FR2600168A1

FR2600168A1 - Camera a scintillation

Info

Publication number: FR2600168A1
Application number: FR8608716A
Authority: FR
Inventors: Michel Rene Jatteau; Vincent Pauzat; Pierre Lelong; Christian Plard
Original assignee: Laboratoires dElectronique et de Physique Appliquee
Current assignee: Laboratoires dElectronique Philips SAS
Priority date: 1986-06-17
Filing date: 1986-06-17
Publication date: 1987-12-18
Anticipated expiration: 2006-06-17
Also published as: FR2600168B1

Abstract

CAMERA A SCINTILLATION COMPRENANT NOTAMMENT, A LA SUITE D'UN CRISTAL SCINTILLATEUR, D'UN GUIDE DE LUMIERE ET D'UN JEU DE P PHOTODETECTEURS DESTINES A CONVERTIR EN COURANT CHAQUE SCINTILLATION, P VOIES D'ACQUISITION ANALOGIQUES, AINSI QU'UN CALCULATEUR 100 COMPRENANT: A.QUATRE DISPOSITIFS DE CALCUL DE SOMME PONDEREE CONSTITUANT L'ETAGE 200 DE SOMMATION ANALOGIQUE; B.UN ETAGE DE CONVERSION ET D'INTEGRATION 300; C.UN ETAGE DE TRAITEMENT DES EVENEMENTS 500 INCLUANT DES CIRCUITS DE CALCUL DE DESEMPILEMENT ET DEUX DIVISEURS DELIVRANT A PARTIR DES SIGNAUX RECUS TROIS SIGNAUX DE COORDONNEES ET D'ENERGIE X, Y, E; D.UN ETAGE DE DETECTION, SEQUENCEMENT ET STOCKAGE 400 PREVU POUR DELIVRER D'UNE PART LES DIFFERENTS SIGNAUX D'HORLOGE POUR LA SYNCHRONISATION DES ELEMENTS DU CALCULATEUR ET D'AUTRE PART DES COEFFICIENTS DE CORRECTION DESTINES A L'ETAGE DE TRAITEMENT DES EVENEMENTS. APPLICATION : CAMERAS A SCINTILLATION UTILISEES EN MEDECINE NUCLEAIRE.

Description

CAMER?- A r:CINTILLATTO
La présente invention concerne -une caméra à scintillation comprenant un cristal scintillateur éventuellement équipé d'un collimateur et destiné à convertir chaque photon reçu en une scintillation, un guide de lumière pour le couplage dudit cristal à la fenêtre d'entrée d'un je de p photodétecteurs destinés à convertir en courant chaque scintillation, p voies d'acquisition analogiques réalisant notamment l'amplification des signaux de sortie desdits photodétecteurs pour délivrer p signaux électriques de caractéristiques liées à l'intensité de la scintillation et à la distance de cette scintillation à chacun des photodétecteurs, et un calculateur destiné à délivrer les coordonnées xj et yj d'une scin stillation j et l'énergie Ej qui est associée à cet événement j, ce calculateur comprenant lui-même -un étage de sommation analogique composé de résistances et d'amplificateurs sommateurs.

Pour déterminer l'image de fixations radioactives à l'intérieur d'un organe, la médecine fait appel, entre autres moyens, au principe de la scintigraphie. Ce principe consiste à introduire dans l'organisme d'un patient un élément radioactif qui va se fixer plus ou moins sur certains organes selon que ceux-ci sont sains ou malades. La mesure de l'intensité de rayonnement gamma émis fournit alors une indication sur la répartition de l'élément radioactif dans l'organisme et constitue donc une aide au diagnostic. Une telle mesure est réalisée à l'aide d'une caméra à scintillation.

Dans les caméras à scintillation traditionnelles, par exemple de type Anger (le physicien Anger étant le premier à avoir proposé une caméra à scintillation, dont les principes fondamentaux sont décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 3011057), les rayons gamma représentatifs de la distribution radioactive dans le milieu examiné pénètrent, après traversée d'un collimateur, dans un cristal scintillateur. Les scintillations qui se produisent dans ce cristal sont alors détectées par l'intermédiaire de toute une série de tubes photomultiplicateurs (par exemple 37), après traversée d'un guide de lumière assurant un couplage optique entre le cristal et les tubes.Ces tubes sont répartis devant le bloc optique (cristal + guide de lumière) pour couvrir pratiquement toute sa surface et transformer l'énergie lumineuse de chaque scintillation apparue en un signal électrique mesurable.

A chaque tube photomultiplicateur est alors asso cié une voie d'acquisition analogique opérant successivement une amplification, une intégration et une mise en forme des signaux fournis par le tube. Les sorties Sij de l'ensemble des voies d'acquisition sont envoyées vers un calculateur qui fournit par estimation les coordonnées xj et yj d'une scintillation j et son énergie Ej (l'indice i désigne celle des voies d'acquisition qui est concernée). Dans le calculateur, plusieurs types de dispositifs de calcul peuvent être prévus,-mais deux d'entre eux essentiellement sont réellement utilisés, à savoir un dispositif de calcul barycentrique à rapport arithmétique, ou un dispositif de calcul barycentrique à rapport logarithmique.

Dans un dispositif de calcul barycentrique à rapport arithmétique, les grandeurs xj, yj, Ej sont données par les expressions
X
xj = ] (1)
Xj =
yj = j (2)
Zj

Dans ces expressions, on a

les coefficients Gi, Ki, Hi, Ji étant des facteurs de pondération liés à la position de l'axe de chacun des p tubes photomultiplicateurs.

Dans un dispositif de calcul barycentrique à rapport logarithmique, les grandeurs xj, yj, Ej sont cette fois données par les expressions

Les facteurs de pondération sont également liés à la position de l'axe de chacun des p tubes photomultiplicateurs.

Dans l'un ou l'autre cas, quelle que soit l'arithmétique utilisée, les caméras à scintillation actuelles comprennent en général des dispositifs de calcul de sommes pondérées qui utilisent des réseaux de résistances auxquels sont associés des amplificateurs sommateu.s. Dans des caméras de ce type, il n'est pas possible d'effectuer les calculs relatifs à un événement (une scintillation) avant que les signaux correspondant à l'événement précédent n'aient été ramenés à zéro, ce qui fixe la vitesse de comptage maximale. Pour accroître cette vitesse de comptage, on a proposé diverses so- lutions, prévoyant par exemple de réduire au moyen de circuits analogiques la durée des signaux électriques ou le temps d'intégration.Cette réduction n'était cependant obtenue qu'au détriment de certaines caractéristiques intrinsèques des caméras, en particulier les résolutions spatiale et spectrale.

La demanderesse a proposé dans une précédente demande de brevet français FR-A-2 552 233 un dispositif numérique de mesure de radiations évitant la nécessité d'un retour complet. à zéro des signaux électriques avant toute nouvelle mesure, c'est-à-dire acceptant un empilement partiel des événements détectés (et donc des signaux électriques, ou impulsions, qui leur correspondent). L'invention décrite dans cette précédente demande est applicable à la réalisation d'une caméra à scintillation comprenant p voies d'acquisition munies chacune d'un tel dispositif.

Le but de l'invention est de proposer une nouvelle caméra à scintillation incorporant certains éléments de ce dispositif mais placés dans le calculateur et selon une architecture électronique simplifiée.

A cet effet, l'invention concerne une caméra à scintillation caractérisée
(A) en ce que lesdites p voies d'acquisition analogiques comprennent des moyens d'amplification et de filtrage
(B) en ce que le calculateur comprend
(a) quatre dispositifs de calcul de somme pondérée constituant l'étage de sommation analogique et composés chacun d'un réseau de résistances et d'amplificateurs sommateurs, ledit étage délivrant à partir des p signaux de sortie s1(t), s2(t),..., Sp(t) fournis par les p voies d'acquisition quatre signaux de sortie X(t), Y(t), Z(t), E(t)
(b) un étage de conversion et d'intégration incluant quatre dispositifs de conversion et d'intégration pour convertir les quatre signaux analogiques X(t), Y(t),
Z(t), E(t) en quatre signaux numériques Xm, Yml Zm,
Em;;
(c) un étage de traitement des événements incluant des circuits de calcul de désempilement et deux diviseurs délivrant à partir des signaux Xm, Ymt Zm,
En les trois signaux de coordonnées et d'énergie x, y, E
(C) en ce qu'un étage de détection, séquencement et stockage est prévu pour délivrer d'une=part les différents signaux d'horloge pour la synchronisation des éléments du calculateur et d'autre part des coefficients de correction destinés aux circuits de calcul de désempilement de l'étage de traitement des événements.

Les particularités et avantages de l'invention apparaîtront maintenant de façon plus précise dans la description qui suit et dans les dessins annexés, donnés à titre d'exemples et dans lesquels
- la figure 1 est un schéma de principe d'une caméra à scintillation
- la figure 2 montre un premier mode de réalisation du calculateur d'une caméra à scintillation conforme à l'invention
- les figures 3a et 3b montrent respectivement les signaux individuels correspondant à des scintillations rapprochées entraînant un empilement partiel (figure 3a) et le signal résultant de cet empilement (figure 3b)
- la figure 4 montre un exemple de réalisation d'un des dispositifs de conversion et d'intégration de l'étage de conversion et d'intégration du calculateur de la figure 2
- la figure 5 montre un exemple de réalisation de l'étage de détection, séquencement et stockage
- la figure 6 montre un exemple de réalisation d'un des circuits de calcul de désempilement de l'étage de traitement desévénements et la figure 7 une variante de réalisation d'un tel circuit
- la figure 8 montre un deuxième mode de réalisation du calculateur d'une caméra à scintillation conforme à l'invention, incluant la variante de réalisation de circuit de calcul de désempilement représentée sur la figure 7
- la figure 9 montre un troisième mode de réalisation du calculateur d'une caméra à scintillation conforme à l'invention, incluant une troisième variante de réalisation de l'étage de traitement des événements
- les figures 10 à 12-et 13 à 15 montrent, en correspondance aux figures 2, 8, 9, les modifications du calculateur lorsqu'on n'utilise plus que trois voies de calcul X,
Y, Z ou X, Y, -E respectivement.

Selon le mode de réalisation qui va être maintenant plus particuliè:ement décrit, la caméra à scintillation représentée sur la figure 1 comprend tout d'abord un cristal scintillateur 10 équipé d'un collimateur 20 et destiné à convertir chaque photon reçu en une scintillation. Le cristal scintillateur 10 est couplé par l'intermédiaire d'un guide de lumière 30 à la fenêtre d'entrée d'un jeu de p photodétecteurs constitué ici par des tubes photomultiplicateurs 50. Ces tubes 50 convertissent chaque scintillation en un courant qui est alors traité par p voies d'acquisition analogiques 60 respectivement associées auxdits tubes.Ces voies d'acquisition 60 réalisent l'amplification et le filtrage des signaux de sortie des tubes photomultiplicateurs 50 et permettent de disposer, à l'entrée du calculateur 100 qui suit, de p signaux électriques dont l'amplitude est liée à celle du courant de sortie des tubes et donc à l'intensité de la scintillation initiale.

Le calculateur 100 recevant les p sorties des voies d'acquisition comprend lui-même différents dispositifs de calcul qui vont permettre de déterminer distinctemcnt les coordonnées xj, yj et l'énergie Ej de toute scintillation j, soit à l'aide des relations (1) à (6) dans le cas d'un dispositif de calcul barycentrique à rapport arithmétique, soit à l'aide des relations (7) à (13) dans le cas d'un dispositif de calcul barycentrique à rapport logarithmique.

Plus précisément, ce calculateur 100, représenté sur la figure 2, dans le cas d'un dispositif à rapport arith-métique, est agencé de la façon suivante. il comprend tout d'abord un étage 200 de sommation analogique, composé lui-même d'un réseau de 4p résistances R11 à R141 R21 à R24,..., Ri1 à Ri4,... Rpî à Rp4î et d'amplificateurs sommateurs 210, 220, 230 et 240.Si l'on appelle si(t), s2(t),..., si(t), ..., sp(t) les signaux électriques fournis par les p voies d'acquisition à l'entrée du calculateur, l'amplificateur sommateur 210 réalise la somme pondérée suivante

la pondération de si(t) étant réalisée par le coefficient K1 à l'aide de la résistance R11, celle de s2(t) par K2 d l'aide de la résistance R21,..., celle de si(t) par Ki à,l'aide de la résistance Ri1,..., et celle de sp(t) par Kp à l'aide de la résistance Rpi.

De même, les amplificateurs sommateurs 220 à 240 réalisent respectivement les sommes pondérées suivantes

-les pondérations par les coefficients Hi étant réalisées à l'aide des résistances R12 à Rp2, celles par les coefficients Ji à l'aide des résistances R13 à Rp3, et celles par les coefficients Gi à l'aide des résistances R14 à
Rp4. L'ensemble des circuits d'acquisition, de pondération et de sommation étant linéaires, les variations temporelles des signaux composites ainsi obtenus X(t), Y(t), Z(t),-E(t) sont par exemple de la forme de ceux représentés sur la figure 3b. Cette figure 3b montre un signal résultant de l'empilement des signaux correspondant à plusieurs scintillations rapprochées dans le temps, les signaux individuels associés à de telles scintillations étant représentés sur la figure 3a.

Le calculateur 100 comprend ensuite, en sortie de l'étage 200 de sommation analogique, un étage 300 de conversion et d'intégration réalisant sur les signaux composites
X(t), Y(t), Z(t), E(t) successivement l'échantillonnage et la conversion analogique-numérique des échantillons obtenus, puis la sommation des échantillons numériques. Cet étage 300 est composé lui-même, comme indiqué sur la figure 2, de quatre dispositifs de conversion et d'intégration 301 à 304 qui re çoivent respectivement les signaux composites X(t), Y(t),
Z(t), E(t) analogiques et délivrent des signaux Xm, Ym,
Zm, En numériques. Pour chacun des signaux composites
X(t), Y(t), Z(t), E(t), on peut donner l'expression des signaux Xn, Ymr Zn, Em correspondant à un événement j.

Si l'on considère en effet à nouveau la figure 3, on constate que l'événement j, dans l'exemple représenté, est perturbé en amont par plusieurs événements j-l, j-2, etc... (voir la figure 3a). Si Mj est la mesure effectuée pendant la durée e j,j+1 (comprise entre t,lj et t,lj+l) pendant laquelle l'impulsion correspondant à l'événement j n'est pas perturbée par une impulsion suivante correspondant à un événement j+1, la charge électrique Qj proportionnelle à la quantité de courant débité pendant la durée du signal individuel (figure 3a) associé à la scintillation j est estimée à partir de la mesure Mj effectuée pendant ladite durée Oj,j+1 et à partir des q charges Qk précédemment estimées, k étant égal à j-l, j-2,..., j-q. L'expression générale donnant cette estimation est la suivante

où aj et Yk, sont des coefficients de correction respectivement par extrapolation et par interpolation ( supérieur ou égal à 1, i inférieur ou égal à 1). Ces coefficients peuvent être déterminés à partir de la connaissance de la forme moyens, en fonction du temps, des impulsions correspondant à un événement détecté et à partir de la mesure de la durée Cj,j+1 et des intervalles de temps 8k,j séparant le début des impulsions respectives (impulsion antérieure de an k et impulsion j considérée). L'application particulière de l'expression (18) à chacune des quatre voies de détermination de Xm, Yml Zm, Em montre alors, par exemple dan le cas de la voie X, que la quantité Xm mesurée pendant la durée Ojlj+l est donnée par l'expression

Xj et les q valeurs Xk étant proportionnelles aux charges associées aux événements correspondants de même indice. De même, on obtient, pour Yml Zm, En, des expressions similaires

Les quatre dispositifs 301 à 304 étant identiques, on ne décrira que l'un d'entre eux, par exemple le dispositif 301 qui reçoit le signal X(t) et délivre le signal Xm.Ce dispositif 301, représenté sur la figure 4, comprend un circuit d'échantillonnage et de conversion analogique-numériqué 310 qui reçoit la sortie de l'amplificateur sommateur 210 et est suivi d'un additionneur 311. A la suite de cet additionneur sont à leur tour prévus,un premier registre 312 de stockage de la sortie de l'additionneur, dont la sortie est renvoyée vers une deuxième entrée de l'additionneur, et un deuxième registre 313 également de stockage de la sortie de l'additionneur. On réalise ainsi, par addition cumulative et mémorisation correspondante au fur et à mesure de l'arrivée des échantillons, une détermination progressive de la quantité Xm,j associée à chaque radiation, et ce sous le contrôle d'un étage de détection, séquencement et stockage 400.L'étage 400 contrôle bien entendu de façon similaire les trois autres dispositifs de conversion et d'intégration 302 à 304 pour la détermination de Ym,j, de Zm,j et de Em,j respectivement. Les éléments 310 à 313 constituent un dispositif de conversion et d'intégration équivalent à celui décrit dans la demande FR-A-2 552 233 et qui était constitué d'éléments référencés 40 à 70.

L'étage de détection, séquencement et stockage 400, représenté sur la figure 5, comprend lui-même un détecteur de début d'impulsion 410, qui reçoit la sortie commune des résistances R14, R24, R4,... Ru~1,4, Rp4. Ce détecteur 410 est suivi d'un circuit d'horloge 420 qui génère les signaux périodiques dits d'horloge fournis aux circuits d'échantillonnage et de conversion analogique-numérique de l'étage 300 (voir sur la figure 5 la connexion dirigée vers l'étage 300) et assure la synchronisation, dans chacun des quatre dispositifs 301 à 304 de cet étage 300, du circuit 310 et du premier registre 312 associé.Le circuit d'horloge 420 assure également la commande d'un compteur 430 des signaux d'horloge, le nombre ainsi compté étant soumis à un circuit df test 440 dont la sortie est envoyée vers un circuit de séquen cement 4',0 qui assure la synchronisation de l'étage 300 précédemment décrit et de l'étage 500 présenté ci-après.Si le nombre d'échantillons pris en compte est considéré comme suffi sant par le circuit de test 440 (qui est un comparateur de ce nombre d'échantillons à un nombre de référence préalablement choisi, par exemple au nombre d'échantillons après lesquels l'amplitude du signal n'est plus qu'une fraction déterminée de son amplitude maximale), ce circuit 440 commande en consé quenc* le circuit de séquencement 450. il y a alors validation du contenu du deuxième registre 313 des quatre dispositifs 301 à 304, qui est transféré vers l'étage de traitement des événements 500, et validation du contenu d'un registre 460 de stockage de la sortie du compteur 430, puis remise à zéro de cha-cun des quatre registres 312 et du compteur 430 afin de rendre le dispositif à nouveau disponible pour la -mesure d'une autre scintillation. En sortie du registre 460 sont enfin prévues deux mémoires 470 et 480 des coefficients de correction et rk,j définis précédemment. Les éléments 410 à 480 constituent, là aussi, un étage de détection, séquencement et stockagc équivalent à celui qui est décrit dans la demande
FR-A-2 552 233 et qui était constitué des éléments référencés 80, 90, 100, 110, 170, 180, 190 et 200.

Le contenu des quatre registres 313 constitue les signaux de sortie des dispositifs de conversion et d'intégration 301 à 304 respectivement, et ces signaux sont fournis à l'étage de traitement des événements 500. Cet étage 500 reçoit les signaux d'horloge de l'étage de détection, séquencement et stockage 400 et comprend, comme indiqué sur la figure 2, quatre circuits de calcul de désempilement 501 à 504, deux diviseurs 505 et 506, et un circuit de réalignement temporel 507.

Les quatre circuits 501 à 504 étant identiques, on ne décrit ici que l'un deux, par exemple le circuit 501. Celui-ci, représenté sur la figure 6, comprend un soustracteur 510 recevant sur sa première entrée- positive la sortie du registre 313 correspondant (aux quatre dispositifs 301 à 304 correspondent respectivement les quatre circuits 501 à 504). Le soustracteur 510 est suivi d'un premier multiplieur 511 et d'un registre de stockage 512 dont la sortie est celle du circuit 501. Le soustracteur 510 est également suivi, en parallèle sur les éléments 511 et 512, d'un deuxième multiplieur 513 et d'un registre de stockage 514. Les multiplieurs peuvent être remplacés par un seul circuit de multiplication associé à un multiplexeur-démultiplexeur temporel. L'entrée négative du soustracteur 510 est reliée à la sortie du registre de stockage 514.La deuxième entrée du multiplieur 511 est reliée à la sortie de la mémoire 470 stockant le coefficient j et celle du multiplieur 513 est reliée à la sortie de la mémoire 480 stockant le coefficient xj,k Les sorties X, Y, Z, E des quatre circuits de calcul de désempilement 501 à 504 sont données, pour l'événement j, par les expressions

Les éléments de chaque circuit 501 à 504, par exemple les éléments 510 à 514 du circuit 501, constituent un circuit de calcul de désempilement équivalent à celui qui est décrit dans la demande FR-A-2 552 233 avec les références 120 à 160. Les trois autres circuits 502 à 504 comprennent les mêmes éléments que le circuit 501.

La sortie X du circuit de calcul de dés empilement 501 est envoyée vers la première entrée du diviseur 505 et la sortie Y du circuit 502 vers la première entrée du diviseur 506. La deuxième entrée de chacun de ces diviseurs est consti- tuée par la sortie Z du circuit de calcul de désempilement 503. Les trois sorties de l'étage de traitement, qui sont celles du calculateur, sont constituées par les sorties x, y,
E. Pour un événement j, les signaux sur ces sorties sont respectivement donnés par xj = Xj/Zj en sortie du diviseur 505, par Yj = Yj/Zj en sortie du diviseur 506 et par Ej proportionnel à Ej et disponible en sortie du circuit de réalignement temporel 507.

Dans un deuxième mode de réalisation du calculateur 100, représenté sur la figure 8, le calcul des coordon nées des événements peut être effectué sans introduire d'extrapolation, selon les expressions suivantes

A avec toujours xj = X'j/Z'j et yj = Y'j/Z'j. Dans ce mode de réalisation, l'étage de traitement des événements est maintenant référencé 600, et les trois circuits de calcul de désempilement qui reçoivent respectivement les signaux
Xm, Yml Zn sont modifiés par suppression du multiplieur 511. Ces trois circuits ont en effet la structure représentée sur la figure 7 pour l'un quelconque, par exemple le premier, de ces trois circuits modifiés 601 à 603. Ce circuit 601 comprend un soustracteur 610 qui reçoit sur sa première entrée la sortie du dispositif de conversion et d'intégration correspondant. Le soustracteur 610 est suivi d'une part directement d'un registre de stockage 612, dont la sortie est comme précédemment celle du circuit de calcul, et d'autre part, en parallèle, d'un multiplieur 613 puis d'un registre de stockage 614.

La sortie de ce registre 614 est renvoyée vers la deuxième entrée du soustracteur 610, et l'autre entrée du multiplieur 613 est reliée à la sortie de la mémoire 480 prévue dans l'étage 400 pour le stockage du coefficient y. Les deux autres circuits 602 et 603 comprennent des éléments similaires. Le circuit de calcul de désempilement 504 reste inchangé.

L'énergie E est, comme précédemment, disponible en sortie du circuit de réalignement temporel 507.

Dans un troisième mode de réalisation, représenté sur la figure 9, le calculateur 100 comprend un troisième type d'étage de traitement des événements, référencé 700. Dans cette variante de réalisation, le traitement de désempilement est effectué non plus sur les signaux Xm, Yml Zm de sortie de l'étage de conversion et d'intégration 300 mais sur des coordonnées xm et Ym. dites mesurées car déduites directement pour chaque événement j des quantités non corrigées
Xm, Yml Zm selon les relations xm,j = Xm,j/Zm,j et
Ym,j = Ym,j/Zm,j. Ces signaux xm et Ym sont obtenus en sortie de deux diviseurs 705 et 706, le diviseur 705 recevant les sorties de dispositifs de conversion et d'intégration 301 et 303 et le diviseur 706 recevant celles des dispositifs 302 et 303. Les coordonnées xj, yj correspondant à l'événement j sont alors obtenues en sortie de circuits de calcul de désempilement 701 et 702, à partir d'une part de ces coordonnées dites mesurées et d'autre part des coordonnées déjà connues xk, Yk des événements précédents qui perturbent l'événement j, conformément aux expressions suivantes

Les coefficients rk,jr qui sont fonction des intervalles de
A temps mesurés 8j,j+1' 8k,j et des rapports Ek/Ej sont
calculés dans un circuit de calcul additionnel 707 qui
reçoit d'une part la sortie E du circuit de calcul de désem-
pilement 504, toujours présent dans l'étage de traitement, et
d'autre part les coefficients a et y délivrés par l'étage de détection, séquencement et stockage 400. Dans cet exemple, le
circuit 707 calcule d'une part, à partir des valeurs de E suc
A
cessivement reçues, les rapports successifs Ek/Ej et
d'autre part les produits aj wk,j à partir desquels
sont évalués les coefficients rk,j selon la relation
r k,j = j vk,j Ek/Ej Les circuits de calcul de dé
sempilement 701 et 702 ont une configuration similaire à celle
des circuits 601 et 602 de la figure 8. L'énergie E est, comme
précédemment, disponible en sortie du circuit de réalignement
temporel 507.

Bien entendu, la présente invention n'est pas li
mitée aux exemples de réalisation décrits et représentés, à
partir d'autres variantes peuvent encore être proposées sans
pour cela sortir du cadre de l'invention. Par exemple, un cir
cuit de réjection en amplitude du nombre des événements à
traiter peut être prévu pour n'effectuer les calculs que sur
des événements sélectionnés (à l'aide d'un seuil, d'une fenê
tre d'énergie, etc...).D'autre part, un multiplexeur temporel
peut être prévu pour n'utiliser qu'un diviseur au lieu de deux dans chacun des modes de réalisation des figures 2, 8 et 9, Un
circuit de multiplexage temporel peut également être prévu pour réduire le nombre des circuits de calcul de désempilement
et n'utiliser qu'un seul circuit de calcul de désempilement au
lieu
- des quatre circuits 501 à 504 dans le cas du mode de réalisation de la figure 2
- des quatre circuits 601 à 603 et 504 dans le cas du mode de réalisation de la figure 8
- des trois circuits 701, 702 et 504 dans le cas du mode de réalisation de la figure 9.

Par ailleurs, compte tenu des moyens de correction des défauts de linéarité et d'énergie qui sont mis en oeuvre dans les caméras gamma actuellement disponibles, à partir des signaux x, y, E obtenus en sortie du calculateur, on sait qu'il est possible d'utiliser indifféremment Z ou E pour le calcul des coordonnées. Dans ce cas on peut ne calculer qu'une seule de ces deux grandeurs et, selon le choix effectué, déduire l'autre grandeur de calculs faisant intervenir des corrections spécifiques de ce choix et exécutées par lesdits moyens.L'étage de sommation analogique comprend alors un réseau qui n'est plus que de 3p résistances, et l'étage de conversion et d'intégration ne comprend. plus que trois dispositifs de conversion et d'intégration recevant des signaux X(t),
Y(t), Z(t) ou X(t), Y(t), E(t) et fournissant des signaux
Xm, Ym, Zm ou Xm, Yml En respectivement. De même l'étage de traitement des événements ne comprend plus que trois circuits de calcul de désempilement. Les figures 10 à 12.

montrent, en correspondance aux figures 2, 8, 9, les modifications du calculateur lorsqu'on n'utilise plus que trois voies
X, Y, Z, tandis que les figures 13 à 15 montrent, toujours en correspondance aux figures 2, 8, 9, les modifications du calculateur lorsqu'on n'utilise plus que trois voies X, Y, E.

D'autre part, on notera également qu'il est possible, pour travailler à des fréquences plus faibles en régularisant le débit des événements, d'introduire en sortie des dispositifs de conversion et d'intégration des mémoires dites FIFO (de l'anglais First-In, First-Out) à -écriture et lecture commandées par l'étage de détection, séquencement et stockage 400. Cette disposition permet une réduction de la vitesse des calculs ultérieurs et le rythme plus lent ainsi obtenu peut être pratiquement égal au rythme moyen d'arrivée des événements (par exemple 2 microsecondes pour un rythme moyen de 500.00 événements par seconde) et non plus au rythme aléatoire d'arrivée des événements (environ 0,2 microseconde dans l'exemple précédent).

Claims

REVENDICATIONS

1. Caméra à scintillation comprenant un cristal scintillateur (10) éventuellement équipé d'un collimateur (20) et destiné à convertir chaque photon reçu en une scintillation, un guide de lumière (30) pour le couplage dudit cristal à la fenêtre d'entrée d'un jeu (50) de p photodétecteurs destinés à convertir en courant chaque scintillation, p voies d'acquisition analogiques (60) réalisant notamment l'amplification des signaux de sortie desdits photodétecteurs pour délivrer p signaux électriques de caractéristiques liées à l'intensité de la scintillation et à la distance de cette scintillation à chacun des photodétecteurs, et un calculateur (100) destiné à délivrer les coordonnées xj et yj d'une scintillation j et l'énergie Ej qui est associée à cet événement j, ce calculateur comprenant lui-même un étage (200) de sommation analogique composé de résistances et d'amplificateurs sommateurs, caractérisée

(A) en ce que lesdites p voies d'acquisition analogiques (60) comprennent des moyens d'amplification et de filtrage

(B) en ce que le calculateur (100) comprend

(a) quatre dispositifs de calcul de somme pondérée constituant l'étage (200) de sommation analogique et composés chacun d'un réseau de résistances et d'amplificateurs sommateurs (210, 220, 230, 240), ledit étage délivrant à partir des p signaux de sortie s1(t), s2(t),..., Sp(t) fournis par les p voies d'acquisition quatre signaux de sortie

X(t), Y(t), Z(t), E(t)

(b) un étage de conversion et d'intégration incluant quatre dispositifs de conversion et d'intégration pour convertir les quatre signaux analogiques X(t), Y(t),

Z(t), E(t) en quatre signaux numériques Xm, Yml Zm, En;

(c) un étage de traitement des événements incluant des circuits de calcul de désempilement et deux diviseurs délivrant à partir des signaux Xm, Yml Zmt

En les trois signaux de coordonnées et d'énergie-x, y, E

(C) en ce qu'un étage de détection, séquencement et stockage (400) est prévu pour délivrer d'une part les différents signaux d'horloge pour la synchronisation des éléments du calculateur et d'autre part des coefficients de correction destinés aux circuits de calcul de désempilement de l'étage de traitement des événements.

2. Caméra à scintillation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'étage de traitement des événements (500) comprend quatre circuits de calcul de désempilement (501,502,503,504), recevant respectivement les signaux X Yml Zm, En, et délivrant quatre signaux X, Y, Z, E, et deux diviseurs (505,506), délivrant respectivement deux signaux x = X/Z et y = Y/Z, trois signaux x, y, E étant constitués par les signaux de sortie respectivement du premier diviseur (505) du deuxième diviseur (506) et d'un circuit de réalignement temporel (507) recevant la sortie du quatrième circuit de calcul de désempilement (504) et en ce que les coefficients de correction sont des coefficients de correction par extrapolation et interpolation et y respectivement destinés aux quatre circuits de calcul de désempilement (501 à 504) de l'étage de traitement des événements (500j.

3. Caméra à scintillation selon la revendication 2, caractérisée en ce que chacun des quatre circuits de calcul de désempilement (501 à 504) comprend un soustracteur (510) recevant sur sa première entrée la sortie du dispositif de conversion et d'intégration correspondant, ce soustracteur étant suivi d'une part d'un premier multiplieur (511) et d'un deuxième registre de stockage (512) et d'autre part, en parallèle sur ce premier multiplieur et ce deuxième registre, d'un deuxième multiplieur (513) et d'un troisième registre de stockage (514), la sortie de ce troisième registre étant reliée à la deuxième entrée du soustracteur et les deuxièmes entrées des premier et deuxième multiplieurs étant reliées la première à la sortie de la mémoire (470) de stockage du coefficient a et la seconde à la sortie de la mémoire (480) de stockage du coefficient y.

4. Caméra à scintillation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les multiplieurs sont remplacés par un seul circuit de multiplication associé à un multiplexeur-démultiplexeur temporel.

5. Caméra à scintillation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacun des trois premiers circuits de calcul de désempilement (601 à 603) comprend un soustracteur (610) recevant sur sa première entrée la sortie du dispositif de conversion et d'intégration correspondant, suivi d'une part d'un quatrième registre de stockage -(612) dont la sortie est celle du circuit de calcul de désempilement et d'autre part, en parallèle, d'un troisième multiplieur (613) puis d'un cinquième registre de stockage (614), la sortie de ce cinquième registre étant reliée à la deuxième entrée du soustracteur et l'autre entrée du troisième multiplieur étant reliée à la sortie de la mémoire (480) de stockage du coefficient y.

6. Caméra à scintillation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'étage de traitement des événements (700) comprend trois circuits de calcul de désempilement (701, 702, 504), deux diviseurs (705,706) et un circuit de calcul additionnel (707), les deux diviseurs recevant les signaux

Xm, Ym, Zm pour délivrer deux signaux xm = Xm/Zm et ym = Ym/Zm, les deux premiers circuits de calcul de désempilement (701 et 702) recevant lesdits signaux xml ym et délivrant les signaux x,y et le troisième recevant le signal En et délivrant le signal E, et le circuit de calcul additionnel (707) recevant d'une part ledit signal E et d'autre part,lesdits coefficients de correction pour fournir aux premier et deuxième circuits de calcul de désempilement (701 et 702) un coefficient de correction additionnel.

7. Caméra à scintillation comprenant un cristal scintillateur (10) éventuellement équipé d'un collimateur (20) et destiné à convertir chaque photon reçu en une scintillation, un guide de lumière (30) pour le couplage dudit cristal à la fenêtre d'entrée d'un jeu (50) de p photodétecteurs destinés à convertir en courant chaque scintillation, p voies d'acquisition analogiques (60) réalisant notamment l'amplification des signaux de sortie desdits photodétecteurs pour délivrer p signaux électriques de caractéristiques liées à l'intensité de la scintillation et à la distance de cette scintillation à chacun des photodétecteurs, et un calculateur (100) destiné à délivrer les coordonnées xj et yj d'une scintillation jet l'énergie Ej qui est associée à cet événement j, ce calculateur comprenant lui-même un étage (200) de sommation analogique composé de résistances et d'amplificateurs sommateurs, caractérisée

(B) en ce que le calculateur (100) comprend

(a) trois dispositifs de calcul de somme pondérée constituant l'étage (200) de sommation analogique et composés chacun d'un réseau de résistances et d'amplificateurs sommateurs (210, 220, 230, 240), ledit étage délivrant à partir des p signaux de sortie si(t), s2(t),..., sp(t) fournis par les p voies d'acquisition trois signaux de sortie X(t),

Y(t), Z(t) ou X(t), Y(t), E(t) respectivement

(b) un étage de conversion et d'intégration incluant trois dispositifs de conversion et d'intégration pour convertir les trois signaux analogiques, X(t), Y(t), Z(t), ou

X(t), Y(t), E(t) respectivement, en trois signaux numériques

Xm, Ym, Zm, ou Xm, Yml Em

(c) un étage de traitement des événements incluant des circuits de calcul de désempilement et deux diviseurs délivrant à partir desdits signaux numériques, X Yn, Zm qu Xm, Ym, En respectivement, les trois signaux de coordonnées et d'énergie x, y, E

8. Caméra à scintillation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'étage de traitement des événements (500) comprend trois circuits de calcul de désempilement, recevant respectivement lesdits signaux numériques, Xm, Y

Zm, ou Xm, Yml Em respectivement, et délivrant trois signaux X, Y, Z, ou X, Y, E et deux diviseurs, délivrant respectivement deux signaux X/Z et Y/Z ou X/E et Y/E, les trois signaux x, y, E étant constitués par les signaux de sortie respectivement du premier diviseur (505) du deuxième diviseur (506) et d'un circuit de réalignement temporel (507) recevant la sortie du troisième circuit de calcul de désempilement et en ce que les coefficients de correction sont des coefficients de correction par extrapolation et interpolation, a et y respectivement, destinés aux trois circuits de calcul de désempilement de l'étage de traitement des événements (500).

9. Caméra à scintillation selon la revendication 8, caractérisée en ce que chacun des trois circuits de calcul de désempilement comprend un soustracteur (510) recevant sur sa première entrée la sortie du dispositif de conversion et d'intégration correspondant, ce soustracteur étant suivi d'une part d'un premier multiplieur (511) et d'un deuxième registre de stockage (512), et d'autre part, en parallèle sur ce premier multiplieur et ce deuxième registre, d'un deuxième multiplieur (513) et d'un troisième registre de stockage (514), la so-rtie de ce troisième registre étant reliée à la deuxième entrée du soustracteur et et d'autre part, en parallèle sur ce premier multiplieur et ce deuxième registre, d'un deuxième multiplieur et d'un troisième registre de stockage, la sortie de ce troisième registre étant reliée à la deuxième entrée du soustracteur et les deuxièmes entrées des premier et deuxième multiplieurs étant reliées la première à la sortie de la mémoire (470) de stockage du coefficient et la seconde à la sortie de la mémoire (480) de stockage du coefficient y.

10. Caméra à scintillation selon la revendication 9, caractérisée en ce que les multiplieurs sont remplacés par un seul circuit de multiplication associé à un multiplexeur-démultiplexeur temporel.

11. Caméra à scintillation selon la revendication 7, caractérisée en ce que chacun des trois circuits de calcul de désempilement comprend un soustracteur (610) recevant sur sa première entrée la sortie du dispositif de conversion et d'intégration correspondant, suivi d'une part d'un quatrième registre de stockage (612) dont la sortie est celle du circuit de calcul de désempilement et d'autre part, en parallèle, d'un troisième multiplieur (613) puis d'un cinquième registre de stockage (614), la sortie de ce cinquième registre étant reliée à la deuxième entrée du soustracteur et l'autre entrée du troisième multiplieur étant reliée à la sortie de la mémoire (480) de stockage du coefficient y.

12. Caméra à scintillation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'étage de traitement des événements (700) comprend -- trois circuits de calcul de désempilement (701,702,504), deux diviseurs (705,706) et un circuit de calcul additionnel (707), les deux diviseurs recevant les signaux

Xm, Ym, Zm pour délivrer deux signaux xm = Xm/Zm et Ym = Ym/Zm, ou respectivement les signaux Xml Ym,

Em pour délivrer deux signaux Xm = Xm/Em et Ym =

Ym/Em, les deux premiers circuits de calcul de désempilement (701 et 702) recevant lesdits signaux xm, ym et délivrant les signaux x,y et le troisième recevant-le signal

Zm ou Em et délivrant le signal.E, et le circuit de calcul additionnel (707) recevant d'une part ledit signal E et d'autre part lesdits coefficients de correction pour fournir aux premier et deuxième circuits de calcul de désempilement (701 et 702) un coefficient de correction additionnel.

13. Caméra à scintillation selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les diviseurs sont remplacés par un seul circuit de division associé à un multiplexeur-démultiplexeur temporel.

14. Caméra à scintillation selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que les circuits de calcul de désempilement sont remplacés par un seul de ces circuits auquel est associé un multiplexeur-démultiplexeur temporel.

15. Caméra à scintillation selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'est prévu un circuit de réjection en amplitude pour la réduction du nombre d'événements à traiter.

16. Caméra à scintillation selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que des mémoires dites FIFO sont prévues en sortie des dispositifs de conversion et d'intégration.