-Kamera, deren wesentliche Bestandteile bezüglich der Erfindung ein Scintillationskristall Π und eine Vielzahl von Fotovervielfacherröhren bzw. Fotomultiplier 12 sind. Bei einer tatsächlich benutzten Ausführung ist weiterhin ein nicht näher dargestellter Collimator der Oberfläche 13 benachbart angeordnet, um an diese Oberfläche einen Strahlungsreiz, der senkrecht auf die Oberfläche einwirkt, heranzuführen. Weiterhin sind nicht dargestellte Lichtleiter vorgesehen, die zwischen dem Kristall und den Fotokathoden 14 der Fotovervielfacher 12 angeordnet sind. Diese Lichtleiter bzw. Lichtübertragungsmittel bestehen in an sich bekannter Weise aus einer Glasabdeckung für den Kristall und aus darüber angeordneten Kunststoff-Lichtleitern, um das Licht vom Kristall an die Fotovervielfacherröhren 12 zu leiten. Diese letztgenannten Komponenten sind der einfacheren Darstellung wegen nicht gezeigt.

Die Strahlungsreize 15A und 15B stammen beispielsweise von einem menschlichen Organ, welches ein in seiner Stärke für diagnostische Zwecke ausreichendes radioaktives Element bzw. Tastelement enthält, das beispiels-

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weise bei 16 schematisch dargestellt ist, wobei diese Strahlungsreize senkrecht 2jr Oberfläche der Ebene 13 verlaufen und in den Kristall 11 eintreten. Hier wirken die Strahlungsreize mit großer Wahrscheinlichkeit mit dem Kristall zusammen, um Licht, bzw. Lichtvorgänge 17A und 17B zu erzeugen, die dann die gleiche räumliche Beziehung zueinander aufweisen wie die Punkte im Organ 16, von dem die Reize ausgingen. Normalerweise besteht eine begrenzte Zeitdifferenz zwischen dem Auftreten der Lichtvorgänge 17/. und 17B. Zum Zwecke einer einfacheren und bequemeren Darstellung, sind jedoch beide Lichtvorgänge in der Zeichnung dargestellt·

Obwohl in der Fig. 1 nur zwei Fotovervielfacher gezeigt sind, werden in der Praxis neunzehn derartige Fotovervielfacher verwendet, die in einem 3_4_5_4-3_Hexagonal-Schema so angeordnet sind, daß die Fotokathoden der Fotovervielfacherrb'hren auf den Kristall hingerichtet sind und somit die im Kristall auftretenden Lichtvorgänge erfassen. Die Fotovervielfacher haben einander überlappende Betrachtungsfelder, so daß Lichtvorgänge, die irgendwo im Kristall auftreten, durch sämtliche Fotovervielfacherröhren erfaßt werden, die Ausgangssignale erzeugen. Jedes Ausgangssignal

Meß- bzw.
wird integriert, um einen^Mittelwert der von einem Fotovervielfacher aufgenommenen Energie entsprechend einem Lichtvorgang zu erhalten. Die Verarbeitung der Ausgangssignale, wie dies beispielsweise im US-Patent 3 011 057 sowie in der US-Patentanmeldung 503 767, eingereicht am 6. September 1974 beschrieben ist, liefert die Koordinaten des Lichtvorganges. Der direkte Strahlungsreiz vom Organ, z.B. ein direkter Reiz, der vom radioaktiven Element herrUhrt, kommt mit einem Energiepegel an, der im wesentlichen durch den Typ des verwendeten Elementes bestimmt ist. Als Strahlungsquelle wird beispielsweise ein Element verwendet, das einen Reiz,bzw, eine Strahlung mit 120 Kev erzeugt. Zusätzlich zu den direkten Strahlungsreizen des Elementes empfängt der Kristil 11 auch HintergrundstrahlungsreizSj, di© auf kosmisch© Strahlung zurückzuführen sindj sowIq sog₀ Compton=Produkte ^, di© auf Streuwirkungen

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zurückzuführen sind,die beim Auftreffen der Strahlungsreize des radioaktiven Elementes auf weiches Gewebe und anderes Material zurückzuführen sind, welches das Organ 16 umgibt. Auch diese Reize wirken mit dem Kristall zusammen und erzeugen Lichtvorgänge bzw. -Effekte. Es ist bekannt, daß Lichtvorgänge, die auf die Hintergrundreize sowie auf die Compton-Produkte zurückzuführen sind, von Lichtvorgängen unterschieden werden können, die auf die direkten Reize vom Tastelement bzw. Element zurückzuführen sind, und zwar vor allem durch die Energie der Lichtvorgänge. Diese Unterscheidung wird durch einen Ein-Kanal-Analysator (SCA) in der Signalverarbeitungseinrichtung durchgeführt, die mit der Kamera verbunden ist. Im Indealfali würde der SCA nur solche Lichtvorgnge wirksam machen, deren Energie mit dem verwendeten Tastelement übereinstimmt.

Für die später noch im einzelnen gezeigten Gründe muß der SCA ein Energiefenster für die gültigen Lichtvorgänge aufweisen, deren Energie innerhalb des Fensters liegt, dessen Größe in etwa 20-25 % der Energie entspricht, die dem verwendeten Tastelement zugeordnet ist. Ein Fenster ist wegen der statistischen Änderungen der Zahl von Photonen notwendig, die von dan Lichtvorgängen bei gleicher Energie der Reize ausgesandt werden.

Es wurde festgestellt, daß das gesamte Licht, d.h. die gesamte Energie, die von den Fotovervielfacher!-! von einem Lichtvorgang aufgenommen wird, der auf einen Reiz mit vorgegebener Energie zurückzuführen ist, abhängig ist von der Koordinatenlage des Lichtvorganges innerhalb des Kristalles. Aus diesem Grunde muß das Energiefenster des SCA breit genug sein, um Energieänderung Rechnung zu tragen, die darauf zurückzuführen sind, daß die Stärke des von der Fotovervielfächeranordnung empfangenen Lichtes abhängig ist von der räumlichen Anordnung der LichtvorgSnge im Kristall. Wegen der FenstergrJ ße werden auch Streu-Strahlungs-Reize, deren Energie .Inrorhaib das Fensters liegt, durch die Signalverarbaiiursgsonordr.ürig wie

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solche Strahlungsreize behandelt, die direkt von dem zu untersuchenden Organ stammen. Kein Aufwand in der Modifizierung bzw. Ausbildung der LichtUbertragungsmittel oder für die Korrektur der einzelnen /«jsgangssignale basierend auf der räumlichen Lage das Lichtvorganges kann eine Korrektur bzw. eine Kompensation für Lichtvorgänge schaffen, die von einer Streustrahlung herrühren und als Lichtvorgänge einer direkten Strahlung betrachtet werden. Dieses Problem ist sehr kompliziert und insbesondere auch deswegen, weil sich die Art bzw. Natur des Streuphänomens von Patient zu Patient und auch von Organ zu Organ ändert.

Die Abhängigkeit der von den Fotovervielfachern empfangene bzw. aufgenommene Energie von der Koordinatenlage ist in Fig. 1 dargestellt» Der Lichtvorgang 17A tritt zentral bezüglich der Fotokathode 14 der Fotovervielfacherröhre 12A innerhalb der volumetrischen Abbildung der Fotokathode auf demKristall auf, so daß das gesamte Licht innerhalb des konischen Winkelkegels oC auf die Fotokathode auftritt. Das Licht innerhalb des ringförmigen räumlichen Winkelkegels β trifft auf einen Ringabschnitt 18 zwischen benachbarten Fotovervielfacherröhren auf und dieses Licht wird in den Kristall zurückreflektiert und dort absorbiert. Reflektiertes Licht wird durch die anderen Fotovervielfacherröhren, die entfernt von dem Lichtvorgang angeordnet sind, empfangen, wodurch die Wirksamkeit deren Ausgangssignale im Hinblick auf die Genauigkeit der Auswertung reduziert wird.

Der Lichtvorgang 178 tritt in etwa zwischen zwei benachbarten Fotover- ' vielfachern auf, wobei das gesamte Licht innerhalb des konischen räum- ι liehen Winkels bzw. innerhalb des Kegels T auf den Bereich des Kristalls zwischen zwei benachbarten Fotovervielfacherröhren auftritt und geht aus diesem Grunde für genaue Auswertergebnisse verloren. Es ist offensichtlich, daß optische Grenzen in jeder Anordnung der Fotovervielfacher sowie in Diskontinuitäten vorhanden sind. Außerdem liegen Ungleichförmig-

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keiter. ir derer lichteirpfIrclic^en Oberfl, äche- vor, wobei alle diese Faktoren zu der räumlichen Abhängigkeit der Empfindlichkeit bezi-'gl. cf* der Anzchl vor, Photoner, beitrcge-, die durch die Fctovervieifacheicriord- -iung bei eine¹?¹ Lichtvcrgang mit vorgegebener E.crgic aufge· o^rce;; werJe .

Wenn eine große Anzahl (":%) von Strohlungsreiren mit vorgegebener Energie E auf den Kristall bei A auftreffer. (Fig. 2), wobei der Pun'it A in der optischer. Achse der Fctovervielfacherro'hre 12A liegt, und wenn dos Ausgangs signal dieses Fotovervielfacher integriert wird, urr ein MaB für die Energie jedes Lichtvorganges zu erhalten, der durch den Reiz erzeugt wurde, so würde sich herausstellen, daß die kumulative bzw. additive Verteilung von Lichtvorgänger eine Funktion der Energie ist. Die Spitze dieser Verteilung brw. Verteilungskurve würde dann nahe der festen Energie E liegen. Die Wahrscheinlichkeitsdichte d\'/dE würde einen Verlauf aufweisen, wie er durch die mit einer Spitze versehene Kurve 20 der Fig. 3 dargestellt ist, welche symmetrisch zu E angeordnet ist. Grob gesprochen, bestimmt die Ordinate dN/dE der Kurve bei jeder Energie E die Wahrscheinlichkeit, daß ein Lichtvorgar.g mit dieser Eneigie auftritt.

Wenn nun die gleichen Berechnungen bzw. Vorgänge für andere Punkte durchgeführt werden, die räumlich gegenüber dem Punkt A versetzt sind, beispielsweise für die Punkte B und C in dem ringförmigen Bereich des Kristalls, der die Fotovervielfacherröhre 12A umgibt, so wird eine andere Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung erhalten. Allgemein gesprochen wird jede dieser Kurven ein Maximum aufweisen, das niedriger liegt als die Energie E . Die Kurven 21 und 22 zeigen zwei weitere typische Verteilungen. Bei der Kurve 22 ist das Maximum gegenüber dem Maximum der Kurve 20 verschoben, wobei diese Verschiebung durch eine Energie W bestimmt ist, und wobei die Kurve 22 auf Reizen basiert, die in einem bestimmten Abstand und in einem bestimmten Winkel bzw. Azimuth vom

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sz

Punkt A auftreten.

Dia Kurve 21 gibt ei.-ie Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung wieder, die zwischen den Kurver 20 und 21 liegt. Eine derartige Kurve würde normalerweise erhalten weraei von einer Strahlung, die auf den Kristallarnipunkt xy (d.h. an der Stelle B) auftritt. Das Maximum der Kurve 21 ist gegenüber dem der Kurve 20 um die Energie W.. verschöbe-.

Die symmetrische.¹. Kurven 20, 21 und 22 können mit Hilfe einer Meßmethode ermittelt »'erden, die ein Gerät benutzt, wie es beispielsweise im US-Patent 3 745 345 beschrieben ist. Bei diesem Pate-t wird eine mit einer Öffnung versehene Maske in unmittelbarer Nähe des Kristalles zur Lokalisierung des Einfalls eines Strahlungsreizes auf den Kristall angeordnet. Da die Koordinaten jeder Öffnung bekannt sind, können die errechneten Koordinaten der Lichtvorgänge verglichen werden mit den tatsächlichen Koordinaten und es kann daher eine Korrekturliste aufgestellt werden, um auf diese Weise eine Kompensation für die nichtlineare räumliche Anzeige der Kamera zu erhalten. Auf ähnliche Weise können die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen an verschiedenen Punkten des Kristalls erhalte.·: werde.,, und zwar dadurch, daß ein Viel-Kanal-Analysator verwendet wird, d.h. ein Analysator, der die Lichtvorgänge nach ihrer Energie auswählt. Aus diesen Daten kann dann der Wert VL. für jeden Anordnungspunkt am Kristall ermittelt werden und ebenso auch

der Maximalwert W .
m

Das Energie fenster eines der Signalverarbeitungseinrichtung zugeordneten SCA für die Gamma-Kamora würde somit eine Breite von W + Δ E/ was in etwa 20-25 % von E entspricht, aufweisen, um den Lichtvorgängen Rechnung zu tragen, die du allen möglicher· Koordinatenlage.i im Kristall auftreten. Die Folgern >ger> eines dernrt großen Energidfensters stellen sich bei Berücksichtigung des Einflusses der während der tatsächlichen Verwendung

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auftretenden Compton-Produkte auf die Wahrschei.niichkei+sdichteverteilung unterschiedlich von der Verwendung der Gamma-Kamera im kalibrierten bzw. im geeichten Zustand odeijaber unter Meßbedingurger. dar. Tn Fig. 3 zeiger. die Verlängerungen 20A₇ 21A und 22A der Kurven 20, 21 und 22 de- Ξί-fluß der Streustrahlungsreize. Wenn daher die ai einen Fotovervielfacher gelieferte Energie den Wert E- = E - W +AE hätte, d.h. am unterer; Ende des Fensters läge, würde sir Lichtvorgang, der der. Fotovervielfacher veranlaßt, Energie aufzunehmen, als ein gültiger Vorgang betrachtet ur;d er würde zu dem vor. der Kamera erzeugten Bild bzw. zu der vor der Kamera erzeugten Darstellung einen Beitrag iisfsrn. Unabhärgig davo-, wo der Lichtvorgang auftrat, würde dieser als gültig von der Sigralverarbeitu^gseLirichtung angesehen werden.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß eine relativ geringe Wahrscheinlichkeit besteht, daß ein Energies ig r.ai E₁ aufgrund ei^es Lichtvorga.-^es am Punkt A erhalten wird (Fig. 2). Diose '.«ahrschei.-.lichkeit ist am ?un!<t -3 Ip Fig. 3 angezeigt. Die höchste Wahrscheinlichkeit, die air °unkt 24 angezeigt ist, besteht darin, daß der Lichtvorgang am Punkt C austritt. Wird allerdings angenommen, daß der Koordi-ate."berech-'u.-ⁱgskreis der Signalverarbeitungsei.irichtung der Kamera festgestellt hat, daß e:.-Ereignis bzw. ein Vorgang mit der Energie E₁ τη '-urkt A ausgetreten ist. I¹ diesem Fall besteht eine größere Vi'ahrscheinlichkei⁴:, doS :ias Ereignis das Ergebnis einer Streustrahiungsreiru-g is*: als das F.rgeb-<is ^i-er Direkt-Strahlu-.gsreizu-g (vgl. Punkts 25 >\rd °3 ^; - Fig. "■). M-1 ardart.; Worte-, es besteht eine V/ahrschei.:iich^!;<iil, -aß Jas Ereignis .icht :- das SiId mit aufgenommen werds-- sollte.

FihLei -JiT Jbe.i geia^it^-- rt '■:;■:■"· «ti - <=,1'ψ^: -[■-.:*: bzv. was; tuch rjduz^;iärt w:--de-_r '- -.d zwar -aciurch, ^a3 zl~ L : :^K-vorgar-g -.τ -"r-· Ί'-Ί t ^:3¹:- " ^l erhält, d.h. daß >?·. Vorga g ^u: Oi..; alo Zi3<.b-I.s ---Ie: .iiiokte- -:t"uH-

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BAD ORiGiNAl.

die Energie des von den Fotornuitipliem gemessenen Ereignisses innerhalb des Energiefensters liegt, und zwar ir. funktioneller Abhängigkeit von de:; Koordinaten des Ereignisses. Wenn beispielsweise der die Koordinaten berechnende Kreis anzeigt, daß ein Ereignis am Punkt A (Fig. 2) aufgetreter, ist, so muß die gemessene Energie des Ereignisses, die im folgenden mit E bezeichnet wird, der folgenden Bedingung genügen; π

E₀ - (ΛΕ) / 2ί. E_n ί- E₀ + ( Λ E) / 2. Falls E_n den Wert E₁ besitzt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, d.h. eine Energie besitzt, für die die Wahrscheinlichkeit besteht, daß ein Ereignis an der Stelle A von einer Streustrahlungsanregung her resultiert, so wird dieses Ereignis eingestuft als ein solches, welches aller Wahrscheinlichkeit nach nicht durch el'.e Direkt-Strahiungsonregung erzeugt bzw. verursacht wurde.

Wenn andererseits E eines Lichtvorganges einen Wert E. aufweist und die berechneten Koordinaten dieses Ereignis der Position C (Fig. 2) zuordnen, würde dieses Ereignis gültig gemacht, da E die Bedingung erfüllen würde: E - W -(^ E/2) ~ E '= E - W + ( - E) / 2.

om^N/ η ο m * '

Auf diese Weise kann die Gültigkeitsaussage einer Koordinatenberechnung Ereignis für Ereignis ausgeführt werden unter Verwendung der Wahrschein-

Meß- bzw. lichkeitsdichteverteilung, die durch den oben beschriebenen/Eichprozeß

erhalten wird.

Fig. 4 zeigt eine Signalverarbeitungseinrichtung 300 entsprechend der vorliegenden Erfindung für die Verwendung bei einer Strahlungsabbildungseinrichtung in Form einer üblichen Anger-Gamma-Kamera 301. Die Einrichtung 300 besitzt einen Koordinatenberechnungsschaltkreis 302 zur Berechnung der Koordinaten von Lichtvorgängen aufgrund der von der Kamera 301 gelieferten Ausgangssignale. Ein solcher Koordinatenberechnungsschaltkreis kann jede bekannte Form aufweisen. Die Einrichtung 300 besitzt weiterhin einen Breitband-Ein-Kanal-Analysator 303, welchem die Summe aller Ausgangssignale der Fotovervielfacher der Kamera 301, d.h.

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E zugeführt wird, Das Fenster des Einkanal-Analysators (SCA) 303 ist entsprechend den Eichergebnissen festgelegt und reicht von E-W-(A E) / 2 bis E + ( Δ E) / 2 und weist somit eine Fensteröffnung von W +^E auf. Wenn E durch dieses Fenster in den SCA 303 gelangt, so verwendet der Schaltkreis 302 die Energie eines Lichtvorganges, um die normalisierten Koordinaten x, y des Ereignisses zu errechnen. Sowohl E des Ereignisses als auch die Koordinaten dieses Ereignisses werden einem Kompensations-Ein-Kanalsystem 304 zugeführt, welches dann festlegt, ob E der folgenden Bedingung Rechnung trögt:

(1) E₀ - W - (Δ E) /2 < E_n < E₀ - W.. + (Δ E) / 2

Hierbei wird in Erinnerung gerufen, daß W.. ein Parameter ist, der einem Ereignis bei x, y zugeordnet ist und der beim Eichvorgang erhalten wurde. Es versteht sich, daß W.. einen durch Interpolation gewonnenen Wert für solche Werte von x, y darstellt, die nicht den beim Eichvorgang erhaltenen bzw. verwendeten Werten entsprechen.

In Fig. 5 ist mit 304a eine Ausführungsform eines Kompensations-Einzel-Kanalsystems entsprechend der vorliegenden Erfindung bezeichnet. Das System 304a weist einen Digitalspeicher 403 auf, welcher den Wert W.. für jeden Eichpunkt des Kristalles enthält. Eine digitie Recheneinheit 404 erhält die errechneten Koordinaten x, y vom Schaltkreis 302 und entnimmt dem Speicher 403 genügend Informationen, um den Wert W.. für die errechneten Koordinaten festzulegen.

Der Recheneinheit 404 wird weiterhin von einem Analog-Digital-Wandler 402 ein die Energie E repräsentierendes digitales Signal zugeführt, welches zunächst bei 401 verstärkt wird, bevor es dem Analog-Digital-Wandler zugeführt wird. Aufgrund von E des Lichtvorganges sowie aufgrund von W.. der Koordinaten x, y bestimmt dann die Recheneinheit 404^

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ob die obige Ungleichheitsbedingung (i) erfüllt ist. Falls dies dar Fall ist erzeugt die Recheneinheit 404 ein Gültigkeitssignal an der Leitung 405, wobei dieses Signal dazu verwendet wird, um die mit der Einrichtung 300 verbundene Auswertvorrichtung 305 in Tätigkeit zu setzen. Diese Auswertvorrichtung kann beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre sein, wobei die Leitung 405 z.B. dazu verwendet wird, um den Elektronenstrahl aufzutasten. Die Auswerfvorrichtung 305 kann aber auch eine Speichereinrichtung sein, wobei das gültigmachende Signal in der Leitung 405 dazu benutzt wird, um die Übertragung der Koordinaten aus dem Schaltkreis 302 in dnn Speicher zu ermöglichen.

Fig. 6 zeigt eine zweite AusfUhrungsform 304R des Systems 304. Bei dieser AüsfühiU-igsform enthält der Speicher 504 die Korrekturfaktoren als eine :

Funktion von x, y. Jeder Korrektorfaktor wandelt dann, wenn er auf E j angewandt wird E in E * um. Die Korrektur kann entweder durch einen Faktor erfolgen, der zu · E hi.izuaddiert wird oder durch einen Faktor mit dem E multipliziert wird. Wenn beispielsweise ein weiterer Korrektutvorga.ig vorgesehen wird,, ist der Korrekturfaktor für ein Ereignis bei j x, y, W.. und dieser Faktor wird einem Digital-Analog-Wandler 503 . zugeführt und E in dem Addierer 501 hinzuaddiert. Das Ausgangssignal ! des Addierers 501 wird dann dem SCA 502 zugeführt.wenn dos Energiefenste^r so festgelegt ist, daß es Signale im Bereich zwischen E - (Δ E) /2 ' bis E + (Δ E) / 2 hi.ndurchläßt. Nur wenn E den für die Koordinaten | des Ereignisses geeigneten Wert aufweist, wie dies in Fig. 3 festgelegt . wurde, wird der SCA 502 ein Gültigkeitssignal an die Leitung 505 anlegen^

Obwohl die Ausführungsformen 304A und 304B analog und Digital-Hybrit-Systeme zeigen ist 'es offensichtlich, daß die Ausführungen auch völlig in der Digital oder aber in der Analogtechnik ausgebildet sein könnten.

Die Vorteile und verbesserten Ergebnisse, die von der Einrichtung gemäß

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der Erfindung geliefert werden, sind aus der vorausgehenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich. Verschiedene Änderungen und Abwandlungen könren vorgenommen werden, ohne daß dadurch die Lehre sowie der Umfang der Erfindung verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Strahiungsabbildüngseinrichtung mit einem Scintillationskristall, der auf Strahlungsreize zur Erzeugung von Lichtvorgängen an räumlichen Stellen anspricht, an denen die Reize mit dem Kristall zusammenwirken, mit einer Vielzahl von Fotadetektoren, die in einer vorbestimmten Gruppierung bzw« Anordnung in bezug auf den Kristall zur Betrachtung von Lichtvorgängen im Kristall angeordnet sind und Ausgangssignale in Abhängigkeit hiervon erzeugen, mit einer Signalverarbeitungseinrichtung, die auf die Ausgangssignale anspricht, um ein Energiesignal E zu erzeugen, das die gesamte Energie des die Ausgangssignale erzeugenden Lichtvorganges widerspiegelt, und mit einer Koordinatenberechnungsschaltung, die auf die beim Auftreten eines LichtVorganges erzeugten Ausgangssignale zur Berechnung der Raumkoordinaten anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinrichtung Mittel (303, 304) aufweist^ die die berechneten Koordinaten (x, y) eines Lichtvorganges nur dann gültig machen,! wenn E innerhalb eines Energiefensters liegt, das funktionell auf j die Koordinaten (x, y) des Lichtvorganges gezogen ist»

2. Einrichtung nach /jispruch ΐ, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur GUltigmachung einen Einkanal-Analysator (303) aufweisen, der auf E anspricht, um die Koordinatenberechnungsschaltung (302) in der Weise zu steuern, daB die Koordinaten (x, y) des Lichtvorganges aufgrund der Ausgangssignale der Fotodetektoren (12) nur dann berechnet werden, wenn E innerhalb eines relativ breiten, vorbestimmten Energiefensters liegt, und daß die Mittel zur GUltigmachung weiterhin ein Kompensations-Einkanal-System besitzen, welches auf E sowie auf die von der Koordinatenberechnungsschaltung (302) berechneten Koordinaten (x, y) anspricht, um ein Gültigkeitssignal nur dann zu erzeugen, wenn

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E innerhalb eines Energiefensters liegt, das funktionell auf die Koordinaten (x, y) des Lichtvorganges bezogen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Komper.-sations-Einkanal-System (304-, 304A, 304B) eine Speichervorrichtung zur Speicherung der funktionelien Abhängigkeit des Energiefensters von der Position bzw« den Koordiraten (x, y) des Lichtvorganges aufweist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das " Kompensations-Einkanal-System eine Einrichtung aufweist, die aufgrund der Berechnung der Koordinaten (x, y) des Lichtvorganges aus einem Speicher (403) die Daten eines zugehörigen Energiefensters entnimmt, sowie eine Einrichtung (404), die aufgrund des betreffenden Energiefensters ein Gültigkeitssignal nur dann erzeugt, wenn E innerhalb dieses speziellen Energiefensters liegt.

5. Strahlungsabbildungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensations-Einkanal-System eine Speichereinrichtung bzw. einen Speicher (504) zur Speicherung von koordinatenobhängigen KompensationsFaktoren aufweist sowie Mittel, um in Abhängigkeit vors den berechneten Koordinaten eines Lichtvorganges dem Speicher (405) die von den Koordinaten des Lichtvorganges abhängigen KompensationsfGktoren zu entnehmen, und daß Mittel (5OT) vorgesehen sind, um E mit einem Kompensationsfaktor zu beaufschlagen, um ein korrigiertes Energiesignal E zu erzeugen, und daß ein Einkonal-Änalyeator vorgesehen ist, der ein vorgegebenes Energiefenster aufweist, welches E* entspricht, um ein Gültigkeitssignai nur dann zu erzeugen, wenn E' innerhalb des vorgewählten Energiefensters des Einkanal-Analysators liegt.

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