EP1166149A1 - Scanverfahren und scanner zur erfassung einer von einem messobjekt ausgehenden strahlung - Google Patents

Scanverfahren und scanner zur erfassung einer von einem messobjekt ausgehenden strahlung

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Publication number
EP1166149A1
EP1166149A1 EP00926696A EP00926696A EP1166149A1 EP 1166149 A1 EP1166149 A1 EP 1166149A1 EP 00926696 A EP00926696 A EP 00926696A EP 00926696 A EP00926696 A EP 00926696A EP 1166149 A1 EP1166149 A1 EP 1166149A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
scanner
radiation
sensor
measurement object
relative movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00926696A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Sonnenberg
Nicole Bussmann
Ralf Engels
Richard Reinartz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Forschungszentrum Juelich GmbH
Original Assignee
Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Forschungszentrum Juelich GmbH filed Critical Forschungszentrum Juelich GmbH
Publication of EP1166149A1 publication Critical patent/EP1166149A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation

Definitions

  • the invention relates to a scanner for detecting radiation and a method in which such a scanner is used.
  • a two-dimensional scanner for acquiring gamma quanta is known.
  • the two-dimensional scanner described therein has a detector which A defined arrangement of photomultipliers based on the Anger principle, scintillation crystals and a collimator with boreholes comprises two-dimensional images which contain both location and energy information of the registered 5 gamma quanta with the help of imaging methods, scintograms are created which are supposed to lead to quantitative statements about the examination object.
  • a disadvantage of the measuring device described is that not only the actual radiation that passes through the boreholes of the collimator is detected by the scintillator, but also the so-called septa-penetrated radiation. This is understood as the radiation that penetrates the septa (usually lead) and then reaches the scintillator and is also detected. This from outside the boreholes on the Radiation impinging on the scintillator falsifies the measurement signal with regard to the spatial and energy resolution.
  • Scan local intervals and thus also provide a two-dimensional resolution of the location and energy of the radiation emitted by the measurement object.
  • a disadvantage of this method is the long measuring times that are caused by the scanning.
  • the object of the invention is to provide a scanner for detecting radiation, in particular radioactive radiation, in which a high spatial resolution is achieved within a short measuring time, and to provide a method for operating such a scanner.
  • the scanner according to the invention for detecting radiation comprises at least one sensor which resolves the position in the idle state and which detects the radiation, and means for generating a relative movement between the scanner and the measurement object.
  • a sensor can have a plurality of measuring points or detection areas which are spatially separated from one another.
  • Radioactive radiation arises from the spontaneous decay of unstable atomic nuclei. In this nuclear reaction
  • Radiation and / or particles free for example the high-energy ⁇ or ⁇ particles or gamma quanta.
  • unstable atoms which emit radioactive rays include 238 uranium, 239 plutonium or 131 iodine.
  • the sophisticated spatially resolving sensor detects the radiation, in particular radioactive radiation, in a spatially resolved manner.
  • a suitable sensor is, for example, a semiconductor sensor in which electrons are excited by radiation, and the resulting current that results is a measure of the radiation.
  • a particularly advantageous sensor for the detection of radioactive radiation can consist, for example, of a spatially resolving photomultiplier and a scintillator. Such a sensor arrangement can advantageously detect both the intensity of the radioactive radiation and the type of radiation distinguish, for example ⁇ or ⁇ particles.
  • a spatially resolving sensor not only measures the total radioactive radiation impinging on the sensor. Such a sensor is capable of locally assigning the radiation impinging on the sensor in a two-dimensional dimension to different areas predetermined by the resolution of the sensor. The spatial resolution is a measure of how much distinguishable individual measuring ranges are available per measuring surface of the sensor.
  • the spatial resolution in the idle state is regularly 8 mm (double spacing).
  • the spatial resolution in the quiescent state depends, for example, on the specific one
  • the scanner according to the claims also has means for generating a relative movement between the scanner and the measurement object.
  • a relative movement can be brought about on the one hand by the fact that the means according to the claims move the scanner while the measurement object is stationary, or else that the means move the measurement object while the scanner is stationary.
  • the means can also move both the scanner and the measurement object in such a way that there is a relative movement between them.
  • a means which can generate a relative movement between a scanner and a measurement object comprises, for example, a stepper motor or a controllable rotating disk which is coupled to the scanner and / or the measurement object.
  • the means for generating a relative movement between the scanner and the measurement object cause that during the measurement process other parts of the radiation emanating from the measurement object can be detected by the scanner than in the idle state.
  • the radiation emanating from the measurement object falls as a projection onto the measurement surface of the sensor aligned with the measurement object (projection plane).
  • the measuring surface of the sensor is the radiation-sensitive surface of the sensor.
  • the sophisticated scanner therefore advantageously combines the advantages of the sensitive spatial resolution of the radiation to be detected with short measuring times.
  • An advantageous embodiment of the scanner according to the invention has means for generating a relative movement between the scanner and the measurement object in such a way that this relative movement is a defined movement.
  • a relative movement means that the exact position (measuring position) or the relative position between the scanner and the measurement object are known at any point in time when the measured value is recorded.
  • each recorded measurement signal can be assigned to a specific position or a relative position between the scanner and the measurement object.
  • a defined 1 or 2-dimensional movement is possible, for example, using a controllable stepper motor or a programmable rotating disc.
  • a further advantageous embodiment of the scanner as claimed has at least one collimator.
  • the use of a collimator enables an improved spatial resolution of the incident radiation.
  • a collimator is a device that only allows incident radiation to pass in a limited area.
  • a simple example of a collimator is an aperture, a gap or a narrow cylindrical tube, which typically have a radiation-impermeable enclosure or walls or septa.
  • a suitable collimator for improving the spatial resolution is, for example, a plate with several boreholes, the plate itself consisting of a material which does not transmit the radiation to be detected.
  • a collimator is arranged in front of a scintillator that is connected to a spatially resolving photomultiplier, conclusions can be drawn regarding the trajectory or the origin of the detected one Radiation are drawn. An improvement in the spatial resolution of the detected radiation is thus possible.
  • the following problems arise when using a collimator. If the permeable areas are only separated by thin walls, the measurement signals are distorted by interference radiation penetrating through the walls. If the walls are chosen thicker in order to exclude this interference radiation, the spatial resolution deteriorates, since in the area of the walls the incident radiation cannot contribute to a usable signal (so-called "dead areas").
  • the scanner according to the invention now advantageously combines unadulterated measurement results (through the Use of suitably thick walls) with a good spatial resolution (due to the relative movement in the projection plane, which bridges the "dead areas”) and also enables short measuring times.
  • a scintillator is a fluorescent phosphor that generates a flash of light when it encounters high-energy particles (e.g. gamma quanta).
  • Typical scintillators are ZnS, anthracene or liquid toluene.
  • a particularly good scintillator for gamma quanta is, for example, a single crystal (scintillation crystal) made of NaJ activated with thallium, while for high-energy ponds e.g.
  • a photomultiplier is a device in which the incident optical radiation is converted into an electrical signal and electronically multiplied.
  • a sensor arrangement with at least one photomultiplier and at least one scintillator regularly has a particularly good spatial resolution for the detection of radioactive radiation in particular and is also easy to handle.
  • a particularly suitable embodiment of the scanner has an encapsulated scintillator. This is to be understood to mean that the scintillator is protected against scattered radiation within the scintillator by a two-dimensional enclosure, for example by a lead jacket of a collimator. tillators ("Crosstalk”) is shielded. This can improve the spatial resolution of the scanner.
  • Claim 7 For a high light yield and a good energy resolution of the incident radiation, a single, continuous scintillation crystal is advantageously used in the scanner. This embodiment minimizes the light losses caused by reflection on the crystal walls of the scintillator. You get a better energy resolution, which at the same time enables the more effective use of an energy discriminator, which among other things. serves to eliminate interference.
  • the claimed method for operating a scanner uses a scanner according to claim 1 or according to a claim related thereto.
  • the scanner is aligned with the measurement object so that the radiation emanating from the measurement object can be detected by the scanner.
  • the generated relative movement between scanner and measurement object is in particular a defined movement and small compared to the 2-dimensional measuring surface of the sensor.
  • Defined movement means that the exact position or the relative position between the scanner and the measurement object is known at any time during the measurement. As a result, each recorded measurement signal can be assigned to a specific position or a relative position between the scanner and the measurement object.
  • a defined movement is possible, for example, using a controllable stepper motor or a programmable rotating disk.
  • the relative movement should be small compared to the dimensions of the measurement object. On the one hand, this means that the scanner does not move so far from the measurement object that it can no longer detect the radiation emanating from the measurement object.
  • the relative movement should also not be such that the scanner covers distances that are larger than the 2-dimensional measuring area of the sensor, as is customary, for example, when using linear scanners.
  • Small relative movements generally only require a short period of time between the individual measuring positions and thus accelerate the entire measuring process. Small relative movements are also sufficient to increase the spatial resolution of the method.
  • the part of the incident radiation that cannot be detected by the sensor in the quiescent state is accessible to detection by a slight relative movement.
  • Means are advantageously available which are able to provide a spatially resolved representation of the radiation emanating from the measurement object from the radiation detected by the scanner in connection with the respective measurement position. This can be done in particular by suitable measurement data acquisition and evaluation.
  • the method according to the claims is thus able to detect the radiation emanating from a measurement object in a spatially resolved manner and in a short measurement time.
  • a spatially resolved representation of the radioactive radiation emanating from the measurement object is possible.
  • relative movements are generated which are smaller than the spatial resolution of the stationary sensor.
  • Such relative movements gen cause that the sensitivity to a stationary arrangement scanner-test object is increased.
  • a further advantageous embodiment of the method generates relative movements that are greater than one eighth of the spatial resolution of the stationary sensor, in particular equal to a quarter of the spatial resolution.
  • Very small relative movements, in particular relative movements that are less than one eighth of the spatial resolution of the stationary sensor usually only result in a slight improvement in the sensitivity of the measuring method.
  • An advantageous combination results in the case of small relative movements which, while already contributing considerably to improving the measuring sensitivity, still enable short measuring times.
  • the length of these advantageous relative movements is in particular in the region of a quarter of the spatial resolution of the stationary sensor.
  • This method thus combines the advantages of the very good spatial resolution with a further shortened measuring time.
  • Fig. 1 Bismuth Germanat (BGO) scintillation crystals in a lead collimator
  • FIG. 1 projected positions between the thyroid and scanner with indicated collimator
  • FIG. 1 shows the use of cuboidal scintillation crystals (2x2x10 mm BGO scintillation crystals) in a corresponding lead hole matrix (10 mm thick). This arrangement eliminates the scattered radiation between the individual scintillation crystals
  • the measuring principle becomes clear using the example of four discrete measuring positions.
  • planar spatial distributions of particles emitted by the measurement object are recorded during a specific measurement time.
  • the different measuring positions are achieved by a defined relative movement in the projection plane.
  • the measuring positions are defined in such a way that the "dead areas" caused by the lead septa are filled out.
  • a suitable software is then used to calculate an overall image from the individual planar images.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scanner zur Erfassung von Strahlung, insbesondere radioaktiver Strahlung, welcher eine sehr gute Ortsauflösung aufweist und kurze Messzeiten ermöglicht. Dieser Scanner kann vorteilhaft in der Nuklearmedizin, z.B. bei der Jod-131-therapiebegleitenden Schilddrüsen-Diagnostik eingesetzt werden.

Description

B e s c h r e i b un g
SCANVERFAHREN UND SCANNER ZUR ERFASSUNG EINER VON EINEM MESSEOBJEKT AUSGEHENDEN STRAHLUNG
Die Erfindung betrifft einen Scanner zur Erfassung von Strahlung sowie ein Verfahren, bei dem ein solcher Scanner eingesetzt wird.
5 Aus R. Wolf, „Handbuch der medizinischen Radiologie" , Nuklearmedizin, Teil 1A, A, Springer Verlag, 1980, ist ein zweidimensionaler Scanner zur Erfassung von Gam- maquanten bekannt. Der darin beschriebene zweidimensio- nale Scanner weist einen Detektor auf, der eine defi- 0 nierte Anordnung von Photomultipliern nach dem Anger- Prinzip, Szintillationskristalle und einen Kollimator mit Bohrlöchern umfaßt. Mit Hilfe dieses Detektors werden zweidimensionale Aufnahmen gefertigt, die sowohl Orts-, als auch Energieinformationen der registrierten 5 Gammaquanten beinhalten. Aus den zweidimensionalen Aufnahmen werden mit Hilfe bildgebender Verfahren Szinti- gramme erstellt, die zu quantitativen Aussagen über das Untersuchungsobjekt führen sollen.
0 Nachteilig bei der beschriebenen Meßvorrichtung ist, daß nicht nur die eigentliche Strahlung, die die Bohrlöcher des Kollimators passiert, von dem Szintillator detektiert wird, sondern auch die sogenannte septenpe- netrierte Strahlung. Darunter versteht man die Strah- 5 lung, die die Septen (in der Regel Blei) durchdringt und dann den Szintillator erreicht und ebenfalls detektiert wird. Diese von außerhalb der Bohrlöcher auf den Szintillator auftreffende Strahlung verfälscht das Meßsignal bezüglich der Orts- und Energieauflösung.
Ebenfalls aus R. Wolf, „Handbuch der medizinischen Ra- diologie" , Nuklearmedizin, Teil 1A, A, Springer Verlag, 1980, ist bekannt, einen Linearscanner einzusetzen, dessen einziges Bohrloch im Kollimator von dicken Sep- ten umgeben ist, wodurch die septenpenetrierte Strahlung weitgehend unterdrückt werden kann. Dieser Linear- Scanner kann ein Meßobjekt in definierten Zeit- und
Ortsintervallen abscannen und so ebenfalls eine zweidi- mensionale Orts- und Energieauflösung der vom Meßobjekt ausgehenden Strahlung liefern. Nachteilig bei diesem Verfahren sind jedoch die langen Meßzeiten, die durch das Abscannen hervorgerufen werden.
Ferner ist in J.C.W. Crawly, N. Veall; Medical Radioisotope Scintigraphy, Vol. 1 (1973) 105, ein Multikri- stall-Scanner aus mehreren aneinandergereihten, nur schwach absorbierenden NaJ (Tl) -Kristallen beschrieben. Dieser weist jedoch nachteilig eine schlechte Ortsauflösung aufgrund der Comptonereignisse in der Kristallanordnung („Crosstalk" ) auf, insbesondere bei energiereicher Strahlung größer 200 keV.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Scanner zur Erfassung von Strahlung, insbesondere radioaktiver Strahlung zu schaffen, bei dem eine hohe Ortsauflösung innerhalb einer kurzen Meßzeit erreicht wird, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Scanners bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Scanner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren ge- maß Nebenanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweils rückbezogenen Ansprüchen.
Anspruch 1 Der erfindungsgemäße Scanner zur Erfassung von Strahlung, insbesondere radioaktiver Strahlung, umfaßt wenigstens einen im Ruhezustand ortsauflösenden Sensor, der die Strahlung detektiert, sowie Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Scanner und Meßob- jekt. Ein solcher Sensor kann eine Mehrzahl an Meßstellen bzw. Detektionsbereiche aufweisen, die räumlich voneinander getrennt sind.
Radioaktive Strahlung entsteht beim spontanen Zerfall instabiler Atomkerne. Bei dieser Kernreaktion wird
Strahlung und/oder Teilchen frei, beispielsweise die energiereichen α- oder ß-Teilchen oder auch Gammaquan- ten. Beispiele für instabilen Atome, die radioaktive Strahlen aussenden, sind unter anderem 238Uran, 239Plutonium oder 131Jod.
Der anspruchsgemäße ortsauflösende Sensor detektiert ortsaufgelöst die Strahlung, insbesondere radioaktive Strahlung. Ein geeigneter Sensor ist zum Beispiel ein Halbleitersensor, bei dem Elektronen durch Strahlung angeregt werden, und ein dadurch entstehender resultierender Strom ein Maß für die Strahlung ist.
Ein besonders vorteilhafter Sensor für die Detektion von radioaktiver Strahlung kann beispielsweise aus einem ortsauflösenden Photomultiplier und einem Szintillator bestehen. Eine solche Sensoranordnung kann vorteilhaft sowohl die Intensität der radioaktiven Strahlung detektieren, als auch die Art der Strahlung unterscheiden, z.B. α- oder ß-Teilchen. Ein ortsauflösender Sensor mißt nicht nur die auf den Sensor auftreffende radioaktive Strahlung im Ganzen. Ein solcher Sensor ist in der Lage, die in einer zweidimensionalen Ausdehnung auf den Sensor auftreffende Strahlung lokal verschiedenen, durch die Auflösung des Sensors vorgegebenen Bereichen zuzuordnen. Die Ortsauflösung ist ein Maß dafür, wieviel unterscheidbare einzelne Meßbereiche pro Meßfläche des Sensors zur Verfügung stehen. Weist ein Scanner mehrere gleichartige Sensoren in einem regelmäßigen Gitterabstand von z.B. 4 mm auf, so ergibt sich die Ortsauflösung in ruhendem Zustand regelmäßig zu 8 mm (doppelter Abstand) . Bei Verwendung eines ortsauflösenden Photomultipliers hängt die Ortsauflösung in ruhendem Zustand beispielsweise von der spezifischen
(intrinsischen) Ortsauflösung des Photomultipliers ab.
Der anspruchsgemäße Scanner weist ferner Mittel auf, um zwischen dem Scanner und dem Meßobjekt eine Relativbe- wegung zu erzeugen. Eine Relativbewegung kann zum einen dadurch bewirkt werden, daß die anspruchsgemäßen Mittel den Scanner bewegen, während das Meßobjekt ortsfest ist, oder aber auch dadurch, daß die Mittel das Meßobjekt bewegen, während der Scanner ortsfest ist. Die Mittel können aber auch sowohl den Scanner als auch das Meßobjekt derart bewegen, daß sich zwischen ihnen eine Relativbewegung ergibt. Ein Mittel, welches zwischen einem Scanner und einem Meßobjekt eine Relativbewegung erzeugen kann, umfaßt beispielsweise einen Schrittmotor oder eine steuerbare rotierende Scheibe, welche mit dem Scanner und/oder dem Meßobjekt gekoppelt sind.
Die Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Scanner und Meßobjekt bewirken, daß während des Meßvor- ganges andere Teile der vom Meßobjekt ausgehenden Strahlung vom Scanner detektiert werden können, als im Ruhezustand. Dabei fällt die vom Meßobjekt ausgehende Strahlung als Projektion auf die auf das Meßobjekt aus- gerichtete Meßfläche der Sensors (Projektionsebene) . Die Meßfläche des Sensors ist die strahlungssensitive Fläche des Sensors. Durch die Mittel zur Relativbewegung können die Abmessungen des Scanners auch kleiner sein, als die zu vermessende Fläche des Meßobjektes. Zudem benötigt die Relativbewegung, anders als bei einem Abscannen des Meßobjektes, nur eine kurze Meßzeit für die ortsaufgelöste Detektion.
Der anspruchsgemäße Scanner verbindet daher vorteilhaft die Vorteile der sensitiven Ortsauflösung der zu detek- tierenden Strahlung bei kurzen Meßzeiten.
Anspruch 2
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des anspruchsgemäßen Scanners weist Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Scanner und Meßobjekt derart auf, daß diese Relativbewegung eine definierte Bewegung ist. Definiert bedeutet dabei, daß zu jedem Zeitpunkt der Meßwertaufnahme die genaue Position (Meßposition) , bzw. die Relativposition zwischen Scanner und Meßobjekt bekannt sind. Dadurch kann jedes aufgezeichnete Meßsignal einer bestimmten Position, bzw. einer relativen Position zwischen Scanner und Meßobjekt zugeordnet werden. Eine definierte 1- oder 2-dimensionale Bewegung ist beispielsweise durch einen steuerbaren Schrittmotor oder eine programmierbare rotierende Scheibe möglich. Anspruch 3
Ferner ist es besonders vorteilhaft, eine Relativbewegung zu erzeugen, bei der der Abstand zwischen Scanner und Meßobjekt konstant gehalten wird, d.h. eine zweidi- mensionale Relativbewegung in der Projektionsebene, bei der Scanner bzw. Meßobjekt nur parallel gegeneinander bewegt werden. Dies bewirkt eine deutlich einfachere Auswertung des Meßsignals und verbessert auf vorteilhafte Weise die Ortsauflösung der detektierten Strah- lung.
Anspruch 4
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des anspruchsgemäßen Scanners weist wenigstens einen Kollimator auf. Der Einsatz eines Kollimators macht eine verbesserte Ortsauflösung der einfallenden Strahlung möglich. Ein Kollimator ist eine Vorrichtung, die einfallende Strahlung nur in einem örtlich begrenzten Bereich durchläßt. Ein einfaches Beispiel für einen Kollimator ist eine Blende, ein Spalt oder ein schmales zylindrisches Rohr, welche typischerweise eine strahlungsundurchlässige Einfassung bzw. Wände oder Septen aufweisen. Ein geeigneter Kollimator zur Verbesserung der Ortsauflösung ist beispielsweise auch eine Platte mit mehreren Bohrlöchern, wobei die Platte selbst aus einem Material besteht, welches die zu detektierende Strahlung nicht durchläßt. Ein typisches Material, welches je nach Schichtdicke des Materials für z.B. radioaktive Strahlen undurchlässig ist, ist Blei. Wird ein Kolli- mator beispielsweise vor einem Szintillator angeordnet, der an einen ortsauflösenden Photomultiplier angeschlossen ist, so können Rückschlüsse bezüglich der Flugbahn bzw. bezüglich des Ursprungs der detektierten Strahlung gezogen werden. Somit wird eine Verbesserung der Ortsauflösung der detektierten Strahlung möglich. Beim Einsatz eines Kollimators ergeben sich jedoch folgende Probleme. Wenn die durchlässigen Bereiche nur von dünnen Wänden getrennt sind, werden die Meßsignale von durch die Wände dringender Störstrahlung verfälscht. Werden die Wände dicker gewählt, um diese Störstrahlung auszuschließen, verschlechtert sich die Ortsauflösung, da im Bereich der Wände die auftreffende Strahlung nicht zu einem verwertbaren Signal beitragen kann (sogenannte „tote Bereiche" ) . Der erfindungsgemäße Scanner verbindet nun vorteilhaft unverfälschte Meßergebnisse (durch den Einsatz geeignet dicker Wände) mit einer guten Ortsauflösung (durch die Relativbewegung in der Projektionsebene, die die „toten Bereiche" überbrückt) und ermöglicht zudem kurze Meßzeiten.
Bei dem Einsatz einer Platte mit Bohrlöchern als Kollimator spielen zwei Effekte eine Rolle. Je breiter und tiefer die Zwischenstege zwischen den einzelnen Bohrlöchern ausgestaltet sind, desto besser ist die Abschirmung gegen von der Seite her einfallende Störstrahlung. Dies führt regelmäßig zur Verbesserung der Ortsauflösung. Andererseits trägt der Teil der einfallenden Strahlung, die auf den Bereich der Zwischenstege trifft, nicht zu einem detektierbaren Signal bei und verringert die Meßempfindlichkeit (Sensitivität) des Scanners . Durch eine variable Gestaltung der Dicke, bzw. der Tiefe der Zwischenstege kann eine solche Meßanordnung dahingehend angepaßt werden, ob für eine Messung die Ortsauflösung oder die Meßempfindlichkeit optimiert werden sollen. Eine besonders geeignete Ausführungsform des Scanner weist daher einen scheibenweise aufgebauten Kollimator auf, der eine flexible Anpassung an die Meßanforderung in besonders einfacher Art ermöglicht.
Anspruch 5 Vorteilhaft bei der Ausgestaltung des anspruchsgemäßen Scanners ist die Verwendung eines Sensors mit wenigstens einem Szintillator und wenigstens einem Photomul- tiplier . Ein Szintillator ist ein fluoreszierender Leuchtstoff, der beim Auftreffen energiereicher Teilchen (z.B. Gam- maquanten) einen Lichtblitz hervorbringt. Typische Szintillatoren sind ZnS, Anthracen oder auch das flüssige Toluol. Ein besonders guter Szintillator für Gam- maquanten ist beispielsweise ein mit Thallium aktivier- ter Einkristall (Szintillationskristall) aus NaJ während für energiereichere Teichen z.B. ein Kristall aus CsJ, Luthetium-Oxy-orthosilikat (LSO) und Bismuth-Ger- manat (BGO) besonders vorteilhaft ist. Unter Photomultiplier ist ein Gerät zu verstehen, bei dem die einfallende optische Strahlung in ein elektrisches Signal umgewandelt und elektronisch vervielfacht wird.
Eine Sensoranordnung mit wenigstens einem Photomultiplier und wenigstens einem Szintillator weist regel- mäßig eine besonders gute Ortsauflösung bei der Erfassung speziell von radioaktiver Strahlung auf und ist zudem gut handhabbar.
Anspruch 6 Eine besonders geeignete Ausführungsform des Scanners weist einen gekapselten Szintillator auf. Darunter ist zu verstehen, daß der Szintillator durch eine 2-dimen- sionale Einfassung, z.B. durch einen Bleimantel eines Kollimators, gegen Streustrahlung innerhalb des Szin- tillators („Crosstalk") abgeschirmt wird. Dadurch kann die Ortsauflösung des Scanners verbessert werden.
Anspruch 7 Für eine hohe Lichtausbeute und eine gute Energieauflösung der einfallenden Strahlung wird vorteilhaft ein einzelner, durchgehender Szintillationskristall im Scanner eingesetzt. Diese Ausführungsform minimiert die Lichtverluste, die durch Reflexion an den Kristallwän- den des Szintillators entstehen. Man erhält eine bessere Energieauflösung, die gleichzeitig den effektiveren Einsatz eines Energiediskriminators ermöglicht, der u.a. der Eliminierung von Störstrahlung dient.
Anspruch 8
Das anspruchsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Scanners setzt einen Scanner gemäß Anspruch 1 bzw. gemäß eines darauf rückbezogenen Anspruchs ein. Der Scanner wird auf das Meßobjekt ausgerichtet, so daß die vom Meßobjekt ausgehende Strahlung vom Scanner detektiert werden kann. Die erzeugte Relativbewegung zwischen Scanner und Meßobjekt ist insbesondere eine definierte Bewegung und klein gegenüber der 2-dimensionalen Meßfläche des Sensors.
Definierte Bewegung bedeutet dabei, daß zu jedem Zeitpunkt der Meßaufnahme die genaue Position, bzw. die Relativposition zwischen Scanner und Meßobjekt bekannt ist. Dadurch kann jedes aufgezeichnete Meßsignal einer bestimmten Position, bzw. einer relativen Position zwischen Scanner und Meßobjekt zugeordnet werden. Eine definierte Bewegung ist beispielsweise durch einen steuerbaren Schrittmotor oder eine programmierbare rotierende Scheibe möglich. Die Relativbewegung soll klein gegenüber den Ausmaßen des Meßobjektes sein. Das bedeutet zum einen, daß sich der Scanner nicht soweit vom Meßobjekt entfernt, daß er die vom Meßobjekt ausgehende Strahlung nicht mehr de- tektieren kann. Andererseits soll die Relativbewegung auch nicht derart sein, daß der Scanner Strecken zurücklegt, die größer als die 2-dimensionale Meßfläche des Sensors sind, wie das z.B. bei der Verwendung von Linearscannern üblich ist. Kleine Relativbewegungen be- nötigen regelmäßig nur eine geringe Zeitspanne zwischen den einzelnen Meßpositionen und beschleunigen so das gesamte Meßverfahren. Kleine Relativbewegungen reichen zudem schon aus, um die Ortsauflösung des Verfahrens zu erhöhen. Dabei wird der Teil der einfallenden Strah- lung, der vom Sensor im ruhenden Zustand nicht detektiert werden kann, durch eine geringe Relativbewegung einer Detektion zugänglich.
Vorteilhaft sind Mittel vorhanden, die aus der vom Scanner erfaßten Strahlung in Verbindung mit der jewei- ligen Meßposition eine ortsaufgelöste Darstellung der vom Meßobjekt ausgehenden Strahlung bereitzustellen vermögen. Dies kann insbesondere durch eine geeignete Meßdatenerfassung und Auswertung erfolgen.
Das anspruchsgemäße Verfahren ist somit in der Lage, die von einem Meßobjekt ausgehende Strahlung ortsaufgelöst und in kurzer Meßzeit zu detektieren. Insbesondere ist eine ortsaufgelöste Darstellung der vom Meßobjekt ausgehenden radioaktiven Strahlung möglich.
Anspruch 9
In einer vorteilhaften Verfahrensausführung werden Relativbewegungen erzeugt , die kleiner als die Ortsauflösung des ruhenden Sensors sind . Solche Relativbewegun- gen bewirken, daß die Meßempfindlichkeit gegenüber einer ruhenden Anordnung Scanner-Meßobjekt gesteigert wird.
Anspruch 10
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens erzeugt Relativbewegungen, die größer als ein Achtel der Ortsauflösung des ruhenden Sensors sind, insbesondere gleich einem Viertel der Ortsauflösung. Sehr kleine Relativbewegungen, insbesondere Relativbewegungen, die kleiner als ein Achtel der Ortsauflösung des ruhenden Sensors sind, bewirken regelmäßig nur eine geringe Verbesserung der Empfindlichkeit des Meßverfahrens. Eine vorteilhafte Kombination ergibt sich bei kleinen Relativbewegungen, die zwar schon erheblich zur Verbesserung der Meßempfindlichkeit beitragen, aber noch kurze Meßzeiten ermöglichen. Die Länge dieser vorteilhaften Relativbewegungen liegt insbesondere in dem Bereich eines Viertels der Ortsauflösung des ruhenden Sensors.
Dieses Verfahren kombiniert somit die Vorteile der sehr guten Ortsauflösung mit einer weiter verkürzten Meßzeit.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei Figuren näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 Bismuth Germanat (BGO) Szintillationskristalle in einem Blei-Kollimator
Fig. 2 projizierte Positionen zwischen Schilddrüse und Scanner mit angedeuteter Kollimatoraufsicht Die Figur 1 zeigt den Einsatz von quaderförmigen Szin- tillationskristallen (2x2x10 mm BGO-Szintillationskri- stalle) in einer entsprechenden Bleilochmatrix (10 mm dick) . Durch diese Anordnung wird die Streustrahlung zwischen den einzelnen Szintillationskristallen
(„Crosstalk") verhindert, die durch in den einzelnen Kristallen entstehenden Comptonphotonen entsteht.
In der Figur 2 wird am Beispiel von vier diskreten Meß- Positionen das Meßprinzip deutlich. In jeder dieser vier Meßpositionen werden während einer bestimmten Meßzeit planare Ortsverteilungen vom Meßobjekt emittierter Teilchen aufgenommen. Die unterschiedlichen Meßpositionen werden durch eine definierte Relativbewegung in der Projektionsebene erreicht. Die Meßpositionen sind so definiert, daß die „toten Bereiche", verursacht durch die Bleisepten, ausgefüllt werden. Durch eine angepaßte Software wird anschließend aus den einzelnen planaren Aufnahmen ein Gesamtbild berechnet.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Scanner zur Erfassung von einer von einem Meßobjekt ausgehenden Strahlung, umfassend wenigstens einen im Ruhezustand ortsauflösenden Sensor, der die Strahlung detektiert, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Scanner und dem Meßobjekt, wobei die Relativbewegung kleiner ist als die 2-dimensionale Meßfläche des Sensors.
2. Scanner zur Erfassung von radioaktiver Strahlung nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Relativbewegung eine definierte Bewegung ist.
3. Scanner zur Erfassung von radioaktiver Strahlung nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Relativbewegung eine Parallelverschiebung ist.
4. Scanner zur Erfassung von radioaktiver Strahlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor wenigstens einen Kollimator aufweist .
5. Scanner zur Erfassung von radioaktiver Strahlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor des Scanner wenigstens einen Pho- tomultiplier und wenigstens einen Szintillations- kristall aufweist.
6. Scanner zur Erfassung von radioaktiver Strahlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scanner einen gekapselten Szintillator aufweist.
7. Scanner zur Erfassung von radioaktiver Strahlung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scanner einen durchgehenden Szintillator aufweist
8. Verfahren zum Betreiben eines Scanners nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Erfassung von ra- dioaktiver Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß der Scanner auf das Meßobjekt ausgerichtet wird und die erzeugte Relativbewegung klein gegenüber der 2-dimensionalen Meßfläche des Sensors ist.
9. Verfahren nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Relativbewegung kleiner als die Ortsauflösung des ruhenden ortsauflösenden Sensors ist.
10. Verfahren nach vorhergehendem Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Relativbewegung in einer Dirnen- sion größer als ein Achtel der Ortsauflösung des ruhenden ortsauflösenden Sensors ist, insbesondere gleich einem Viertel der Ortsauflösung.
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