NL8000706A

NL8000706A - ELECTRONIC DEVICE FOR COMPENSATING LINEARITY ERRORS.

Info

Publication number: NL8000706A
Application number: NL8000706A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-02-09
Filing date: 1980-02-05
Publication date: 1980-08-12
Also published as: GB2043391A; FR2448750A1; JPS55110976A; FR2448750B1; DE3003609A1

Description

r - \ -* PHF 79-506 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.r - \ - * PHF 79-506 1 N.V. Philips' Incandescent lamp factories in Eindhoven.

Electronische inrichting voor het compenseren van lineariteitsfouten.Electronic device for compensating for linearity errors.

De uitvinding heeft betrekking op een electronische inrichting voor het compenseren van lineariteitsfouten, in het bijzonder voor het compenseren van lineariteitsfouten van een gammakamera.The invention relates to an electronic device for compensating for linearity errors, in particular for compensating for linearity errors of a gamma camera.

De sedert enkele jaren in ontwikkeling zijnde nucleaire ge-5 neeskunde maakt gebruik van de kennis over het assimileren van kleine hoeveelheden radio-isotopen door gezonde en zieke weefsels. De nucleaire analyse-inrichtingen die het meest worden gebruikt om, na het aan een patiënt toedienen van genoemde radio-isotopen, de uitgezonden gammastra-len te detecteren en de assimilatieverschillen aan te tonen van genoemde 10 radio-isotopen in gezonde of zieke weefsels, zijn de gammakamera's, en meer in het bijzonder de gammakamera's van het Anger type die beschreven worden in het Amerikaanse Octrooischrift Nr. 3.011.057.Nuclear medicine, which has been in development for several years, uses the knowledge about the assimilation of small amounts of radioisotopes by healthy and diseased tissues. The nuclear analyzers most commonly used to detect the emitted gamma rays and demonstrate the assimilation differences of said radioisotopes in healthy or diseased tissues after administering said radioisotopes to a patient. the gamma cameras, and more particularly, the Anger type gamma cameras described in U.S. Pat. 3,011,057.

Het werkingsprincipe van de gammakamera's is bekend en wordt in meerdere varianten beschreven in talrijke documenten: daaronder be-15 vinden zich in het bijzonder de Amerikaanse Octrooischriften Nrs.The operating principle of the gamma cameras is known and is described in numerous variants in numerous documents, among which are in particular the United States Patents Nos.

3.683.185 en 3.919.556, de Franse Octrooiaanvrage Nr. 75.32.121 van "N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken", die op 21 mei 1976 onder Nr.3,683,185 and 3,919,556, French Patent Application No. 75.32.121 to "N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken", filed on May 21, 1976 under No.

2.288.987 werd gepubliceerd, en vooral de Franse Octrooiaanvrage Nr.2,288,987, and in particular French Patent Application No.

76.28.075 van "ELSCINT LTD" die op 15 april 1977 onder Nr. 2.325.053 20 werd gepubliceerd.76.28.075 to "ELSCINT LTD" registered on April 15, 1977 under No. 2,325,053 20 has been published.

Het laatstgenoemde document beschrijft in detail de structuur en de werking van een gammakamera, in dit geval van het Anger type, maar vestigt eveneens de aandacht op een fundamenteel probleem van een dergelijke kamera, namelijk de geometrische niet-lineariteit ervan, waardoor 25 scintillatieposities dichter bij de optische as van de fotovermenigvul-digingsbuizen (die het uitgezonden licht moeten omzetten in electrische signalen) worden weergegeven als de posities, waar in werkelijkheid scintillaties plaatsvinden.The latter document describes in detail the structure and operation of a gamma camera, in this case of the Anger type, but also draws attention to a fundamental problem of such a camera, namely its geometric non-linearity, bringing 25 scintillation positions closer to the optical axis of the photomultiplier tubes (which are to convert the emitted light into electrical signals) are shown as the positions where scintillations actually take place.

Voor het elimineren van genoemde niet-lineariteit werden tal-30 rijke oplossingen voorgesteld die zich alle beperken tot de twee volgende principes: het via optische weg onderdrukken van de niet-lineariteit (zie de onder Nrs. 2.219.423 en 2.325.053 gepubliceerde Franse Octrooi-aanvragen) door een verandering in de verdeling van het door de sein- 8000706 · PHF 79-506 2 y tillator geproduceerde licht dat overgedragen wordt naar de fotovermenig-vuldigingsbuizen, of het via electronische weg onderdrukken van de niet-lineariteit door een verandering van de uitgangssignalen van de kamera (zie de Franse Octrooiaanvrage Nr. 22.19.424, het Franse aanvullings-5 schrift Nr. 22.43.450, evenals het Amerikaanse Octrooischrift Nr. 3.980.886). Met een zeker voorbehoud dat hierna precieser zal worden aangeduid, wordt in deze aanvrage ondersteld dat de beschreven uitvinding behoort tot genoemde tweede cat'egorie en dat de uitvinding een electronische correctie teweegbrengt van de eerder vermelde lineariteitsfou-10 ten.Numerous rich solutions have been proposed to eliminate said non-linearity, all of which are limited to the following two principles: optical suppression of non-linearity (see French published under Nos. 2,219,423 and 2,325,053 Patent applications) by a change in the distribution of the light produced by the signal 8000706 · PHF 79-506 2 y tillator which is transferred to the photomultiplier tubes, or by electronically suppressing the non-linearity by a change of the outputs of the camera (see French Patent Application No. 22.19.424, French Supplementary No. 22.43.450, as well as U.S. Patent No. 3,980,886). With a certain caveat, which will be indicated more precisely hereinafter, in this application it is assumed that the described invention belongs to said second category and that the invention produces an electronic correction of the aforementioned linearity errors.

Een vergelijkende studie van de drie laatstgenoemde documenten wijst duidelijk op het kenmerk dat gemeenschappelijk is voor de verschillende werkwijzen of inrichtingen die tot op heden werden voorgesteld voor het elimineren of het verminderen van genoemde lineariteitsfouten: het 15 aanwenden van deze oplossingen betekent steeds een verandering van de kamera via het interponeren van het correctie-element of van de correctie-elementen in het inwendige van de verwerkingsketen van de door genoemde kamera gedetecteerde signalen, en gebeurt meestal ten koste van het geometrisch oplossend vermogen.A comparative study of the last three documents clearly points to the characteristic common to the various methods or devices which have hitherto been proposed for eliminating or reducing said linearity errors: employing these solutions always means changing the camera via interposing the correction element or the correction elements in the interior of the processing chain of the signals detected by said camera, and usually occurs at the expense of the geometric resolution.

20 Het doel van de uitvinding daarentegen is het aanduiden van een electronische correctie-inrichting die geen invloed teweegbrengt noch in die verwerkingsketen noch in het inwendige van de kamera zelf doch slechts aan de uitgang ervan. De lineariteitsfouten in de door de kamera afgeleverde signalen worden door deze inrichting niet onderdrukt 25 ê posteriori gecompenseerd.The object of the invention, on the other hand, is to indicate an electronic correction device which does not have any influence neither in that processing chain nor in the interior of the camera itself, but only at its output. The linearity errors in the signals delivered by the camera are not compensated for posteriori by this device.

Een electronische inrichting voor het compenseren van lineariteitsfouten, namelijk voor het compenseren van de lineariteitsfouten die aan de uitgang van een gammakamera optreden in de twee coördinaat- signalen (U, U ) welke op een met het detectieveld van de kamera over-x y 30 eenstemmend oppervlak, bijvoorbeeld op het scherm van de kamera, corresponderen met de positiecoördinaten (x, y) van de met de door de kamera gedetecteerde gammastralen geassocieerde scintillaties heeft volgens de uitvinding tot kenmerk, dat de inrichting een electrische vierpool met twee ingangen (v, w) en met twee uitgangen (Uv, U^), waarvan een over-35 drachtsfunctie nagenoeg gelijk is aan een overdrachtsfunctie van de gammakamera, en twee in parallel geschakelde verschilversterkers bevat, waarvan de eerste versterker op een eerste ingang met een bepaalde polariteit een eerste coördinaatsignaal (U^) en op een tweede ingang met een 8000706 PHF 79-506 3 r % tegenovergestelde polariteit een eerste terugkoppelsignaal (U^) ontvangt, terwijl via zijn uitgang genoemde eerste verschilversterker een eerste gecompenseerd ingangssignaal voor de vierpool aflevert, terwijl de tweede verschilversterker op een eerste ingang met de genoemde bepaalde 5 polariteit het tweede coördinaatsignaal (U^) en op zijn tweede ingang met tegenovergestelde polariteit een tweede terugkoppelsignaal (U^) ontvangt, en de uitgang van genoemde tweede verschilversterker een tweede gecompenseerd ingangssignaal voor de vierpool aflevert.An electronic device for compensating for linearity errors, namely for compensating for the linearity errors that occur at the output of a gamma camera in the two coordinate signals (U, U) corresponding to a field corresponding to the detection field of the camera. surface, for example on the screen of the camera, corresponding to the position coordinates (x, y) of the scintillations associated with the gamma rays detected by the camera, according to the invention, characterized in that the device has an electric quadrupole with two inputs (v, w ) and with two outputs (Uv, U ^), of which a transfer function is almost the same as a transfer function of the gamma camera, and contains two differential amplifiers connected in parallel, the first amplifier of which has a first input with a certain polarity coordinate signal (U ^) and on a second input with a 8000706 PHF 79-506 3 r% opposite polarity a first feedback signal e1 (U ^), while said first differential amplifier outputs a first compensated input to the quadrupole through its output, while the second differential amplifier receives the second coordinate signal (U ^) and a second input with opposite polarity receives a second feedback signal (U ^), and the output of said second differential amplifier outputs a second compensated quadrupole input signal.

Bij de inrichting volgens de uitvinding is aan de kamera een 10 vierpool toegevoegd, die de werking van de kamera simuleert en die dankzij zijn overdrachtsfunctie, die nagenoeg identiek is aan de overdrachtsfunctie van de kamera, het mogelijk maakt om, in samenwerking met een in serie met de kamara aangebrachte verschiltrappen, de optredende lineariteitsfouten te compenseren. De genoemde compensatie heeft daaren-15 boven totaal geen invloed op het geometrisch oplossend vermogen van de gammakamera. Het kenmerk van de inrichting leidt tot het reeds hierboven vermelde voorbehoud, namelijk dat de inrichting volgens de uitvinding een correctie via electronische weg van de lineariteitsfouten mogelijk maakt. De inrichting volgens de uitvinding behoort echter niet tot de-20 zelfde familie van de tot op heden toegepaste electronische correctie-inrichtingen, die steeds repercussies hebben op het inwendige van de kamera zelf.In the device according to the invention a quadrupole is added to the camera, which simulates the operation of the camera and which, thanks to its transfer function, which is almost identical to the transfer function of the camera, makes it possible, in cooperation with a series differential stages applied with the kamara to compensate for the occurring linearity errors. Moreover, said compensation has no influence whatsoever on the geometric resolution of the gamma camera. The feature of the device leads to the reservation already mentioned above, namely that the device according to the invention makes possible an electronic correction of the linearity errors. However, the device according to the invention does not belong to the same family of electronic correction devices used hitherto, which always have repercussions on the interior of the camera itself.

De uitvinding wordt nader beschreven aan de hand van een tekening waarin: 25 Figuur 1 op schematische wijze de essentiële elementen defi nieert van een gammakamera,The invention is further described with reference to a drawing, in which: Figure 1 schematically defines the essential elements of a gamma camera,

Figuren 2a en 2b een duidelijk beeld geven van de te compenseren lineariteitsfouten,Figures 2a and 2b give a clear picture of the linearity errors to be compensated,

Figuur 3 op schematische wijze een gammakamera voorzien van 30 een conform de uitvinding gerealiseerde inrichting voor het compenseren van lineariteitsfouten weergeeft, enFigure 3 schematically shows a gamma camera provided with a device for compensating linearity errors realized in accordance with the invention, and

Figuur 4 meer in detail een simulatievierpool toont welke in de inrichting volgens de uitvinding in Figuur 3 toepasbaar is.Figure 4 shows in more detail a simulation quadrupole which can be used in the device according to the invention in Figure 3.

Een gammakamera dient voor het afleveren van informatie over 35 sterkte en positie van optredende gammastraling en geeft een amplitude-informatie en een positieinformatie; daartoe bevat een dergelijke kame-* ra zoals aangeduid in Figuur 1 een scintillatiekristal 1, waarin op de interactiepunten tussen de gammastralen en het kristal scintillaties 8000706 / -¾ ----- PHF 79-506 4 .A gamma camera serves to provide information about the strength and position of occurring gamma rays and provides an amplitude information and a position information; for this purpose such a camera * as indicated in Figure 1 contains a scintillation crystal 1, in which scintillations 8000706 / -¾ ----- PHF 79-506 4 at the interaction points between the gamma rays and the crystal.

optreden, een lichtgeleider 2 die een koppelorgaan vormt tussen het kristal 1 en een netwerk 3 van ri fotovermenigvuldigingsbuizen voor het detecteren van scintillatielicht en het daarbij opwekken van electri-sche signalen, en een schakeling 4 voor het verwerken van die signalen.occur, a light guide 2 which forms a coupling between the crystal 1 and a network 3 of ri photomultiplier tubes for detecting scintillation light and thereby generating electrical signals, and a circuit 4 for processing those signals.

5 Figuren 2a en 2b tonen duidelijk de lineariteitsfouten aan die de hanteerbaarheid van een gammakamera nadelig beïnvloeden en die als gevolg hebben dat bij een scintillatie met coördinaten x, y weergegeven in Figuur 2a, een bepaald punt correspondeert met de spanningen U en U waarbij een niet-lineaire relatie bestaat tussen x, y en U , U . x y x y ig Figuur 2b toont duidelijk welke beeldvervorming het raster uit Fig. 2a ondergaat en zo de aanwezigheid van genoemde lineariteitsfouten veroorzaakt. Dergelijke fouten veroorzaken in het aan de uitgang van de kamera verkregen beeld de aanwezigheid van "concentratiegebieden", die symmetrisch ten opzichte van de optische assen van de fotovermenigvuldigings-15 buizen zijn gelegen. Deze concentratiegebieden kunnen worden aangetoond, indien op uniforme wijze het scintillatiekristal wordt bestraald. Het onder deze omstandigheden opgewekte beeld is niet uniform, maar vertoont concentraties van gemeten scintillaties rond centra, die overeenstemmen met de situering 'van de optische assen van de fotovermenigvuldigingsbui-2Q zen ten opzichte van het scintillatiekristal.Figures 2a and 2b clearly show the linearity errors that adversely affect the handling of a gamma camera and which result in a scintillation with coordinates x, y shown in Figure 2a, a certain point corresponding to the voltages U and U at which a -linear relationship exists between x, y and U, U. x y x y ig Figure 2b clearly shows what image distortion the grid of Fig. 2a and thus causes the presence of said linearity errors. Such errors cause in the image obtained at the output of the camera the presence of "concentration areas" which are located symmetrically with respect to the optical axes of the photomultiplier tubes. These concentration areas can be detected if the scintillation crystal is irradiated in a uniform manner. The image generated under these conditions is not uniform, but shows concentrations of measured scintillations around centers corresponding to the position of the optical axes of the photomultiplier tubes with respect to the scintillation crystal.

De compensatie-inrichting, die volgens de uitvinding deze fouten compenseert wordt in Figuur 3 weergegeven in een bijzondere uitvoeringsvorm en bevat twee in parallel geschakelde en op de uitgang van een gammakamera 10 aangesloten verschilversterkers 11, 12 met verster-25 kingscoëfficiënt K, en een vierpool 13 waarvan de overdrachtsfunctie nagenoeg of geheel identiek is aan die van de gammakamera. Er wordt opgemerkt dat een volledige identiteit in werkelijkheid niet realiseerbaar is, wat betreft de door de gammakamera 10 gerealiseerde.detectie van de lichtverschijnselen, die een toevalskarakter hebben, waardoor de uit-3g gangssignalen ϋχ en Uy die corresponderen met de juiste plaats van genoemde verschijnselen nadelig beïnvloed worden door statistische fluctuaties, die de grens bepalen van het geometrisch oplossend vermogen van de gammakamera. Dergelijke genoemde fluctuaties treden echter niet in het minst op in de ingangssignalen en de uitgangssignalen van de vier-35 pool 13.The compensation device which according to the invention compensates for these errors is shown in Figure 3 in a special embodiment and comprises two differential amplifiers 11, 12 with a gain coefficient K, connected in parallel and connected to the output of a gamma camera 10, and a quadrupole 13, the transfer function of which is substantially or completely identical to that of the gamma camera. It is noted that a complete identity is in reality not realizable as regards the detection of the light phenomena realized by the gamma camera 10, which are of a random nature, as a result of which the output signals ϋχ and Uy corresponding to the correct location of said phenomena adversely affected by statistical fluctuations which determine the boundary of the geometric resolution of the gamma camera. However, such mentioned fluctuations do not occur in the least in the input signals and the output signals of the four-pole 13.

Zoals Figuur 4 aanduidt bevat genoemde vierpool 13 in dit geval een kathodestraalbuis 21, een lichtgeleider 22 die een koppelorgaan vormt tussen de buis 21 en-een netwerk 23 van lichtdetectoren, en een 8000708 . * v’ PHF 79-506 5 e \ schakeling 24 voor het verwerken van de door genoemd netwerk 23 afgele-verde signalen in respons op de detectie van een lichtsignaal opgewekt door het treffen van een electronenbundel in de buis 21 op het scherm ervan. De schakeling 24 is identiek aan de in de kamera 10 gebruikte 5 schakeling voor het bepalen van de plaats der optredende scintillaties, en realiseert genoemde berekening bijvoorbeeld via het evalueren van en Uy met behulp van relaties van het type: U = ξ ki Si 10 x f S.As indicated in Figure 4, said quadrupole 13 in this case contains a cathode ray tube 21, a light guide 22 which forms a coupling member between the tube 21 and a network 23 of light detectors, and an 8000708. * PHF 79-506 5 circuit 24 for processing the signals delivered by said network 23 in response to the detection of a light signal generated by striking an electron beam in the tube 21 on its screen. The circuit 24 is identical to the circuit used in the camera 10 for determining the location of the occurring scintillations, and realizes said calculation, for example, by evaluating and Uy using relations of the type: U = ξ ki Si 10 xf S.

i i U = ^k’i Ti ‘ ' ?Ti 15 welke relaties corresponderen met het bepalen van het barycentrum van een door punten gevormd geheel. De referenties x, y duiden de coördinaten aan (in het door de figuren gevormde geheel) van een ten gevolge van een gedetecteerde gammastraal optredende scintillatie (verschijnselcoör-dinaten ). Er bestaat tussen enerzijds de gemiddelde waarde van de door 20 de kamera 10 bepaalde uitgangssignalen U en U om die coördinaten x, y x y weer te geven op een oppervlak dat overeenstemt met het detectieveld van de kamera.(bijvoorbeeld een scherm), en anderzijds genoemde coördinaten x, y een relatie die gegeven wordt door de fomules: U = F(x, y) en Dy = G(x, y). Omdat de overdrachtfunctie van de vierpool 13 nagenoeg identiek is aan die van de kamera 10, bestaan er tussen de door de vierpool berekende uitgangssignalen U^, en de ingangssignalen v, w de relaties = F (^, ^) en = G (^, jj(). De verhoudingen ^ en ^ vertegenwoordigen de waarden van de coördinaten waarmede de spanningswaarden v en w overeenstemmen (de letter C is een constante).i i U = ^ k 'i Ti' '? Ti 15 which relations correspond to determining the bary center of a whole formed by points. The references x, y indicate the coordinates (in the whole formed by the figures) of a scintillation (phenomenon coordinates) occurring as a result of a detected gamma ray. On the one hand, there is the average value of the output signals U and U determined by the camera 10 to display those coordinates x, yxy on a surface corresponding to the detection field of the camera (for example a screen), and on the other hand said coordinates x, y is a relationship given by the formulas: U = F (x, y) and Dy = G (x, y). Since the transfer function of the quadrupole 13 is almost identical to that of the camera 10, between the output signals U ^, and the input signals v, w, the relations = F (^, ^) and = G (^, jj (). The ratios ^ and ^ represent the values of the coordinates to which the voltage values v and w correspond (the letter C is a constant).

3030

De eerste verschilversterker 11 ontvangt op zijn positieve ingang het uitgangssignaal U van de kamera 10, en op zijn negatieve in-The first differential amplifier 11 receives the output signal U from the camera 10 on its positive input, and on its negative input

Aa

gang het uitgangssignaal van de vierpool 13. Het ingangssignaal v van de vierpool 13 is het uitgangssignaal van genoemde verschilversterker 11. Op zijn beurt ontvangt de tweede verschilversterker 12 op zijn po-35 sitieve ingang op het uitgangssignaal Uy van de kamera 10 en op zijn negatieve ingang het uitgangssignaal van de vierpool 13. Het ingangssignaal w van deze vierpool is het uitgangssignaal van de verschilversterker 12.the output signal of the quadrupole 13. the input signal v of the quadrupole 13 is the output signal of said differential amplifier 11. In turn, the second differential amplifier 12 receives at its positive input at the output signal Uy of the camera 10 and at its negative input the output signal of the quadrupole 13. The input signal w of this quadrupole is the output signal of the differential amplifier 12.

8000706 PHF 79-506 68000706 PHF 79-506 6

De conform de uitvinding gerealiseerde electronische inrichting voor het compenseren van lineariteitsfouten vormt een systeem dat voortdurend een evenwichtstoestand opzoekt. De werking wordt hierna volgend toegelicht. Vooraf wordt verondersteld dat de functies F en G, die 5 de relatie tussen υχ en Uy enerzijds en x en y anderzijds bepalen, monotone functies zijn (bijvoorbeeld stijgende monotone functies, hetgeen voor een bepaalde y-waarde betekent dat groter is dan ΙΙχ^ wanneer groter is dan x^, en dat voor een bepaalde x-waarde, eveneens groter is dan indien groter is <^an y^).The electronic device for compensating linearity errors realized in accordance with the invention forms a system that continuously searches for an equilibrium condition. The operation is explained below. It is assumed in advance that the functions F and G, which determine the relationship between υχ and Uy on the one hand and x and y on the other, are monotonic functions (for example rising monotonic functions, which means for a given y value that is greater than ΙΙχ ^ when is greater than x ^, and that for a given x value, is also greater than if greater than <^ an y ^).

10 Op het tijdstip dat de compensatie-inrichting verbonden wordt met de uitgang van de kamera 10, zal er een algemene evenwichtstoestand in het systeem optreden enerzijds omdat voldaan moet worden aan de vier reeds genoemde relaties met betrekking tot υχ, Uy, Uy en U^, en anderzijds omdat voldaan moet worden aan de gelijkheden die beooqd zijn met de 15 tussen de kamera 10 en de compensatie-inrichting verwezenlijkte terugkoppeling, namelijk: v = K (ΙΙχ - Uv), en » = K (Uu - U.) 2010 At the time that the compensation device is connected to the output of the camera 10, a general equilibrium state will occur in the system on the one hand because the four relations already mentioned with regard to υχ, Uy, Uy and U ^ must be satisfied. , and on the other hand because the equities which have to be met with the feedback between the camera 10 and the compensation device must be satisfied, namely: v = K (ΙΙχ - Uv), and »= K (Uu - U.) 20

Indien de waarde van K die de versterkingscoëfficiënt aanduidt van iedere verschilversterker 11, 12 groot is, kan door het feit dat v en w eindige waarden zijn, worden afgeleid dat de verschillen (1)χ - Uy) en (Uy - U^) klein zijn. Dit betekent dat de waarden van U en U practisch gelijk 25 zijn eveneens de waarden van Uy en U^. Het een-eenduidige karakter van de door de overdrachtfuncties van de kamera 10 en van de vierpool van de condensatie-inrichting verwezenlijkte relaties heeft dan als resultaat dat de waarden van de verhouding ^ en van de parameter x eveneens practisch gelijk zijn, en dat eveneens de waarden van de verhouding ^ en van 30 de parameter y practisch gelijk zijn. Het is duidelijk dat deze gelijkheden des te precieser zijn naarmate de versterkingscoëfficiënt K groter is. Genoemde gelijkheden laten dus toe te schrijven dat: v = C.x en 35 W = C.yIf the value of K denoting the gain coefficient of each differential amplifier 11, 12 is large, the fact that v and w are finite values can be used to deduce that the differences (1) χ - Uy) and (Uy - U ^) are small. to be. This means that the values of U and U are practically the same as the values of Uy and U ^. The unambiguous character of the relations realized by the transfer functions of the camera 10 and the quadrupole of the condensing device then results in that the values of the ratio en and of the parameter x are also practically the same, and that also the values of the ratio ^ and of the parameter y are practically equal. It is clear that the more precise the equality the greater the gain coefficient K is. The equities mentioned therefore attribute that: v = C.x and 35 W = C.y

De twee ingangssignalen v en w van de vierpool 13 zijn lineair afhankelijk van de coördinaten x en y, die gezocht zijn.The two input signals v and w of the quadrupole 13 are linearly dependent on the coordinates x and y being sought.

8000708 .8000708.

PHF 79-506 7.PHF 79-506 7.

De uitgangssignalen U en U , die behept zijn met lineariteitsfouten van x y de kamera, tonen deze lineariteit niet. De genoemde ingangssignalen v en w vormen dus de uitgangssignalen van het geheel, dat de electronische compensatie-inrichting en kamera 10 omvat.The output signals U and U, which are subject to linearity errors of x y de camera, do not show this linearity. The said input signals v and w thus form the output signals of the whole, which comprises the electronic compensation device and camera 10.

5 De evenwichtstoestand van het door de kamera 10 en de compen satie-inrichting gevormde systeem is daarenboven volledig stabiel. Deze stabiliteit geeft de zekerheid dat bij elke optredende scintillatie met nieuwe x- en y-coördinaten, die dus nieuwe ΙΙχ- en U^-waarden opwekt, een nieuwe evenwichtstoestand zal worden bereikt. Wanneer wordt veronder-10 steld dat, vanuit een evenwichtstoestand xq, y^, ΙΙχο, U de volgende optredende coördinaten de waarden x^ en y^ en de daarmee overeenstemmende signalen de waarden U^, U ^ aannemen, waarbij x·^ en y^ groter zijn dan xq respectievelijk yQ, dan wordt de waarde van het verschil (ΙΙχ - U^) groter, dat wil zeggen de waarde van de verhouding ^ wordt ^ groter, terwijl door de invloed van de overdrachtsfunctie van de vier-pool 14, ook de waarde van Uy groter wordt. Het groter worden van Uy veroorzaakt een vermindering van het verschil (U - U ), dat juist de neiging had te verhogen. Het teruggekoppelde systeem volgt dus getrouw de veranderingen van de uitgangssignalen van de gammakamera. Indien via 20 een ietwat andere redenering verondersteld wordt dat, vanaf een evenwichtstoestand x , y . U , U rt, U , U , de waarde van (bijvoorbeeld) o’ 'o’ xo’ yo’ vo wMoreover, the state of equilibrium of the system formed by the camera 10 and the compensator is completely stable. This stability ensures that with every scintillation with new x and y coordinates, thus generating new nieuwe and U ^ values, a new equilibrium condition will be reached. When it is assumed that, from an equilibrium state xq, y ^, ,ο, U the following occurring coordinates take the values x ^ and y ^ and the corresponding signals take the values U ^, U ^, where x · ^ and y ^ greater than xq and yQ, respectively, then the value of the difference (ΙΙχ - U ^) increases, that is, the value of the ratio ^ increases ^, while due to the influence of the transfer function of the four-pole 14, the value of Uy also increases. Increasing Uy causes a decrease in the difference (U - U), which tended to increase. Thus, the feedback system faithfully follows the changes of the gamma camera output signals. If through 20 a somewhat different reasoning is assumed that, from an equilibrium state x, y. U, U rt, U, U, the value of (for example) o "o" xo "yo" w

Uyo veranderd wordt met een positief bedrag dUvo, vermindert de waarde van het verschil (U - U ) en wordt gelijk aan (U - U - dll ), dat wil zeggen (va/K)-dUyo. Indien de amplitude van het ingangssignaal 25 van de vierpool 13 vermindert, veroorzaakt de monotonie der functies F en G dat de amplitude van het uitgangssignaal U eveneens vermindert, en dit in tegenstelling tot het aanvankelijke positieve bedrag dUvQ.Uyo is changed with a positive amount of dUvo, decreases the value of the difference (U - U) and becomes equal to (U - U - dll) i.e. (va / K) -dUyo. If the amplitude of the input signal 25 of the quadrupole 13 decreases, the monotony of functions F and G causes the amplitude of the output signal U to decrease as well, in contrast to the initial positive amount dUvQ.

Een evenwichtstoestand wordt dus voor elke groep waarden x^, y^, 1)χ^, yi’ vi* wi 30 Door het aan de kamera toevoegen van de electronische compen satie-inrichting volgens de uitvinding wordt dus een stabiel systeem verkregen waarin de invloed van de lineariteitsfouten van de afzonderlijk beschouwde kamera 10 vermeden wordt.An equilibrium state is thus obtained for each group of values x ^, y ^, 1), yi 'vi * wi. By adding the electronic compensating device according to the invention to the camera, a stable system is thus obtained in which the influence of the linearity errors of the separately considered camera 10 is avoided.

Een der voorwaarden die nodig zijn opdat het aldus gevormde 35 systeem effectief de lineariteitsfouten van de kamera 10 zou compenseren is, zoals reeds gezegd, dat de overdrachtsfunctie van de vierpool 13 de overdrachtsfunctie van de gammakamera zo goed mogelijk benadert.One of the conditions necessary for the system thus formed to effectively compensate for the linearity errors of the camera 10 is, as already said, that the transfer function of the quadrupole 13 approximates the transfer function of the gamma camera as closely as possible.

8 0 0 0 7 ö S8 0 0 0 7 ö S

PHF 79-506 8 */PHF 79-506 8 * /

VV

Een goede benadering (op de statistische fluctuaties na) wordt verkregen indien a. het door de lichtdetectoren gevormde netwerk 23 zodanig aangebracht is dat de middenpunten van de detectoren een geometrische opstelling 5 tonen die vergelijkbaar is met een door de n fotovermenigvuldigings-buizen van de gammakamera gevormde opstelling, b. voor ieder van de genoemde lichtdetectoren de gevoeligheid van de lichtdetectoren als functie van de afstand tussen het invalspunt van de electronenbundel van de buis 21 en de langsas van de detector verge-10 lijkbaar is met een equivalente gevoeligheid van de fotovermenigvuldi-gingsbuis als functie van de afstand van de scintillatie tot de as van die fotovermenigvuldigingsbuis. De verwerkingsschakelingen 4 en 24 kunnen zonder meer identiek zijn, met als enigste verschil dat met schakeling 24 uiteraard geen berekening van de amplitude van het sig-15 naai uitgevoerd behoeft te worden, omdat met deze schakeling 24 nodig is voor het compenseren van de lineariteitsfouten, die in de gedetecteerde posities optreden. Als lichtdetectoren zullen voornamelijk hetzij fo-todiodes hetzij fotovermenigvuldingsbuizen worden gebruikt.A good approximation (except for the statistical fluctuations) is obtained if a. The network 23 formed by the light detectors is arranged in such a way that the center points of the detectors show a geometric arrangement 5 which is comparable to one through the n photomultiplier tubes of the gamma camera. formed arrangement, b. for each of the said light detectors, the sensitivity of the light detectors as a function of the distance between the incident point of the electron beam of the tube 21 and the longitudinal axis of the detector is comparable with an equivalent sensitivity of the photomultiplier tube as a function of the distance from the scintillation to the axis of that photomultiplier tube. The processing circuits 4 and 24 can be identical, with the only difference that with circuit 24 of course no calculation of the amplitude of the sig-15 need be performed, because with this circuit 24 it is necessary to compensate for the linearity errors, that occur in the detected positions. As light detectors, mainly either photo diodes or photo multiplier tubes will be used.

In wat voorafging werd reeds vermeld dat de compensatie des te 20 beter is naarmate de waarden van de versterkingscoëfficiënt K van iedere verschilversterker 11, 12 groter is, want de benadering van x door v/C en van y door w/C is dan des te beter verantwoord. De geldigheid van deze bewerking wordt nog versterkt door het feit dat de lineariteitsfouten zelf kunnen variëren in afhankelijkheid van de waarden der coördinaten 25 die door genoemde fouten gestoord worden. Dit betekent dat deze lineariteitsfouten niet dezelfde amplitude vertonen voor een verschijnsel met coördinaten x, y dat gedetecteerd wordt door de kamera 10, en voor de signalen v en w (ongeveer gelijk aan Cx respectievelijk Cy) die met genoemde coördinaten corresponderen aan de ingang van de vierpool 13 wan-30 neer het systeem in de evenwichtstoestand verkeert. Het op die wijze vastgestelde amplitudeverschil is eveneens echter kleiner naarmate de verschillen U - U en U - U . kleiner zijn, dat wil zeggen naarmate de λ v y \a versterkingscoëfficiënt K groter is. Proeven hebben aangetoond dat wan- •neer de versterkingscoëfficiënt K een waarde heeft van ongeveer 100, het 35 reeds mogelijk is een zeer goede compensatie te realiseren. Daar het overigens wenselijk is dat het teruggekoppelde systeem stabiel functioneert en correct gedempt is, zal voor de versterkingscoëfficiënt K geen 8000708 "i “ λ PHF 79-506 9 waarde gekozen worden die hoger is dan 1000, waarbij de gekozen waarde zelf te bepalen is aan de hand van verschillende proeven. Voor het tot het werkelijk nuttige bereik begrenzen van de dynamiek van de ingangssignalen v en w van de vierpool 13 is het overigens mogelijk de verschil-5 versterkers 11 en 12 zodanig te realiseren dat deze versterkers verzadigd raken boven de grenzen van genoemde dynamiek, hetgeen dus betekent dat genoemde versterkers slechts de coëfficiëntwaarde K hebben in het dynamische bereik van de signalen-v en w.As previously stated, the compensation is all the better the greater the values of the gain coefficient K of each differential amplifier 11, 12, because the approximation of x by v / C and of y by w / C is the more better responsible. The validity of this operation is further enhanced by the fact that the linearity errors themselves may vary depending on the values of the coordinates 25 affected by said errors. This means that these linearity errors do not show the same amplitude for a phenomenon with coordinates x, y detected by the camera 10, and for the signals v and w (approximately equal to Cx and Cy, respectively) corresponding to said coordinates at the input of the quadrupole 13 when the system is in equilibrium state. However, the amplitude difference thus determined is also smaller as the differences U-U and U-U. smaller, that is, the greater the λ v y \ a gain coefficient K, the greater. Tests have shown that when the gain coefficient K has a value of about 100, it is already possible to realize a very good compensation. Since, incidentally, it is desirable that the feedback system functions stably and is correctly damped, no 8000708 "i" λ PHF 79-506 9 value will be chosen for the gain coefficient K which is higher than 1000, the selected value itself being determined by In order to limit the dynamics of the input signals v and w of the quadrupole 13 to the really useful range, it is otherwise possible to realize the difference amplifiers 11 and 12 such that these amplifiers become saturated above the limits. of said dynamics, which means that said amplifiers have only the coefficient value K in the dynamic range of the signals v and w.

De uitvinding is uiteraard niet beperkt tot het in deze tekst 10 beschreven en weergegeven uitvoeringsvoorbeeld vanaf hetwelk andere uit-voeringsmodi en andere realisatievormen mogelijk zijn zonder daarom buiten het kader van de uitvinding te treden. In het bijzonder is het voor de versterkingscoëfficiënt K bepaalde waardenbereik gedurende het afstellen van de inrichting volgens de uitvinding een optimale werkingszóne, 15 doch de ondergrens en bovengrens kunnen veranderd worden zonder dat daarom het systeem ophoudt te functioneren in overeenstemming met de in deze tekst gegeven beschrijving.The invention is of course not limited to the exemplary embodiment described and shown in this text, from which other embodiments and other forms of implementation are possible without therefore departing from the scope of the invention. In particular, the range of values determined for the amplification coefficient K during the adjustment of the device according to the invention is an optimum operating zone, but the lower limit and upper limit can be changed without the system therefore ceasing to function in accordance with the description given in this text. .

Het is eveneens duidelijk dat de conform de uitvinding gerealiseerde electronische compensatie-inrichting aangesloten kan worden op 20 een willekeurige gammakamera waarvan de uitgangssignalen behept zijn met lineariteitsfouten, waarbij de optimalisatie van de versterkingscoëfficiënt K en de aanpassing van de karakteristieken signaal = f (afstand) de enige belangrijke uit te voeren regelingen betekenen in ieder specifiek geval.It is also clear that the electronic compensation device realized in accordance with the invention can be connected to any gamma camera whose output signals are subject to linearity errors, the optimization of the gain coefficient K and the adjustment of the characteristics signal = f (distance). any significant arrangements to be implemented mean in any particular case.

25 30 35 800070525 30 35 8000 705

Claims

1. Electronic device for compensating for linearity errors, namely for compensating for the linearity errors that occur at the output of a gamma camera in the two coordinate signals (U, U) u / each on one corresponding to the detection field of the camera xy 5 surface, for example on the screen of the camera, correspond to the position coordinates (x, y) of the scintillations associated with the gamma rays detected by the camera, characterized in that the device has an electric quadrupole with two inputs ^ v, w) and with two outputs (Uy, U ^), a transfer function of which is almost equal to a transfer function of the gamma camera and two differential amplifiers connected in parallel, the first amplifier of which has a first coordinate signal (υχ) on a first input with a certain polarity and on a second input with opposite polarity receives a first feedback signal (Uy), while through its output geno The first differential amplifier delivers a first compensated input signal for the quadrupole, while the second differential amplifier returns a second coordinate (U ^) on a first input with the said polarity specified and a second one on its second input with the opposite polarity. torque signal (U ^), and the output of said second differential amplifier provides a second compensated input signal for the quadrupole.

2. Device according to claim 1, characterized in that the quadrupole has a cathode ray tube controlled by the input signals v and w, a light guide, a set of light detectors, and a circuit for processing the signals and delivering the signals. output signals Uy and.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the gain coefficient of each differential amplifier is 100 to 1000.

Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that saturable differential amplifiers are used in the device.

Gamma camera, characterized in that the camera with its output is connected to a device for compensating linearity errors realized according to claim 1, 2, 3 or 4. 35 8000706