FR2467582A1 - Position emission tachograph - by determn. of number of base noise signals due to chance coincidences, subtracted from total coincidences detected (SE 25.5.81) - Google Patents
Position emission tachograph - by determn. of number of base noise signals due to chance coincidences, subtracted from total coincidences detected (SE 25.5.81) Download PDFInfo
- Publication number
- FR2467582A1 FR2467582A1 FR8022321A FR8022321A FR2467582A1 FR 2467582 A1 FR2467582 A1 FR 2467582A1 FR 8022321 A FR8022321 A FR 8022321A FR 8022321 A FR8022321 A FR 8022321A FR 2467582 A1 FR2467582 A1 FR 2467582A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- detectors
- coincidence
- coincidences
- time
- signals
- 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.)
- Granted
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 19
- FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M sodium iodide Chemical compound [Na+].[I-] FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 235000009518 sodium iodide Nutrition 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000005258 radioactive decay Effects 0.000 description 2
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-YPZZEJLDSA-N Gallium-68 Chemical compound [68Ga] GYHNNYVSQQEPJS-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-BJUDXGSMSA-N Nitrogen-13 Chemical compound [13N] QJGQUHMNIGDVPM-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-BJUDXGSMSA-N carbon-11 Chemical compound [11C] OKTJSMMVPCPJKN-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-BJUDXGSMSA-N fluorine-18 atom Chemical compound [18F] YCKRFDGAMUMZLT-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-BJUDXGSMSA-N oxygen-15 atom Chemical compound [15O] QVGXLLKOCUKJST-BJUDXGSMSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
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
- G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2985—In depth localisation, e.g. using positron emitters; Tomographic imaging (longitudinal and transverse section imaging; apparatus for radiation diagnosis sequentially in different planes, steroscopic radiation diagnosis)
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
- A61B6/037—Emission tomography
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Nuclear Medicine (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
La présente invention concerne de façon générale la tacographie à émission de positons et plus précisément un système d'acquisition de données qui permet une détermination très précise du nombre de signaux de bruit de fond dus à des coincidences aléatoires et qui assurent la soustraction de ce bruit de fond du nombre total de coinciden- ces détectées, soit de façon pratiquement instantanée soit de façon retardée. Des circuits d'entrée permettent un fonctionnement pratiquement sans temps mort. The present invention relates generally to positron emission tacography and more specifically to a data acquisition system which allows a very precise determination of the number of background noise signals due to random coincidences and which ensures the subtraction of this noise. background of the total number of coincidences detected, either practically instantaneously or delayed. Input circuits allow operation with virtually no downtime.
La tacographie à émission de positons est un procédé de formation d'images visibles le long d'un ou plusieurs plans traversant l'intérieur du corps d'un patient. Selon ce procédé, des atomes radioactifs émetteurs de positons sont administrés aux patients. De tels atomes capables d'émettre des positons sont par exemple le carbone 11, l'azote 13, l'oxygène 15, le fluor 18 et le gallium 68, et ils émettent des positons qui ne parcourent que quelques millimètres avant d'interagir avec la ma tière du corps du patient, au cours d'une opération d'annihilation du positon. Au cours de l'opération, le positon interagit avec un électron et leur masse se transforme en énergie sous forme de deux photons émis à 1800 l'un de l'autre, chacun des photons ayant une énergie de 511 keV environ.Une annihilation de positon est détectée par dé terminatSon de la coïncidence dans le temps de deux photons détectés par des détecteurs séparés par 1800. Les dessins représentatifs des emplacements des atomes émettant les positons peuvent être restitués par un ordinateur, lorsqu'un arrangement comprenant un certain nombre de détecteurs entourant la région à examiner est réalisé et assure la détection des coïncidences entre les photons détectés par des paires de détecteurs disposées aux deux extrémités de trajets rectilignes. Positron emission tacography is a process of forming visible images along one or more planes passing through the interior of a patient's body. According to this method, radioactive atoms emitting positrons are administered to the patients. Such atoms capable of emitting positrons are for example carbon 11, nitrogen 13, oxygen 15, fluorine 18 and gallium 68, and they emit positrons which travel only a few millimeters before interacting with the material of the patient's body, during a positron annihilation operation. During the operation, the positron interacts with an electron and their mass is transformed into energy in the form of two photons emitted at 1800 from each other, each of the photons having an energy of about 511 keV. positron is detected by determination The sound of the coincidence in time of two photons detected by detectors separated by 1800. The representative drawings of the locations of the atoms emitting the positrons can be restored by a computer, when an arrangement comprising a certain number of detectors surrounding the region to be examined is produced and ensures the detection of coincidences between the photons detected by pairs of detectors placed at the two ends of rectilinear paths.
On connaît déjà un certain nombre de systèmes mettant en oeuvre cette technologie. Certains d'entr#e eux utilisent des détecteurs destinés à déterminer les interactions des positons uniquement dans un seul plan tomogra phique alors que d'autres utilisent des arrangements de détecteurs disposés dans plusieurs plans. Le plus souvent, la reconstitution des positions d'annihilation des positons est assurée par un ordinateur programme, en fonction du nombre de photons détectés en coïncidence au niveau de détecteurs séparés par des segments de droite, pendant un certain temps. Les documents suivants décrivent de tels systemes tomographiques permettant des diagnostics. A number of systems already implementing this technology are already known. Some of them use detectors intended to determine the interactions of positrons only in a single tomographic plane while others use arrangements of detectors arranged in several planes. Most often, the reconstruction of the positron annihilation positions is ensured by a program computer, according to the number of photons detected coincidentally at the level of detectors separated by line segments, for a certain time. The following documents describe such tomographic systems for diagnosis.
1. Brownell G.L., Sweet W.H. : "LOCALIZATION OF
BRAIN TUMORS WITH POSITRON EMITTERS". Nucleonics, 11 40-45, 1953.1. Brownell GL, Sweet WH: "LOCALIZATION OF
BRAIN TUMORS WITH POSITRON EMITTERS ". Nucleonics, 11 40-45, 1953.
2. Budinger T.F., Gullberg F.T. : "TRANSVERSE SEC
TION RECONSTRUCTION OF GAMMA-RAY EMITTING RADIONUCLIDES IN
PATIENTS", Reconstruction in Diagnostic Radiology and Nuclear Medicine.Ter-Pogossian N.#.,Phelps M.E., Brownell G.L.2. Budinger TF, Gullberg FT: "DRY TRANSVERSE
TION RECONSTRUCTION OF GAMMA-RAY EMITTING RADIONUCLIDES IN
PATIENTS ", Reconstruction in Diagnostic Radiology and Nuclear Medicine.Ter-Pogossian N. #., Phelps ME, Brownell GL
et al, University Park-Press : 315-342, 1977.et al, University Park-Press: 315-342, 1977.
3. Cho Z.H., Cohen#.B. et-al : "PERFORMANCE AND
EVALUATION OF THE CIRCULAR RING TRANSVERSE AXIAL POSITION
CAMERA (CRTAPC)". IEE Nucl Sci, NS-24 : 532-543, 1977.3. Cho ZH, Cohen # .B. et-al: "PERFORMANCE AND
EVALUATION OF THE CIRCULAR RING TRANSVERSE AXIAL POSITION
CAMERA (CRTAPC) ". IEE Nucl Sci, NS-24: 532-543, 1977.
4. Muehllehner G, Buchin N.P., Dubek G.H. : "PERFOR MANCIE PARAMETERS OF THE POSITRON IMAGING CAMERA". IEEE
Nucl Sci, NS-23 : 528-537, 1976.4. Muehllehner G, Buchin NP, Dubek GH: "PERFOR MANCIE PARAMETERS OF THE POSITRON IMAGING CAMERA". IEEE
Nucl Sci, NS-23: 528-537, 1976.
5. Phelps N.E.,Hoffman E.J., Huang S.C., et Kuhl
D.E. : "ECAT : A NE##NEW-COMPUTERIZED TOMOGRAPHIC IMAGING
SYSTEM FOR POSITRON-EMITTING RADIOPHARMACEUTICALS ", J Nucl
Med, 19 : 635-647, 1978.5. Phelps NE, Hoffman EJ, Huang SC, and Kuhl
FROM: "ECAT: A NE ## NEW-COMPUTERIZED TOMOGRAPHIC IMAGING
SYSTEM FOR POSITRON-EMITTING RADIOPHARMACEUTICALS ", J Nucl
Med, 19: 635-647, 1978.
6. Phelps M.E., Hoffman E.J., Mullani N., Higgins
C.S. et Ter-Pogossian M.M. : "DESIGN AND HERFORMANCE
CHARACTERISTICS OF A WHOLE-BODY TRANSAXIAL TOMOGRAPH (PETT III)". IEEE Nucl Sci, NS-23 : 516-522, 1976.6. Phelps ME, Hoffman EJ, Mullani N., Higgins
CS and Ter-Pogossian MM: "DESIGN AND HERFORMANCE
CHARACTERISTICS OF A WHOLE-BODY TRANSAXIAL TOMOGRAPH (PETT III) ". IEEE Nucl Sci, NS-23: 516-522, 1976.
7. Hoffman E.J., Phelps M.E., Mullani N. et al "DESIGN AND PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF A WHOLE-BODY
TRANSAXIAL TOMOGRAPHY", J Nucl Med, 17 : 493-502, 1976.7. Hoffman EJ, Phelps ME, Mullani N. et al "DESIGN AND PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF A WHOLE-BODY
TRANSAXIAL TOMOGRAPHY ", J Nucl Med, 17: 493-502, 1976.
8. Ter-Pogossian M.M. : "BASIC PRINCIPLES OF COMPU
TED AXIAL TOMOGRAPH", Sem Nucl Med, 7 : 109-128, 1977.8. Ter-Pogossian MM: "BASIC PRINCIPLES OF COMPU
TED AXIAL TOMOGRAPH ", Sem Nucl Med, 7: 109-128, 1977.
9. Ter-Pogossian MM., Mullani N.A., Hood J.,
Higgins C.S. et Currie M.C. : "A NUIsTI-SLICE POSITRON
EMISSION COMPUTED TOMOGRAPH (PETT-IV) YIELDING TRANSVERSE
AND LONGITUDINAL IMAGES", Radiology, 128 : 477-484, 1978.9. Ter-Pogossian MM., Mullani NA, Hood J.,
Higgins CS and Currie MC: "A NUIsTI-SLICE POSITRON
COMPUTED TOMOGRAPH (PETT-IV) YIELDING TRANSVERSE
AND LONGITUDINAL IMAGES ", Radiology, 128: 477-484, 1978.
10. Derenzo S.E., Budinger T.F., Cahoon J.L. et al : "HIGH RESOLUTION COMPUTED TOMOGRAPHY OF POSITRON
EMITTERS", IEEE Nucl Sci, NS-24 : 554-558, 1977.10. Derenzo SE, Budinger TF, Cahoon JL et al: "HIGH RESOLUTION COMPUTED TOMOGRAPHY OF POSITRON
EMITTERS ", IEEE Nucl Sci, NS-24: 554-558, 1977.
11. Budinger T.F., Dorenzo S.E. et al : "EMISSION
COMPUTED AXIAL TOMOGRAPHY", J Compt Assisted Tomography 1 : 31-45, 1977.11. Budinger TF, Dorenzo SE et al: "EMISSION
COMPUTED AXIAL TOMOGRAPHY ", J Compt Assisted Tomography 1: 31-45, 1977.
12. Todd-Pokropek A., Plummer D., Pizer S.M. 12. Todd-Pokropek A., Plummer D., Pizer S.M.
"MODULARITY AND COL SND LANGUAGES IN MEDICAL COMPUTING" dans A Review of Information Processing in Medical Imaginq,
Proceedings of the Fifth International Conference. Brill
B.A., Price R.R., McClain W.J. et Landay M.W., ORNL/BCTIC-2,
Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 426-455, 1977,et 13. Brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 984 689 délivré le 5 octobre 1976 sous le titre "SCINTILLATION
CAMERA FOR HIGH ACTIVITY SOURCES", à Roger E. Arseneau."MODULARITY AND COL SND LANGUAGES IN MEDICAL COMPUTING" in A Review of Information Processing in Medical Imaginq,
Proceedings of the Fifth International Conference. Shiny
BA, Price RR, McClain WJ and Landay MW, ORNL / BCTIC-2,
Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 426-455, 1977, and 13. U.S. Patent No. 3,984,689 issued October 5, 1976 under the title "SCINTILLATION
CAMERA FOR HIGH ACTIVITY SOURCES ", to Roger E. Arseneau.
L'amélioration de la précision des mesures nécessite la détermination aussi précise que possible du nombre de coïncidences accidentelles entre des détecteurs séparés le long de segments de droite. Pour une période donnée de résolution, réglée comme représentant le temps de résolution de coïncidence, il apparaît un nombre de coïncidences de photons qui n'est dû qu'à la répartition aléatoire des photons et non à de véritables évènements, ceux-ci étant définis comme l'annihilation de positons pour lesquels les deux photons sont détectés par l'arrangement détecteur. Un procédé de détermination de ce bruit de fond aléatoire comprend le déplacement du système par rapport à la coïncidence et la mesure du nombre de coln- cidences totales et aléatoires observées, puis la soustraction du bruit de fond ainsi déterminé du nombre total de coïncidences enregistrées.La mise en oeuvre de ce procédé de détermination du bruit de fond nécessite l'utilisation d'un temps considérable qui pourrait par ailleurs être disponible pour la mesure des évènements véritables. Improving measurement accuracy requires determining as precisely as possible the number of accidental coincidences between separate detectors along line segments. For a given resolution period, set as representing the coincidence resolution time, a number of coincidences of photons appears which is only due to the random distribution of photons and not to real events, these being defined as the annihilation of positrons for which the two photons are detected by the detector arrangement. A method of determining this random background noise comprises moving the system relative to the coincidence and measuring the number of total and random occurrences observed, then subtracting the background noise thus determined from the total number of recorded coincidences. The implementation of this background noise determination process requires the use of considerable time which could also be available for the measurement of true events.
Plus le temps utilisé pour la détermination du bruit de fond est élevé et plus cette détermination est précise, mais plus le temps disponible pour le comptage des sources diminue et nécessite soit l'augmentation de l'intensité du rayonnement soit l'acceptation d'une moindre précision.The longer the time used for the determination of the background noise and the more precise this determination, but the more the time available for the counting of the sources decreases and necessitates either an increase in the intensity of the radiation or the acceptance of a less precision.
D'autre part, si le temps de mesure du bruit de fond est réduit et introduit une imprécision dans la détermination de cette composante, la différence entre le nombre total et le nombre correspondant au bruit de fond représente une valeur peu précise. Cependant, c'est cette différence qui est représentative des évènements véritables mesures. Différentes tentatives ont porté sur des mesures intermédiaires telles que le nombre relevé correspondant au bruit de fond est déterminé en premier, avant le nombre total, et avant le nombre correspondant au bruit de fond, suivant un procédé qui assure aussi la compensation de la variation du nombre correspondant au bruit de fond en fonction du temps.Néanmoins, le temps passé à la mesure du bruit de fond est obligatoirement un temps qui n'est pas utilisé pour la mesure des sources et en conséquence la précision est réduite en-deçà de celle qui pourrait être obtenue si tout le temps était consacré à la mesure.On the other hand, if the measurement time of the background noise is reduced and introduces an imprecision in the determination of this component, the difference between the total number and the number corresponding to the background noise represents an imprecise value. However, it is this difference which is representative of true measurement events. Various attempts have been made on intermediate measurements such that the recorded number corresponding to the background noise is determined first, before the total number, and before the number corresponding to the background noise, according to a process which also compensates for the variation in the number corresponding to the background noise as a function of time. However, the time spent measuring the background noise is necessarily a time which is not used for the measurement of the sources and consequently the accuracy is reduced below that which could be obtained if all the time was spent on measurement.
En outre, comme les mesures ne sont pas effectuées simultanément, des sources d'erreur telles qu'un mouvement du patient, peuvent provoquer une perturbation des résultats. In addition, since the measurements are not carried out simultaneously, sources of error, such as a movement of the patient, can cause a disturbance of the results.
Un autre procédé utilisé comprend la détermination des coïncidences qui ont lieu en dehors du champ de vision du système émetteur de positons, mais autour des~ détecteurs qui délimitent ce champ de vision, avec mesure simultanée de toutes les coïncidences à l'intérieur du champ de vision. La mesure simultanée des coïncidences dans ce champ externe et l'utilisation de la mesure comme représentative du bruit permettent la détermination du nombre correspondant au bruit de fond en même temps que la mesure du nombre total correspondant aux sources et au bruit de fond est effectuée dans le champ de vision correspondant aux positons. Le nombre résultant correspondant au bruit de fond parvient à une mémoire, de même que le nombre total, et ils parviennent ensuite à un ordinateur convenablement programmé qui assure la soustraction.Ce système, bien qu'il présente l'avantage d'utiliser efficacement le temps de mesure, présente l'inconve- nient d'une détermination du bruit de fond en dehors du champ de vision et, s'il existe une variation spatiale du bruit de fond photonique, la mesure manque de précision. Another method used includes the determination of coincidences which take place outside the field of vision of the positron emitting system, but around the ~ detectors which delimit this field of vision, with simultaneous measurement of all coincidences within the field of vision. The simultaneous measurement of coincidences in this external field and the use of the measurement as representative of the noise allow the determination of the number corresponding to the background noise at the same time as the measurement of the total number corresponding to the sources and to the background noise is carried out in the field of vision corresponding to the positrons. The resulting number corresponding to the background noise arrives at a memory, as well as the total number, and they then arrive at a suitably programmed computer which ensures the subtraction. This system, although it has the advantage of using efficiently the measurement time, has the disadvantage of determining the background noise outside the field of vision and, if there is a spatial variation in the photonic background noise, the measurement lacks precision.
Cette caractéristique peut être très importante car il peut exister un bruit de fond photonique directement rapporté au rayonnement dans le champ de vision.This characteristic can be very important because there can be a photonic background noise directly related to the radiation in the field of vision.
L'invention concerne de façon générale un appareil de tacographie à émission de positons dans lequel le bruit de fond dû aux coïncidences aléatoires de photons est déterminé d'après les lignes de visée sur lesquelles se trouvent les annihilations de positons. Le circuit est réalisé de manière que ce bruit de fond puisse être soustrait de façon pratiquement simultanée de la mesure des coïncidences totales des photons ou puisse être conserve dans une mémoire temporaire en vue d'une soustraction ultérieure. Dans l'appareil, un temps convenable de résolution des coïncidences, par exemple de 12,5 ns, est choisi, et les coïncidences des photons détectés par des détecteurs disposés à 1800 pendant ce temps de resolution sont enregistrées sous forme d'un nombre global de coïncidences.Il faut noter que ce nombre correspond à la fois aux photons qui coïncident temporellement parce qu'ils sont produits par une annihilation d'un positon, et aux photons qui apparaissent de façon aléatoire et qui coïncident donc accidentellement. Ainsi, ce nombre total correspond à un nombre de sources < évènements véritables) et à un nombre formant un bruit de fond < coïncidences aléatoires). The invention relates generally to a positron emission tacography apparatus in which the background noise due to random coincidences of photons is determined from the lines of sight on which the positron annihilations are located. The circuit is constructed so that this background noise can be subtracted almost simultaneously from the measurement of the total coincidences of the photons or can be stored in a temporary memory for subsequent subtraction. In the apparatus, a suitable coincidence resolution time, for example 12.5 ns, is chosen, and the coincidences of the photons detected by detectors arranged at 1800 during this resolution time are recorded as a global number It should be noted that this number corresponds both to the photons which coincide in time because they are produced by an annihilation of a positron, and to the photons which appear randomly and which therefore coincide accidentally. Thus, this total number corresponds to a number of sources <true events) and to a number forming a background noise <random coincidences).
Selon l'invention, le nombre du bruit de fond est déterminé par mesure des photons détectés pour les mêmes jeux de détecteurs de photons et avec la même période de résolution de coïncidences, les signaux d'un jeu de détec teursétant transmis avec un retard supérieur à cette période de résolution. Les coïncidences ainsi déterminées ne peuvent pas représenter des évènements véritables puisqu'elles ne sont pas simultanées. Ainsi, ces coïncidences retardées constituent une mesure convenable du niveau des coïncidences aléatoires provoquées par des photons qui se trouvent dans le champ de mesure suivait les lignes de visée. According to the invention, the number of background noise is determined by measuring the photons detected for the same sets of photon detectors and with the same coincidence resolution period, the signals of a set of detectors being transmitted with a greater delay. at this resolution period. The coincidences thus determined cannot represent true events since they are not simultaneous. Thus, these delayed coincidences constitute a suitable measurement of the level of the random coincidences caused by photons which are in the field of measurement followed the lines of sight.
Le signal du bruit de fond formé comme décrit précédemment peut soit être directement soustrait du nombre représentant les sources et le bruit de fond, lorsque la mesure est en cours, par utilisation d'un arrangement à cempteur-décompteur, soit soustrait après la fin de la mesure, le nombre global et le nombre du bruit de fond étant mémorisés dans une mémoire convenable en vue d'un calcul ultérieur. Dans un tel appareil, les nombres saisis de la manière indiquée précédemment sont transmis à un ordinateur programmé afin qu'il restitue l'image de la region à partir de laquelle les positons ont été émis et qu'il présente l'image d'une manière classique dans les appareils d'affichage tacographique. The background noise signal formed as described above can either be directly subtracted from the number representing the sources and the background noise, when the measurement is in progress, by using a coder-down arrangement, or subtracted after the end of the measurement, the overall number and the number of background noise being stored in a suitable memory for later calculation. In such a device, the numbers entered in the manner indicated above are transmitted to a programmed computer so that it reproduces the image of the region from which the positrons were emitted and that it presents the image of a classic way in tacographic display devices.
Un problème rencontré lors de la réalisation d'un appareillage tacographique d'émission de ce type est la perte des signaux due au temps mort dans le circuit. A problem encountered during the production of tacographic transmission equipment of this type is the loss of signals due to dead time in the circuit.
Comme les émissions des positons sont dues à des désinté- grations radioactives, elles se caractérisent par une répartition aléatoire au cours du temps et, pour une concentration déterminée d'atomes radioactifs, le temps minimal séparant les évènements détectés dépend du sys-teme et peut être bien inférieur au temps moyen de séparation de ces mêmes évènements.Le circuit d'acquisition de données, afin qu'il ne perde pas des nombres d'évène- ments apparaissant dans un temps mort, doit avoir une vitesse élevée et un court temps de résolution correspondant à ces separatios minimales Dans l'appareil selon l'invention, le probleme est résolu par utilisation d'un circuit tampon rapide du type premier entré-premier sorti dans lequel la résolution sur le temps d'acquisition des données d'entrée correspondant à un temps court permettant la détection d'évènements très rapprochés alors que le temps de transfert des données de sortie est fixé par la fréquence de transfert de la mémoire.Ainsi, le circuit auquel ces signaux sont transférés peut être caractérisé par un temps de résolution bien plus grand, sans perte de données due au temps mort dans le cas de salves à fréquence élevée.As positron emissions are due to radioactive decays, they are characterized by a random distribution over time and, for a determined concentration of radioactive atoms, the minimum time between the detected events depends on the system and can be much lower than the average time of separation of these same events. The data acquisition circuit, so that it does not lose numbers of events appearing in a dead time, must have a high speed and a short time resolution corresponding to these minimum separatios In the device according to the invention, the problem is solved by using a fast buffer circuit of the first in-first out type in which the resolution over the acquisition time of the input data corresponding to a short time allowing the detection of very close events while the transfer time of the output data is fixed by the transfer frequency of the memory. The circuit to which these signals are transferred can be characterized by a much longer resolution time, without loss of data due to dead time in the case of high frequency bursts.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est un diagramme synoptique d'un appareil d'acquisition de données mettant en oeuvre l'invention
- la figure 2 est un diagramme synoptique de circuit de discrimination et de coïncidence de l'appareil de la figure 1
- la figure 3 est un diagramme synoptique d'une partie formant processeur d'entrée de l'appareil de la figure 1 ; et
- la figure 4 est un diagramme synoptique plus détaillé de parties du processeur de la figure 3.Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, given with reference to the appended drawings in which
- Figure 1 is a block diagram of a data acquisition device implementing the invention
- Figure 2 is a block diagram of the discrimination and coincidence circuit of the apparatus of Figure 1
- Figure 3 is a block diagram of an input processor portion of the apparatus of Figure 1; and
FIG. 4 is a more detailed block diagram of parts of the processor of FIG. 3.
La configuration globale d'un appareil de tacographie mettant en oeuvre une détection de coïncidences d'annihilation est représentée sur la figure 1. L'ensemble de l'appareil comprend de façon générale trois sous-ensembles, le sous-ensemble 25 de détection, le sous-ensemble 26 d'acquisition de données et le sous-ensemble 27 de calcul. L'invention porte essentiellement sur le sous-ensemble 26 d'acquisition de données et sur son interaction particulière avec le sous-ensemble 25 de détection. Comme indiqué précédemment, le rôle de l'appareil représenté sur la figure 1 est la détermination de l'emplacement et de l'intensité des atomes radioactifs émettant des positons, à l'intérieur du corps d'un patient. La base de cette détermination est la détection des photons émis simultanément à 1800 l'un par rapport à l'autre du fait de l'annihila- tion des positons. The overall configuration of a tacography apparatus implementing detection of coincidence of annihilation is represented in FIG. 1. The whole of the apparatus generally comprises three sub-assemblies, the detection sub-assembly, the data acquisition subset 26 and the calculation subset 27. The invention relates essentially to the data acquisition sub-assembly 26 and to its particular interaction with the detection sub-assembly 25. As previously indicated, the role of the device shown in Figure 1 is the determination of the location and intensity of the radioactive atoms emitting positrons, inside the body of a patient. The basis of this determination is the detection of photons emitted simultaneously at 1800 relative to one another due to the annihilation of the positrons.
Sur la figure 1 qui ne représente qu'un exemple de configuration selon l'invention, le champ de vision de l'ensemble de détection de la présence des positons d'après leur annihilation est repéré par le cercle 30. Un arrangement de détecteurs de photons, formant des groupes A à F, entoure le champ de vision 30. Chaque groupe a 11 détecteurs, par exemple du type NaI(Tl) (iodure de sodium dope. In FIG. 1 which only represents an example of configuration according to the invention, the field of vision of the assembly for detecting the presence of positrons according to their annihilation is marked by the circle 30. An arrangement of detectors of photons, forming groups A to F, surround the field of vision 30. Each group has 11 detectors, for example of the NaI (Tl) type (sodium iodide doping.
Le signal de sortie de chacun des détecteurs correspond à un photon parvenant sur la région de détection et créant un éclair de lumière qui est transformé en un signal électrique. Les signaux des détecteurs parviennent au sous-ensemble 26 d'acquisition de données qui assure la discrimination dans le temps des evenements, dans chacun des détecteurs et qui détermine les relations de colnci- dences des évènements détectés dans les groupes opposés.The output signal from each of the detectors corresponds to a photon reaching the detection region and creating a flash of light which is transformed into an electrical signal. The signals from the detectors reach the data acquisition sub-assembly 26 which ensures the discrimination in time of events, in each of the detectors and which determines the coincidence relationships of the events detected in the opposite groups.
L'ordinateur dispose ainsi non seulement d'une mesure quantitative du nombre de coïncidences entre chaque paire de détecteurs de l'arrangement mais aussi et en même temps du nombre de coïncidences qui sont dues à des e-ve- nements aléatoires. L'ordinateur peut alors déterminer, pour chaque paire de détecteurs, quelle est la fréquence des coïncidences véritables dues à des annihilations de positons. Dans une variante, cette fonction peut être remplie dans le sous-ensemble d'acquisition de données 26, transmettant le nombre véritable ou résultant à l'ordinateur pratiquement en temps réel. Dans les deux arrangements, l'ordinateur restitue l'image dans le champ de vision des détecteurs d'une manière connue pour de tels appareils.The computer thus has not only a quantitative measure of the number of coincidences between each pair of detectors of the arrangement but also and at the same time of the number of coincidences which are due to random events. The computer can then determine, for each pair of detectors, what is the frequency of true coincidences due to positron annihilations. In a variant, this function can be fulfilled in the data acquisition sub-assembly 26, transmitting the real or resulting number to the computer practically in real time. In both arrangements, the computer renders the image in the field of vision of the detectors in a manner known for such devices.
On considère maintenant le sous-ensemble de détection 25. Comme indiqué précédemment, dans l'appareil considéré, 66 détecteurs NaI(Tl) forment des groupes de 11 détecteurs Chaque détecteur est monté dans un blindage individuel destiné à le protéger contre les radiations provenant de l'extérieur du champ de vision. Ce dernier porte la reférence 30 sur la figure 1. Une distance qui convient entre les groupes en regard de l'arrangement de détecteurs est de 100 cm. Dans ces conditions, le champ de vision 30 est une zone circulaire dont le diamètre est d'environ 50 cm. Chaque détecteur est blindé individuellement dans un bloc de plomb.Un blindage partiel de plomb qui peut être placé devant chaque groupe de détecteurs, a des trous rectangulaires individuels permettant à chaque détecteur de voir tous les détecteurs du groupe placés en regard seulement suivant des lignes de visée. L'ensemble de l'arrangement des détecteurs est placé entre deux disques de plomb de forme annulaire ayant un diamètre interne de 60 cm et un diamètre externe tel qu'ils dépassent des parties sensibles des détecteurs individuels. Par exemple, chaque disque de plomb peut avoir une épaisseur de 38 mm. We now consider the detection sub-assembly 25. As indicated above, in the device under consideration, 66 NaI (Tl) detectors form groups of 11 detectors Each detector is mounted in an individual shielding intended to protect it against radiation from outside the field of vision. The latter bears the reference 30 in FIG. 1. A suitable distance between the groups opposite the arrangement of detectors is 100 cm. Under these conditions, the field of vision 30 is a circular zone whose diameter is approximately 50 cm. Each detector is individually shielded in a lead block. A partial lead shield which can be placed in front of each group of detectors, has individual rectangular holes allowing each detector to see all the detectors of the group placed opposite only along lines of aimed. The whole arrangement of the detectors is placed between two lead discs of annular shape having an internal diameter of 60 cm and an external diameter such that they protrude from the sensitive parts of the individual detectors. For example, each lead disc can have a thickness of 38 mm.
Dans une configuration avantageuse, les détecteurs de
NaI(Tl) ont un diamètre de 3,8 cm et une longueur de 7,5 cm. Lorsque les trous des blindages partiels ont une largeur de 2,3 ou 1,5 cm et une longueur de 3,8 cm en direction axiale, la résolution moyenne des paires de détecteurs dans le plan, pour une valeur correspondant à la moitié du maximal, a une largeur globale d'environ 1,1 à 0,8 cm. Avec cette configuration, il y a 121 lignes de visée à 1800 pour chaque paire de groupes soit 363 lignes de visée au total. Comme indiqué précédemment, les coïncidences doivent être détectées entre les photons émis simultanément à 1800 l'un de l'autre afin qu'une annihilation de positons soit déterminée. Dans l'appareil décrit, la coïncidence des photons détectés doit être déterminée pour chacun des 363 appariments de détecteurs.In an advantageous configuration, the detectors of
NaI (Tl) have a diameter of 3.8 cm and a length of 7.5 cm. When the holes of the partial shields have a width of 2.3 or 1.5 cm and a length of 3.8 cm in the axial direction, the average resolution of the pairs of detectors in the plane, for a value corresponding to half the maximum , has an overall width of about 1.1 to 0.8 cm. With this configuration, there are 121 lines of sight at 1800 for each pair of groups, i.e. 363 lines of sight in total. As indicated above, the coincidences must be detected between the photons emitted simultaneously at 1800 from each other so that an annihilation of positrons is determined. In the apparatus described, the coincidence of the detected photons must be determined for each of the 363 detector appearances.
Bien qu'on ait décrit un arrangement plan hexagonal particulier de détecteurs, il faut noter qu'il existe de nombreuse-s autres configurations géométriques convenables selon l'invention, aussi bien dans un seul plan que dans plusieurs. Le critère essentiel est que le champ de vsion soit délimité par plusieurs paires de détecteurs séparées par 1800. Although a particular hexagonal planar arrangement of detectors has been described, it should be noted that there are numerous other suitable geometric configurations according to the invention, both in a single plane and in several. The essential criterion is that the vsion field is delimited by several pairs of detectors separated by 1800.
On considère maintenant le sous-ensemble d'acquisition de données. Celui-ci reçoit les signaux de chacun des détecteurs individuels et les traite afin qu'ils forment, à la sortie de l'ordinateur, une mesure quantitative du nombre de coïncidences entre chaque paire de détecteurs de l'arrangement, la détermination des coïnci- dences étant l'apparition simultanée de signaux détectés pendant un temps de résolution de coïncidence fixé de fa çon déterminée. Cet appareil assure aussi la détermination des coïncidences qui doivent être attribuées à des évènements véritables et des coïncidences qui sont dues à des photons aléatoires, apparaissant accidentellement pendant la période de résolution dans le temps fixée pour la détermination des coïncidences.Dans un mode de réalisation, ces coïncidences accidentelles ou aléatoires sont immédia- tement soustraites du nombre total de coïncidences et forment une mesure des coïncidences des annihilations véritables de positons, et ce sont ces seuls derniers signaux correspondant à chaque paire de détecteurs qui sont transmis à l'ordinateur. We now consider the data acquisition subset. This receives the signals from each of the individual detectors and processes them so that they form, at the output of the computer, a quantitative measure of the number of coincidences between each pair of detectors in the arrangement, the determination of the coincidences dences being the simultaneous appearance of signals detected during a time of resolution of coincidence fixed in a determined manner. This apparatus also ensures the determination of coincidences which must be attributed to true events and coincidences which are due to random photons, appearing accidentally during the resolution period in the time fixed for the determination of coincidences. these accidental or random coincidences are immediately subtracted from the total number of coincidences and form a measure of the coincidences of the true annihilations of positrons, and it is these only last signals corresponding to each pair of detectors which are transmitted to the computer.
Dans l'appareil d'acquisition de données représenté sur la figure 1, le circuit complet est représenté uniquement pour les groupes A et D de détecteurs. Il faut noter qu'un circuit complet analogue est utilisé pour les groupes C et F formant une paire et pour les groupes B et
E formant une autre paire. Ce circuit qui n'est pas représenté, transmet un signal de sortie représenté sur la figure 1 sous forme de 24 canaux provenant des groupes B et E et 24 canaux provenant des groupes C et F.In the data acquisition device shown in FIG. 1, the complete circuit is shown only for groups A and D of detectors. It should be noted that a similar complete circuit is used for groups C and F forming a pair and for groups B and
E forming another pair. This circuit, which is not shown, transmits an output signal shown in FIG. 1 in the form of 24 channels coming from groups B and E and 24 channels coming from groups C and F.
Comme indiqué sur le diagramme synoptique du circuit des groupes A et D, un discriminateur 40 à 11 canaux transmet il signaux de sortie de données à un processeur 45 d'entrée et alimente simultanément une ligne de signaux réunion qui transmet un signal chaque fois que l'un quelconque des 11 détecteurs du groupe A a un signal, vers les circuits 47 et 49 de coïncidence.De manière analogue, le signal de sortie de chacun des détecteurs du groupe D est sous forme d'un signal d'entrée à 11 signaux parvenant un second discriminateur 42 à 11 canaux qui transmet un signal de données de sortie à 11 canaux au processeur 45 et un signal réunion indiquant que l'un quelconque des 11 détecteurs du groupe D transmet un signal, sous forme du second signal d'entrée du circuit 49 de coïncidence, et aussi par l'intermédiaire d'un circuit à retard, sous forme d'un signal parvenant à la seconde borne d'entrée du circuit 47 de coïncidence.Comme indique sur la figure 1, le signal de sortie du circuit 47 est sous forme d'un signal d'échantillonnage aléatoire parvenant au processeur 45 alors que le signal de sortie du circuit 49 de coïncidence est sous forme d'un signal total de coïncidence transmis au processeur 45 d'entrée. As shown in the block diagram of the circuits of groups A and D, a discriminator 40 to 11 channels transmits it data output signals to a processor 45 of input and simultaneously feeds a line of signal signals which transmits a signal each time the any of the 11 detectors in group A has a signal to coincidence circuits 47 and 49. Similarly, the output signal from each of the detectors in group D is in the form of an 11-signal input signal arriving at a second 11-channel discriminator 42 which transmits an 11-channel output data signal to processor 45 and a union signal indicating that any of the 11 detectors in group D is transmitting a signal, as the second input signal of the coincidence circuit 49, and also via a delay circuit, in the form of a signal arriving at the second input terminal of the coincidence circuit 47. As shown in FIG. 1, the output signal from circuit 47 east in the form of a random sampling signal arriving at the processor 45 while the output signal from the coincidence circuit 49 is in the form of a total coincidence signal transmitted to the input processor 45.
Ainsi, pour la paire de groupes A et D, il y a 11 signaux quittant le discriminateur 40 du groupe A, 11 signaux quittant le discriminateur 42 du groupe D, un pour le signal d'échantillonnage aléatoire du circuit 47 et un pour le signal d'échantillonnage total du circuit 49 Il y a donc au total 24 signaux pour la paire de groupes A et D e De manière analogue, chaque paire de groupes B et E d'une part et C et F d'autre part transmet 24 signaux au processeur 45 d'entrée. Thus, for the pair of groups A and D, there are 11 signals leaving the discriminator 40 of group A, 11 signals leaving the discriminator 42 of group D, one for the random sampling signal of circuit 47 and one for the signal total circuit sampling 49 There are therefore a total of 24 signals for the pair of groups A and D e Similarly, each pair of groups B and E on the one hand and C and F on the other hand transmits 24 signals to input processor 45.
Lors du fonctionnement de l'ensemble de l'appareil, chaque photon détecté par l'un quelconque des photomultiplicateurs individuels de l'un quelconque des groupes A à F provoque la formation d'un signal de sortie qui est amplifié et transmis au discriminateur à 11 canaux associé au groupe dans lequel se trouve le photomultiplicateur. Dans le discriminateur, ce signal analogique subit une discrimination d'énergie qui permet par exemple de séparer les photons ayant une énergie inférieure à 100 keV et est mis ous forme d'une impulsion logique. Les impulsions parviennent directement au processeur 45 d'entrée. During the operation of the whole apparatus, each photon detected by any of the individual photomultipliers of any of the groups A to F causes the formation of an output signal which is amplified and transmitted to the discriminator at 11 channels associated with the group in which the photomultiplier is located. In the discriminator, this analog signal undergoes an energy discrimination which makes it possible for example to separate the photons having an energy lower than 100 keV and is put in the form of a logic pulse. The pulses reach the input processor 45 directly.
Ainsi, ce dernier a 11 lignes séparées de données qui proviennent du discriminateur 40, un signal dans l'une quelconque de ces lignes étant représentatif d'un photon détecté dans le détecteur correspondant. Chacun des discriminateurs à 11 canaux a aussi une sortie transmettant un signal réunion indiquant que l'un des photomultiplicateurs du groupe reçoit un signal. Les signaux réunion provenant des groupes en regard, par exemple des groupes A et
D, parviennent à un circuit de coïncidence (par exemple le circuit 49 de la figure 1) qui transmet un signal d'échantillonnage total chaque fois qu'il reçoit les signaux reunion de deux groupes en regard, pendant la période de coïncidence. Celle-ci est par exemple réglée à 12,5 ns.Thus, the latter has 11 separate lines of data which come from the discriminator 40, a signal in any one of these lines being representative of a photon detected in the corresponding detector. Each of the 11 channel discriminators also has an output transmitting a meeting signal indicating that one of the group's photomultipliers receives a signal. The meeting signals from the opposite groups, for example from groups A and
D, arrive at a coincidence circuit (for example circuit 49 in FIG. 1) which transmits a total sampling signal each time it receives the meeting signals of two opposite groups, during the coincidence period. This is for example set to 12.5 ns.
La porte réunion de sortie du discriminateur 42 du groupe D est aussi reliée à un second circuit 47 de coïncidence par l'intermédiaire d'un circuit 50 à retard et l'autre entrée de ce circuit 47 reçoit directement le signal de sortie du discriminateur 40 de l'autre groupe A de détecteurs. Par exemple, le retard introduit peut être de 40 ns. The output meeting gate of the discriminator 42 of group D is also connected to a second coincidence circuit 47 by means of a delay circuit 50 and the other input of this circuit 47 directly receives the output signal of the discriminator 40 from the other group A of detectors. For example, the delay introduced can be 40 ns.
Le circuit 47 de coïncidence détermine la coin- cidence entre les signaux provenant du discriminateur 40, indiquant la détection d'un photon dans l'un des détecteurs du groupe A, et le signal réunion retardé du discriminateur 42 indiquant la détection d'un signal de l'un des photomultiplicateurs du groupe D, un#certain temps auparavant. Cette coïncidence ne peut pas être attribuée à des impulsions d'annihilation de positons puisque ces avènements ont lieu simultanément en temps réel. Ces coin- cidences retardées constituent une mesure convenable des coïncidences aléatoires entre les photons qui se trouvent dans le champ de vision 30 de l'arrangement détecteur.Ainsi, le signal de sortie du circuit 47 de coïncidence représente la fréquence du bruit de fond accidentel ou aléatoire alors que le signal du circuit 49 de coïncidence non retardé représente la totalité des coïncidences aléatoires et des photons formés par annihilation. The coincidence circuit 47 determines the coinidence between the signals coming from the discriminator 40, indicating the detection of a photon in one of the detectors of group A, and the delayed union signal from the discriminator 42 indicating the detection of a signal. of one of the photomultipliers in group D, a # some time before. This coincidence cannot be attributed to positron annihilation pulses since these events occur simultaneously in real time. These delayed coin- cidences constitute a suitable measure of the random coincidences between the photons which are in the field of vision 30 of the detector arrangement. Thus, the output signal of the coincidence circuit 47 represents the frequency of the accidental background noise or random while the signal of the non-delayed coincidence circuit 49 represents the totality of the random coincidences and of the photons formed by annihilation.
La figure 1 représente sous forme plus de taillée l'arrangement discriminateur et formant circuit de coïnci- dence. Chacun des 11 signaux de sortie d'un groupe de dé tecteurs parvient par l'intermédiaire d'un préamplificateur 60, à un discriminateur 62 de fraction constante. Ce discriminateur a un seuil qui peut être réglé sur une large plage de tensions, par exemple entre 2,5 et 300 mV, afin qu'il permette la variation du gain des photomultiplicateurs. Le discriminateur se caractérise en outre par une excursion dans le temps, variant avec l'amplitude, d'environ - 250 ps sur une plage dynamique de 100/1. Cependant, dans un tel système de mesure, la plage dynamique n'est que de 5/1, entre 100 et 511 keV. FIG. 1 shows in a more detailed form the discriminator arrangement and forming a coincidence circuit. Each of the 11 output signals from a group of detectors reaches, via a preamplifier 60, a discriminator 62 of constant fraction. This discriminator has a threshold which can be adjusted over a wide range of voltages, for example between 2.5 and 300 mV, so that it allows the variation of the gain of the photomultipliers. The discriminator is further characterized by a time excursion, varying with the amplitude, of approximately - 250 ps over a dynamic range of 100/1. However, in such a measurement system, the dynamic range is only 5/1, between 100 and 511 keV.
Des impulsions de sortie du discriminateur 62 de fraction constante parviennent directement avec les signaux des Il lignes d'entrée dans le processeur 45 et parviennent à une porte réunion 64. Le signal de sortie de cette dernière parvient à une entrée d'une porte intersection 66 et à une entrée d'une seconde porte intersection 68. Ces dernières portes forment les circuits de coïncidence de la figure 1. Le signal de la porte 68 constitue le signal d'échantillonnage total alors que celui de la porte 66 constitue le signal d'échantillonnage aléatoire. L'autre entrée de la porte 68 est alimentée par un autre canal de porte réunion de discriminateur à préamplificateur du type représente sur la figure 2 mais pour les signaux crées dans le groupe opposé de détecteurs. L'autre signal d'entrée de la porte 66 est cependant formé par le signal de sortie de la porte réunion d'un second canal, par l'inter mediaire d'un circuit à retard. Output pulses of the discriminator 62 of constant fraction arrive directly with the signals of the input lines II in the processor 45 and arrive at a meeting gate 64. The output signal of the latter arrives at an input of an intersection gate 66 and at an input of a second intersection gate 68. These latter gates form the coincidence circuits of FIG. 1. The signal from gate 68 constitutes the total sampling signal whereas that from gate 66 constitutes the signal for random sampling. The other input of gate 68 is supplied by another channel for combining the preamplifier discriminator of the type shown in FIG. 2 but for the signals created in the opposite group of detectors. The other input signal from door 66 is however formed by the output signal from the meeting door of a second channel, via a delay circuit.
Comme décrit précédemment en référence à la figure 1, les signaux des circuits de coïncidence parviennent à un processeur d'entrée 45. Les signaux parvenant à ce dernier comprennent alors 11 canaux de données correspondant aux 11 détecteurs de chaque groupe et, pour chaque paire de groupes en regard, un signal d'échantillonnage aléatoire représentant les coïncidences entre les photons détectés dans un groupe et les signaux retardés provenant de photons détectés dans le groupe opposé. En outre, un signal d'échantillonnage total représentant des coïncidences totales, sans retard, entre des photons dé tectés dans un groupe en coïncidence avec des photons dé tectés dans le groupe opposé, est formé. As described above with reference to FIG. 1, the signals from the coincidence circuits reach an input processor 45. The signals arriving at the latter then include 11 data channels corresponding to the 11 detectors of each group and, for each pair of opposite groups, a random sampling signal representing the coincidences between the photons detected in a group and the delayed signals coming from photons detected in the opposite group. Furthermore, a total sampling signal representing total coincidences, without delay, between photons detected in a group coincident with photons detected in the opposite group, is formed.
En plus des signaux précités, le processeur 45 reçoit des signaux d'acheminement et de déclenchement assurant la commande de son fonctionnement. In addition to the aforementioned signals, the processor 45 receives routing and triggering signals ensuring control of its operation.
La figure 3 représente un diagramme synoptique du processeur d'entrée Celui-ci comprend une mémoire temporaire 70 qui reçoit directement les signaux d'entrée indiqués précédemment Les signaux de sortie de cette mémoire 79 parviennent à un codeur 72 qui alimente lui-même le processeur 74 de données, formant aussi une mémoire, ce processeur étant relié par un circuit 76 de commande et de couplage à l'ordinateur 80 du sous-ensemble 27. La fonction principale du processeur 45 est l'accumulation, pour chacun des 363 trajets rectilignes traversant le champ 30 de vs ion, d'un nombre correspondant au total des colnciden- ces pendant chaque trajet, et d'un nombre correspondant aux coïncidences aléatoires pour chaque trajet.Dans un mode de fonctionnement, le processeur d'entrée détermine rapidement la différence entre les nombres pour chaque ligne de visée et le transmet à 1'ensemble 27. Dans un autre mode de fonctionnement et dans une variante#, le processeur peut transmettre les deux valeurs, c'est-àdire le nombre total de coïncidences et le nombre de coïncidences aléatoires, à l'ordinateur qui effectue d'autres calculs. FIG. 3 represents a block diagram of the input processor This includes a temporary memory 70 which directly receives the input signals indicated above The output signals from this memory 79 reach an encoder 72 which itself powers the processor 74 of data, also forming a memory, this processor being connected by a circuit 76 for controlling and coupling to the computer 80 of the sub-assembly 27. The main function of the processor 45 is the accumulation, for each of the 363 rectilinear paths crossing the field of vs ion, of a number corresponding to the total of the coincidences during each path, and of a number corresponding to the random coincidences for each path. In an operating mode, the input processor quickly determines the difference between the numbers for each line of sight and transmits it to the set 27. In another operating mode and in a variant #, the processor can transmit the two values, that is, the total number of coincidences and the number of random coincidences, to the computer which performs other calculations.
La mémoire temporaire 70 constitue un circuit tampon pour les données d'entrée. Bien qu'elle possède une fréquence de détermination de coïncidences de salves de 8 MHz, les données de la mémoire temporaire sont trans férées au codeur vers la mémoire 74 avec une fréquence de 700 kHz. Ainsi, la mémoire temporaire permet un traitement sans temps mort car les évènements très rapprochés peuvent être reçus dans la mémoire temporaire du fait de la fréquence de coïncidence de 8 MHz de celle-ci alors que la fréquence de transfert dans la mémoire de masse 74 peut être de 700 kHz seulement, c'est-à-dire bien supérieure à la fréquence d'analyse qui est en général de l'ordre de 20 kHz. The temporary memory 70 constitutes a buffer circuit for the input data. Although it has a burst coincidence determination frequency of 8 MHz, the data from the temporary memory is transferred to the encoder to memory 74 with a frequency of 700 kHz. Thus, the temporary memory allows processing without dead time because very close events can be received in the temporary memory because of the coincidence frequency of 8 MHz of the latter while the transfer frequency in the mass memory 74 can be 700 kHz only, that is to say much higher than the analysis frequency which is generally of the order of 20 kHz.
La figure 4 représente plus en détail le processeur d'entrée. Les 11 signaux d'entrée provenant du groupe
A et les 11 signaux provenant du groupe D parviennent à la bascule 90 de la paire de groupes AD. De manière analogue, les 11 signaux des groupes B et E parviennent à une seconde bascule 92 et ceux des groupes C et F à une troisième bascule 94. Chacun des signaux d'échantillonnage, aussi bien aléatoire que total, des circuits de coïncidence parvient à un circuit 98 à bascule d'échantillonnage et de synchronisation d'entrée.Figure 4 shows the input processor in more detail. The 11 input signals from the group
A and the 11 signals coming from group D arrive at the flip-flop 90 of the pair of groups AD. Similarly, the 11 signals of groups B and E reach a second flip-flop 92 and those of groups C and F reach a third flip-flop 94. Each of the sampling signals, both random and total, of the coincidence circuits reaches an input sampling and synchronization flip-flop circuit 98.
Le circuit 98 transmet séparément des paires de signaux à chacune des bascules 90, 92 et 94. En fonction du signal d'échantillonnage, aléatoire ou total, provenant des circuits de coïncidence associés à une paire particulière de groupes, le circuit 98 transmet d'abord une impulsion d'horloge à la bascule associée puis une impulsion de validation. L'impulsion d'horloge a par exemple une durée de 150 ns. Le circuit 98 transmet aussi des signaux séparés de sortie à un registre 100 du type premier entré-premier sorti, indiquant si le signal d'échantillonnage d'entrée est un signal aléatoire ou total normal et indiquant de quelle paire de groupes il provient. The circuit 98 transmits separately pairs of signals to each of the flip-flops 90, 92 and 94. Depending on the sampling signal, random or total, coming from the coincidence circuits associated with a particular pair of groups, the circuit 98 transmits first a clock pulse to the associated flip-flop then a validation pulse. The clock pulse has for example a duration of 150 ns. Circuit 98 also transmits separate output signals to a first-in-first-out register 100, indicating whether the input sampling signal is a normal random or total signal and indicating which pair of groups it is from.
Les signaux de sortie des bascules 90, 92 et 94 parviennent à deux lignes de sortie à 11 canaux, une ligne a 11 canaux transmettant le signal de données représentaif d'un photon deénergie suffisante détecté par l'un quelconque des détecteurs des groupes A, B et C. Le canal par lequel le signal apparaît est évidemment représentatif de la position du détecteur particulier dans le groupe. The output signals of flip-flops 90, 92 and 94 reach two 11-channel output lines, one 11-channel line transmitting the data signal representative of a photon of sufficient energy detected by any of the detectors of groups A, B and C. The channel through which the signal appears is obviously representative of the position of the particular detector in the group.
Ainsi, un signal du canal n01 dans cette sortie indique qu'un photon est détecté dans la première position de détecteur de l'un quelconque des groupes A, B et C. De manier analogue, une seconde sortie à 11 canaux transmet les signaux des groupes en regard D, E et F. Les deux si gnaux à 11 canaux parviennent aux entrées du registre 100 avec les signaux d'identification d'échantillonnage provenant du circuit 98.Thus, a signal from channel n01 in this output indicates that a photon is detected in the first detector position of any of the groups A, B and C. Similarly, a second 11-channel output transmits the signals of the opposite groups D, E and F. The two 11-channel signals reach the inputs of register 100 with the sampling identification signals coming from circuit 98.
Lors du fonctionnement, les signaux des discriminateurs individuels des groupes de détecteurs sont transmis à l'entrée des bascules des paires de groupes mais ne pé nètrent pas dans la bascule à moins qu'il apparaisse un signal d'échantillonnage. Après un signal d'échantillonnage apparaissant à l'entrée du circuit 98, l'impulsion convenable d'horloge de sortie est transmise et ce signal assure l'introduction du signal de données dans la bascule de la paire de groupes. A la fin de l'impulsion d'horloge, un signal de validation est créé dans le circuit 98 et commande le transfert du signal de données de la bascule correspondante au registre 100.Comme le circuit 98 transmet simultanément des signaux de sortie au registre 100 indiquant le type d'échantillonnage et la paire dont provient le signal, le signal à plusieurs bits du registre est représentatif de l'emplacement des deux#détecteurs qui. ont dé tecté le photon à l'origine de la coïncidence,- dans la paire de groupes, de la position des détecteurs et du fait que la coïncidence est aléatoire ou totale. During operation, the signals of the individual discriminators of the detector groups are transmitted to the input of the flip-flops of the pairs of groups but do not enter the flip-flop unless a sampling signal appears. After a sampling signal appearing at the input of circuit 98, the appropriate output clock pulse is transmitted and this signal ensures the introduction of the data signal into the flip-flop of the pair of groups. At the end of the clock pulse, a validation signal is created in circuit 98 and controls the transfer of the data signal from the corresponding flip-flop to register 100. As circuit 98 simultaneously transmits output signals to register 100 indicating the type of sampling and the pair from which the signal comes, the multi-bit signal of the register is representative of the location of the two # detectors which. have detected the photon at the origin of the coincidence, - in the pair of groups, of the position of the detectors and of the fact that the coincidence is random or total.
Il faut noter que, dans cet appareil, plus de deux lignes de données peuvent être excitées â un même moment, à l'entrée d'une bascule d'une paire de groupes si bien que, dans ce cas, il n'est pas possible d'identifier quel trajet rectiligne est impliqué dans la coïncidence. It should be noted that, in this apparatus, more than two lines of data can be excited at the same time, at the entry of a rocker of a pair of groups so that, in this case, it is not possible to identify which straight path is involved in the coincidence.
Dans ce cas, un signal est transmis au circuit 104 de mémoire et indique une coïncidence multiple. In this case, a signal is transmitted to the memory circuit 104 and indicates a multiple coincidence.
Le registre 100 est par exemple du type premierentré-premier sorti ayant au moins 28 positions de bit et il a une longueur de 16 registres dans la direction dthor- loge. Comme indiqué précédemment, les bascules des paires de groupes sont commandées par une impulsion d'horloge de 150 ns correspondant à une acceptation de fréquence de salve de 8 MHz environ, et les signaux de ces bascules sont introduits dans le registre à peu près à cette fré quence. Ce registre est cependant destiné à extraire les données du registre à décalage vers le codeur 102 a une fréquence d'horloge bien plus faible, par exemple 700 kHz. The register 100 is for example of the first-in-first-out type having at least 28 bit positions and it has a length of 16 registers in the clockwise direction. As indicated previously, the flip-flops of the pairs of groups are controlled by a clock pulse of 150 ns corresponding to a burst frequency acceptance of approximately 8 MHz, and the signals of these flip-flops are introduced into the register at about this frequency. This register is however intended to extract the data from the shift register to the encoder 102 at a much lower clock frequency, for example 700 kHz.
Comme la capacité de mémoire du registre 100 suffit compte tenu de la fréquence moyenne de séparation des évènements, la fréquence de transfert est suffisamment élevée, bien que la fréquence d'entrée du registre doive permettre la resolution d'évènements ayant une séparation minimale, étant donné la nature aléatoire de la désintégration radioactive.As the memory capacity of register 100 is sufficient taking into account the average frequency of separation of events, the transfer frequency is sufficiently high, although the frequency of entry of the register must allow the resolution of events having a minimum separation, being given the random nature of radioactive decay.
Le signal de sortie à 28 bits du registre 100 parvient au codeur 102 qui les code sous forme d'un signal d'adresse à 12 bits transmis à la mémoire 104. The 28-bit output signal from register 100 reaches encoder 102 which encodes them in the form of a 12-bit address signal transmitted to memory 104.
Comme indiqué précédemment, il y a 121 lignes de visée pour chaque paire de groupes de détecteurs si bien qu'il faut 121 adresses séparées dans la mémoire. Un code binaire à 7 bits peut alors représenter toutes ces adresses, 7 adresses restant libres. Comme il y a trois paires de groupes de détecteurs dans le mode de réalisation considéré, un code à deux bits peut identifier la paire de groupes dans laquelle se trouvent les lignes de visée, un bit restant libre. Celui-ci peut être utilisé pour llin- dication du fait que la coïncidence détectée correspond à un échantillonnage aléatoire ou total. Les bits supplémentaires provenant du codeur 102 peuvent alors être utilisés pour l'acheminementde signaux de commande et d'instructions. As mentioned earlier, there are 121 lines of sight for each pair of detector groups, so 121 separate addresses are required in memory. A 7-bit binary code can then represent all these addresses, 7 addresses remaining free. Since there are three pairs of detector groups in the embodiment considered, a two-bit code can identify the pair of groups in which the sight lines are located, one bit remaining free. This can be used for the indication that the coincidence detected corresponds to a random or total sampling. The additional bits from encoder 102 can then be used for the delivery of control and instruction signals.
Une telle instruction de commande détermine le mode de fonctionnement de l'ensemble de l'appareil. Il y a trois modes principaux. Dans un mode, la mémoire n'accumule que les échantillonnages totaux constituant une mesure du nombre. Dans un second mode de fonctionnement, les signaux d'échantillonnage total sont accumulés dans la mémoire et les signaux d'échantillonnage aléatoire aussi, la différence étant calculée ultérieurement. Dans un troisième mode, les coïncidences totales sont transmises à la mémoire sous forme d'un signal algébriquement positif alors que les coïncidences aléatoires sont transmises sous forme d'un signal algébriquement négatif si bien que les nombres accumulés représentent la somme algébrique des signaux d'échantillonnage total et d'échantillonnage aléatoire. Such a control instruction determines the operating mode of the entire apparatus. There are three main modes. In one mode, the memory accumulates only the total samples constituting a measure of the number. In a second mode of operation, the total sampling signals are accumulated in the memory and the random sampling signals also, the difference being calculated later. In a third mode, the total coincidences are transmitted to the memory in the form of an algebraically positive signal while the random coincidences are transmitted in the form of an algebraically negative signal so that the accumulated numbers represent the algebraic sum of the signals total sampling and random sampling.
Dans ce dernier mode de fonctionnement, la mémoire contient, à un moment quelconque et pratiquement immédiatement, le nombre résultant quiestreprésentatif des coïncidences dues aux positons. Les signaux transmis par la mémoire aux codeurs peuvent aussi commander différentes fonctions domestiques de l'appareil telles que l'effacement et la remise en route, et la transmission d'un signal d'horloge de déchargement réglant la vitesse de lecture du registre 98 dans le codeur 102.In this latter operating mode, the memory contains, at any time and practically immediately, the resulting number which is representative of the coincidences due to the positrons. The signals transmitted by the memory to the encoders can also control various household functions of the device such as erasing and restarting, and the transmission of an unloading clock signal regulating the reading speed of register 98 in the encoder 102.
Bien qu'on ait décrit un exemple particulier de circuit mettant en oeuvre un arrangement hexagonal de trois paires de groupes de détecteurs, l'invention slappli- que aussi à des variantes 7 non seulement relatives à la configuration géométrique de lXarrangement des détecteurs, pouvant être placés dans un ou plusieurs plans, mais aussi portant sur les configurations des circuits donnant les résultats indiqués. Although a particular example of a circuit using a hexagonal arrangement of three pairs of detector groups has been described, the invention also applies to variants 7 not only relating to the geometric configuration of the arrangement of detectors, which can be placed in one or more planes, but also relating to the configurations of the circuits giving the results indicated.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US8599479A | 1979-10-18 | 1979-10-18 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2467582A1 true FR2467582A1 (en) | 1981-04-30 |
FR2467582B1 FR2467582B1 (en) | 1984-11-16 |
Family
ID=22195282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8022321A Granted FR2467582A1 (en) | 1979-10-18 | 1980-10-17 | Position emission tachograph - by determn. of number of base noise signals due to chance coincidences, subtracted from total coincidences detected (SE 25.5.81) |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5666776A (en) |
CA (1) | CA1149972A (en) |
FR (1) | FR2467582A1 (en) |
SE (1) | SE8007290L (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6858847B1 (en) * | 1998-10-08 | 2005-02-22 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Circuit and method for energy discrimination of coincident events in coincidence detecting gamma camera system |
JP5487173B2 (en) * | 2011-09-13 | 2014-05-07 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | Radionuclide analyzer and its coincidence coincidence suppression method |
WO2019145398A1 (en) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | Koninklijke Philips N.V. | A dead-time correction method in quantitative positron emission tomography (pet) reconstruction for various objects and radioactivity distributions |
CN109567845B (en) * | 2018-11-26 | 2022-04-22 | 浙江明峰智能医疗科技有限公司 | Method for constructing random coincidence cases of PET system by case mixing method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3808440A (en) * | 1971-10-29 | 1974-04-30 | Univ Sherbrooke | Method and apparatus for measuring radioisotope distribution |
US4150292A (en) * | 1977-02-18 | 1979-04-17 | Ter Pogossian Michel M | Imaging device for computerized emission tomography |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4057727A (en) * | 1976-10-22 | 1977-11-08 | G. D. Searle & Co. | Positron imaging system with improved count rate and tomographic capability |
US4181855A (en) * | 1978-01-30 | 1980-01-01 | Beckman Instruments, Inc. | Method and apparatus for determining random coincidence count rate in a scintillation counter utilizing the coincidence technique |
-
1980
- 1980-10-17 SE SE8007290A patent/SE8007290L/en not_active Application Discontinuation
- 1980-10-17 FR FR8022321A patent/FR2467582A1/en active Granted
- 1980-10-17 JP JP14457180A patent/JPS5666776A/en active Pending
- 1980-10-17 CA CA000362718A patent/CA1149972A/en not_active Expired
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3808440A (en) * | 1971-10-29 | 1974-04-30 | Univ Sherbrooke | Method and apparatus for measuring radioisotope distribution |
US4150292A (en) * | 1977-02-18 | 1979-04-17 | Ter Pogossian Michel M | Imaging device for computerized emission tomography |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
IEEE SPECTRUM, vol. 15, no. 1, janvier 1978, NEW YORK (US) * |
IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, vol. NS-25, no. 1, février 1978, NEW YORK (US) * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2467582B1 (en) | 1984-11-16 |
JPS5666776A (en) | 1981-06-05 |
CA1149972A (en) | 1983-07-12 |
SE8007290L (en) | 1981-04-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0931271B1 (en) | Device and method for collecting and encoding signals coming from photodetectors | |
CN107693037B (en) | PET scanning device and time offset correction method thereof | |
CH631551A5 (en) | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE RATE OF UNFINISHED COINCIDENCE IN A SCINTILLATION COUNTER USING THE COINCIDENCE COUNTING TECHNIQUE. | |
FR2659453A1 (en) | DEVICE FOR VISUALIZING DISINTEGRATIONS OF POSITONS. | |
EP0360653A1 (en) | Method and system for correcting image defects caused by the movement of a scanner | |
FR2755815A1 (en) | DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING THE PRESENT POSITION OF AN EVENT IN RELATION TO A SET OF PHOTODETECTORS, AND APPLICATION TO GAMMA-CAMERAS | |
JP6301386B2 (en) | Radioactive contamination inspection equipment | |
FR2652651A1 (en) | SYSTEM FOR DETECTION OF SUBSTANCES AND IN PARTICULAR EXPLOSIVES, BY NEUTRONIC IRRADIATION THEREOF. | |
EP0487403B1 (en) | Method of nuclear detection with base potential correction and corresponding device, notably a gamma camera | |
EP2238473B1 (en) | Method for locating a positon radionuclide, applications and device for implementing same | |
EP0986766B1 (en) | Method and device for measuring the relative proportion of plutonium and uranium in a body | |
JP4695640B2 (en) | Method and apparatus for denying random coincidence in positron emission cross section | |
FR2467582A1 (en) | Position emission tachograph - by determn. of number of base noise signals due to chance coincidences, subtracted from total coincidences detected (SE 25.5.81) | |
JPH11352233A (en) | Nuclear medicine diagnostic equipment | |
JPH1172564A (en) | Gamma camera system | |
JP2008190967A (en) | Nuclear medicine diagnosis device | |
FR2755816A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR PROCESSING SIGNALS OF A SET OF PHOTODETECTORS HAVING A CELLULAR ARCHITECTURE, AND APPLICATION TO GAMMA CAMERAS | |
WO2006117475A1 (en) | Gamma camera for localizing sentinel nodes | |
EP4004606B1 (en) | System for the analysis of radioactive waste drums and associated analysis method | |
Walenta et al. | Vertex detection in a stack of Si-drift detectors for high resolution gamma-ray imaging | |
WO1998029762A1 (en) | Device and process for nuclear location by weighted barycenter calculation using parallel-operating detectors, and application to gamma cameras | |
JP2007101255A (en) | Positron emission type tomograph, and control method of transmission imaging | |
EP3051316A1 (en) | Electronic circuit configured to control an acquisition module of a photon detection device, acquisition module, control method, and corresponding computer program | |
JPH10186038A (en) | Positron ect device | |
Shen | Evaluation of room-temperature semiconductor detectors for ultrahigh resolution pet imaging |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |