RU2082182C1 - Устройство для регистрации изображений распределения радиоактивных препаратов - Google Patents
Устройство для регистрации изображений распределения радиоактивных препаратов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2082182C1 RU2082182C1 RU93025641A RU93025641A RU2082182C1 RU 2082182 C1 RU2082182 C1 RU 2082182C1 RU 93025641 A RU93025641 A RU 93025641A RU 93025641 A RU93025641 A RU 93025641A RU 2082182 C1 RU2082182 C1 RU 2082182C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mask
- radiation
- collimator
- scintillator
- base part
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Использование: в устройствах для регистрации источников радиоактивного проникающего излучения, при визуализации изображений распределения радиоактивных препаратов, введенных в организм объекта при медицинских исследованиях. Сущность изобретения: устройство состоит из коллиматора и сцинтиллятора, расположенных в двух параллельных плоскостях, перпендикулярных направлению распространения излучения, позиционно-чувствительного детектора, блока определения координат сигналов, компьютера и дисплея. Коллиматор выполнен в виде двумерной кодирующей маски. Маска состоит из базовой части, образованной периодом двоичной псевдослучайной последовательности, и ее циклического продолжения с возможностью перемещения параллельно плоскости сцинтиллятора. Выходы позиционно-чувствительного детектора, соответствующие циклическим продолжениям базовой части маски, соединены с входами блока определения координат сигналов через ключи с внешним управлением, например, вручную. Устройство позволяет быстро дистанционно обнаруживать местонахождение источников радиоактивного излучения, в том числе скрытых визуально, определять количество источников, не требуя кропотливых и длительных измерений "на ощупь" по мере приближения к источникам. Указанные приборы позволяют снизить необходимую интенсивность излучения препаратов при радиологической диагностике, облегчают контроль за экологическим состоянием среды в части ионизирующих излучений и могут найти применение для обнаружения несанкционированного транспортирования радиоактивных материалов. 2 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам для регистрации источников радиоактивного проникающего излучения и может быть применено как при визуализации изображения распределения радиоактивных препаратов, введенных в организм объекта при медицинских исследованиях, так и при дистанционном выявлении расположения визуально скрытых источников и тем самым осуществлять часть процесса лечения, диагностику некоторых заболеваний, а также осуществлять контроль экологического состояния среды по ионизирующему излучению.
Известно устройство "камера-обскура", которая позволяет производить регистрацию изображения не только оптического, но и ионизирующего излучения. Камера-обскура состоит из камеры и коллиматора с единственным отверстием малого размера в непрозрачном для данного вида излучения материале. Изображение источника проецируется на противоположную отверстию стенку камеры, куда помещен позиционно-чувствительный элемент плоский сцинциллятор, на котором возникает проекция распределения интенсивности излучения препарата и преобразуется в видимое изображение [1, рис. 6.25] Выход сцитиллятора соединен с входом соответствующего запоминающего устройства (например, фотоаппарата), которым производится регистрация. Камера-обскура обладает низкой эффективностью регистрации, т.к. для получения необходимой резкости изображения требуется уменьшение диаметра отверстия (в пределе до величины где λ длина волны излучения; a расстояние от отверстия до сцинтиллятора), что приводит к соответствующему уменьшению количества регистрируемых квантов излучения источника в единицу времени, уменьшению отношения сигнал/помеха. Поэтому необходимая интенсивность излучения препарата должна быть высокой.
Наиболее близким техническим решением к настоящему по большому количеству сходных технических признаков является устройство, содержащее многоканальный коллиматор с большим количеством отверстий в пластине из материала непрозрачного для данного вида излучения с диаметром отверстий меньше толщины пластины, позиционно-чувствительный элемент, представляющий собой плоский сцинтиллятор, размещенные в двух параллельных плоскостях, перпендикулярных направлению распространения излучения, с фиксированным расстоянием между плоскостями, выход сцинтиллятора оптически соединен с входами позиционно-чувствительного детектора, выходы которого соединены с входами блока определения координат сигналов, расположенного в свинцовом кожухе и представляющего собой "гамма-камеру" [1, с. 213,214] выход блока определения координат сигналов последовательно соединен с входами компьютера и дисплея, расположенных вне гамма-камеры.
Устройство работает следующим образом. Регистрируемое излучение проходит через коллиматор, который селектирует кванты, излучаемые источником по направлению и пропускает на регистрацию только те кванты, которые движутся перпендикулярно к поверхности пластины коллиматора или с небольшим углом отклонения от перпендикулярности, определяемым отношением диаметра отверстия канала к сумме расстояния от элементарного источника до коллиматора и длины канала в коллиматоре [1, рис. 6.22, 6.23] Таким образом, коллиматор выделяет из изотропно направленного излучения ряд однонаправленных пучков в соответствии с числом и диаметром каналов. В каждом канальном пучке содержаться кванты, излучаемые в данном направлении всеми элементарными источниками, находящимися на продолжении оси отверстия канала так, что на плоскость сцинтиллятора проецируется яркостная проекция трехмерного распределения радиоактивного препарата в виде отдельных точек по числу каналов коллиматора, при этом распределение каналов коллиматора равномерное.
Выходные световые сигналы сцинтиллятора подаются на входы позиционно-чувствительного детектора, состоящего из набора ФЭУ, который преобразует эти сигналы в электрические, которые с выходов позиционно-чувствительного детектора подаются на входы блока определения координат сигналов, что соответствует координатам места попадания квантов на сцинтилляторе и их интенсивности, с выхода блока определения координат сигналы подаются на вход компьютера, где они накапливаются в ЗУ и в результате соответствующей обработки информация в виде точечного изображения отображается на дисплее, документируется.
Устройством-прототипом не достигаются высокая эффективность регистрации, что требует повышенного значения необходимой интенсивности излучения препарата, введенного в организм объекта (пациента); возможность определения глубины расположения препарата внутри организма объекта.
Сущность устройства для регистрации изображений распределения радиоактивных препаратов, состоящего из коллиматора, позиционно-чувствительного элемента, расположенных в двух параллельных плоскостях в направлении, перпендикулярном распространению излучения, позиционно-чувствительного детектора, входы которого оптически соединены с выходами позиционно-чувствительного элемента, выходы детектора последовательно соединены с входами блока определения координат сигналов, компьютера и дисплея, согласно изобретению достигается тем, что коллиматор выполнен в виде двухмерной кодирующей маски, которая состоит из двух частей: базовой маски, выполненной, например, на основе двоичной псевдослучайной последовательности, и циклического продолжения маски, маска выполнена подвижной, так что расстояние от плоскости маски до плоскости позиционно-чувствительного детектора может изменяться в пределах от нуля до величины, равной нескольким (5-10) размерам маски, с внешним управлением, например, вручную, часть выходов позиционно-чувствительного детектора, соответствующих циклическому продолжению кодирующей маски, соединены с блоком определения координат сигналов через ключи с внешним управлением, например, вручную. Соответствующая селекция сигналов, осуществляемая при помощи ключей, может быть осуществлена также программным путем при обработке данных.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для регистрации изображений распределения радиоактивных препаратов.
Устройство содержит двумерную кодирующую маску 1, состоящую из базовой части 11 и ее циклических продолжений 12 по периферии. Базовая часть маски соответствует двоичной псевдослучайной последовательности. Также в состав устройства входят плоский позиционно-чувствительный элемент (ПЧЭ) 2, позиционно-чувствительный детектор 3, блок 4 определения координат сигналов, компьютер 5 и дисплей 6, ключи 7 с внешним управлением, например, вручную, расстояние от маски до позиционно-чувствительного элемента "а". При этом двумерная кодирующая маска 1 и плоский позиционно-чувствительный элемент 2 расположены таким образом, что при освещении маски источником излучения на позиционно-чувствительном элементе формируется тень, создаваемая маской. Выходы позиционно-чувствительного элемента 2 оптически соединены с входами позиционно-чувствительного детектора 3, выходы позиционно-чувствительного детектора 3 соединены с входами блока 4 определения координат сигналов, при этом выходы позиционно-чувствительного детектора, соответствующие периферийной части маски, соединены с входами блока определения координат сигналов через ключи 7 с внешним управлением, например, вручную, выходы блока 4 определения координат сигналов последовательно соединены с входами компьютера 5 и дисплея 6.
Устройство работает следующим образом. Регистрируемое излучение проходит через двумерную кодирующую маску 1, представляющую собой пластину из материала, непрозрачного для данного вида излучения, например из свинца, в которой имеются отверстия и непрозрачные элементы, расположенные на поверхности пластины по закону двоичной псевдослучайной (ПС) последовательности, где прозрачные участки соответствуют "1", а непрозрачные участки соответствуют "0".
От элементарного точечного источника маска отбрасывает соответствующую тень на позиционно-чувствительном элементе (ПЧЭ). Таким образом, маска кодирует тот или иной источник излучения соответствующей тенью излучения по координате и по амплитуде. Поле зрения в плоскости источников ограничено свинцовым тубусом в соответствии с размерами ПЧЭ. От каждого отдельно взятого элементарного источника излучения маска пропускает на регистрацию значительно большее число квантов по сравнению с известным устройством, т.к. суммарный телесный угол, в котором регистрируются кванты, определяется произведением числа отверстий в маске на телесный угол пропускания квантов одним отверстием. Таким образом, достоверность регистрации каждого элементарного источника при помощи маски выше, чем в известном устройстве.
Оптические сигналы с выхода ПЧЭ (сцинтиллятора) 2 поступают на входы позиционно-чувствительного детектора 3, где преобразуются в электрические сигналы, с выхода которого сигналы поступают на вход блока 4 определения координат сигналов, где каждому импульсу придается признак канала (координата). Изображение от многих элементарных источников представляется в виде массива чисел Pk,l, где k, l дискретные координаты элементов массива P в плоскости позиционно-чувствительного элемента, с выхода блока 4 определения координат сигналов сигналы поступают на вход компьютера и запоминаются ЗУ. Затем при математической обработке по запомненному в ЗУ массиву P получают информацию о распределении интенсивности излучения препарата в виде массива чисел F, используя формулу
где G массив чисел, состоящий из "1" и "-1", полученный из двоичного массива маски заменой "0" на "-1", заранее введенный в память ПЭВМ вместе с программой обработки; i, j дискетные координаты элементарных источников; r, s число элементов маски по длине и ширине.
где G массив чисел, состоящий из "1" и "-1", полученный из двоичного массива маски заменой "0" на "-1", заранее введенный в память ПЭВМ вместе с программой обработки; i, j дискетные координаты элементарных источников; r, s число элементов маски по длине и ширине.
Результаты обработки представляются на дисплее 6.
Следует отметить, что формирование подобного массива и соответствующая регистрация могут быть также осуществлены при использовании в устройстве других по исполнению позиционно-чувствительного элемента 2 и позиционно-чувствительного детектора 3. Например, указанный узел может быть выполнен в виде пропорциональной камеры с газовым наполнением, состав которого определяется энергией регистрируемых квантов излучения, с нитевидными электродами в двух параллельных плоскостях с направлением по двум перпендикулярным осям X и Y.
При попадании кванта внутрь камеры за счет ионизации газа возникает электрический импульс, координаты которого соотносятся с двумя близлежащими нитями, расположенными по осям X и Y. В этом случае чувствительный элемент и детектор составляют одну общую конструкцию. На фиг. 2 представлена упрощенная структурная схема узла маски и позиционно-чувствительного элемента. На фиг. 2 обозначено: 2 позиционно-чувствительный элемент (ПЧЭ); 11 базовая маска, содержащая полный период ПС-последовательности; 12 часть циклического продолжения базовой маски; a расстояние от ПЧЭ до маски; b - расстояние от маски для плоскости источников; 8 тубус, ограничивающий поле зрения; 9 элементарные источники излучения.
Работа устройства осуществляется в двух режимах: первый режим дальнего источника (фиг. 2а), при котором b>a, и второй режим ближнего источника (фиг. 2б), при котором b=a. В случае дальнего источника пучок излучения от него, падающий на маску, можно принять параллельным, в случае ближнего источника этого принять нельзя, пучок является расходящимся. Практически при расстоянии b= 0,5м и размерах маски 10-15 см пучок падающего излучения можно считать параллельным (фиг. 2а). В этом случае регистрация производится на центральной части ПЧЭ и детектора, соответствующей размерам базовой маски. Участки детектора c и d, соответствующие циклическим продолжениям маски, отключены от блока определения координат сигналов, так как ключи 7 разомкнуты (подобное отключение может быть осуществлено программно). На детекторе регистрируется полный период тени маски и информация восстанавливается полностью. Визуально информация представляется на дисплее в виде проекции элементарных точечных источников с распределением интенсивности на плоскости источников. Постепенно уменьшая вручную расстояние b, приходим к случаю ближнего источника (фиг. 2б), при этом регистрация осуществляется на полной поверхности детектора, соответствующей размерам базовой маски и размерам циклических продолжений маски. Ключи 7 на фиг. 1 замкнуты. В случае a=a1 <b= b1 на детекторе регистрируется необходимое количество информации, определяемое базовой маской, и дополнительное количество информации, определяемое частью циклических продолжений маски, что позволяет получить на дисплее необходимую информацию при наличии помех. В случае a=a2 > b=b2 информация не восстанавливается, т. к. регистрируемая на детекторе тень маски не содержит полного периода ПС-последовательности. На дисплее отсутствует изображение источников излучения, имеются помехи наподобие сильно расфокусированного изображения оптического объектива. В случае a=a0=b=b0 имеем оптимальное изображение на дисплее. Четкое изображение источников излучения на дисплее является признаком равенства расстояний a и b и соответственно глубины расположения радиоактивного препарата в организме объекта.
Только применение в устройстве кодирующей маски на основе двоичной ПС-последовательности для разделения потока излучения позволяет значительно снизить требуемую интенсивность излучения радиоактивного препарата, вводимого в организм объекта, а также определить глубину расположения этого препарата внутри объекта в целях лечения и диагностики.
Данное устройство позволяет не только регистрировать распределение радиоактивного препарата внутри организма объекта в медицинских целях, но и дистанционно обнаруживать местонахождение источников излучения, в том числе скрытых визуально, определять количество источников, не требуя кропотливых и длительных измерений "на ощупь", по мере приближения к источникам.
Практически целиком устройство построено на хорошо опробованных в практике медицинских исследований и освоенных промышленностью блоках и элементах и не требует больших затрат. Описанный прибор облегчает контроль за экологическим состоянием среды в части ионизирующих излучений и может найти применение для обнаружения несанкционированного транспортирования радиоактивных материалов.
Claims (1)
- Устройство для регистрации изображений распределения радиоактивных препаратов, состоящее из коллиматора и сцинтиллятора, расположенных последовательно в двух параллельных плоскостях, перпендикулярных направлению распространения излучения, позиционно-чувствительного детектора, входы которого оптически соединены с выходами сцинтиллятора, а выходы последовательно соединены с входами блока определения координат сигналов, компьютера и дисплея, отличающееся тем, что коллиматор выполнен в виде двумерной кодирующей маски, состоящей из базовой части, образованной периодом двоичной псевдослучайной последовательности, и ее циклического продолжения с возможностью перемещения параллельно плоскости сцинтилятора на расстояние до 5 10 размеров маски, выходы позиционно-чувствительного детектора, соответствующие циклическим продолжениям базовой части маски, соединены с входами блока определения координат сигналов через ключи с внешним управлением, например, вручную.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93025641A RU2082182C1 (ru) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | Устройство для регистрации изображений распределения радиоактивных препаратов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93025641A RU2082182C1 (ru) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | Устройство для регистрации изображений распределения радиоактивных препаратов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93025641A RU93025641A (ru) | 1995-06-27 |
RU2082182C1 true RU2082182C1 (ru) | 1997-06-20 |
Family
ID=20141208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93025641A RU2082182C1 (ru) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | Устройство для регистрации изображений распределения радиоактивных препаратов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2082182C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562915C2 (ru) * | 2010-03-25 | 2015-09-10 | ВизуРэй Текнолоджи Лтд | Устройство для регистрации фотонов и ионизирующих частиц с одновременным определением, для каждого фотона или ионизирующей частицы, направления движения в канале, заполненном текучей средой |
-
1993
- 1993-04-28 RU RU93025641A patent/RU2082182C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Физика визуализации изображений в медицине. Т.1 /Под ред. С.Уэбба.- М.: Мир, 1991. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562915C2 (ru) * | 2010-03-25 | 2015-09-10 | ВизуРэй Текнолоджи Лтд | Устройство для регистрации фотонов и ионизирующих частиц с одновременным определением, для каждого фотона или ионизирующей частицы, направления движения в канале, заполненном текучей средой |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5905263A (en) | Depth dose measuring device | |
US3978337A (en) | Three-dimensional time-of-flight gamma camera system | |
US4521688A (en) | Three-dimensional and tomographic imaging device for x-ray and gamma-ray emitting objects | |
US3011057A (en) | Radiation image device | |
US7655912B2 (en) | Direction finding radiation detector, and radiation monitoring method and apparatus | |
ITRM950481A1 (it) | Sonda chirurgica per la locazione di tumori per uso laparoscopico o intracavitario. | |
US3979594A (en) | Tomographic gamma ray apparatus and method | |
GB2198620A (en) | A scintillation detector and a positron ct apparatus incorporating it | |
US4843245A (en) | Scintillation detector for tomographs | |
GB1513792A (en) | Radiation detector | |
US5151599A (en) | Device to display disintegrations of positrons using barycentric and time of flight measurements | |
Kroll et al. | Preliminary investigations on the determination of three‐dimensional dose distributions using scintillator blocks and optical tomography | |
US3612865A (en) | Tomographic radiation camera | |
Manfredi et al. | The single-volume scatter camera | |
CN112285757B (zh) | 辐射监测装置与方法 | |
RU2082182C1 (ru) | Устройство для регистрации изображений распределения радиоактивных препаратов | |
JP2001013251A (ja) | MSGCによる反跳電子の軌跡映像からのγ線入射方向決定方法及びその装置 | |
Redus et al. | A combined video and gamma ray imaging system for robots in nuclear environments | |
Redus et al. | An imaging nuclear survey system | |
Guru et al. | A portable gamma camera for radiation monitoring | |
Ruch et al. | Position sensitivity within a bar of stilbene coupled to silicon photomultipliers | |
US4135089A (en) | Method of and apparatus for producing images for stereoscopic viewing of annihilation radiation sources | |
US4639600A (en) | Radiation detector | |
US3758780A (en) | Optical-binary coded position-sensitive radiation detector | |
Kronenberg et al. | Directional detector for arrays of gamma ray and X-ray sources |