SE418570B - Apparat for bestemning av leget av ett omrade i menniskokroppen med upptag av en med ett radioaktivt emne merkt forening med hjelp av en detektoranordning - Google Patents

Description

'7908576-'7 10' 15 20 25 30 35 2 det 1251-märkta fibrinet, såsom en scintillationsdetektor.

Nackdelen med denna metod är att den ej kan skilja mel- lan tromboser i ytliga vener och sådana i djupa vener, dvs den medger endast bestämning av trombosens läge räk- - nat utmed kroppsytan och ej dess djupläge. l25I-fibrinogenupp- I jämförelse med flebografi ger tagstestet ca 20% falskt positiva fynd vid undersökning av tromboser i benen, vilken skillnad till stor del tor- de vara att hänföra till förekomsten av tromboser i yt- liga vener. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- koma en undersökningsapparat, som förenar de ovan be- skrivna metodernas fördelar, dvs kontraströntgens läges- bestämningsnoggrannhet med l25I-fibrinogentestets oblo- dighet, ofarlighet och enkelhet, och detta utan någondera metodens nackdelar.

Detta ändamål uppnås vid en apparat av det inlednings- vis angivna slaget genom att den apparaten enligt upp- finningen ges de i något eller nâgra av efterföljande patentkrav angivna kännetecknen.

Uppfinningen utnyttjar en unik egenskap i sönderfalls- schemat för I. Denna isotop sönderfaller genom elek- troninfångning till l25Te i exciterat tillstånd. Vid denna övergång emitteras i medeltal 0,74 K-röntgenstrålar per sönderfall. Desexcitering från det exciterade till- ståndet sker huvudsakligen genom inre konversion, som i medeltal ger 0,67 K-röntgenstrâlar per sönderfall. En mindre del (7%) av.desexciteringen sker via Y-emission.

Röntgenstrålarnas energi varierar från 27 kev till 31 kev med ett vägt medelvärde på 28 keV.

I ungefär hälften av sönderfallen emitteras en foton både vid elektroninfångningen och vid desexciteringen.

Medeltalet sådana händelser per sönderfall är givet av produkten 0,74 - (0,67 + 0,07),Un9efär lika med 0,54.

Därvid emitteras två röntgenstrålefotoner eller en rönt- genstrâlefoton och en y-foton i det närmaste samtidigt utan någon riktningskorrelation. a Sannolikheten för att detektera båda de koincidenta -10 15 20 25 30 35 7908576-7 3 fotonerna är bl a beroende av den använda detektorns stor- lek, avståndet mellan detektorn och omrâdet med den ra- dioaktiva isotopen samt dämpningen i materialet däremel- lan. Ett till formen likartat beroende gäller beträffande sannolikheten för den totala detekteringen av såväl koin- cidenta som icke-koincidenta fotoner. Kvoten mellan det detekterade antalet, NC, koincidenta fotoner och antalet, Nt, totalt detekterade fotoner kan, särskilt med hänsyn till att den emitterade strålningen är relativt monokro- 1251, visas vara av typen: _ _ 9 -ud Nc/Nt-Ka Ã-í-e , E matisk i fallet med där ka är en konstant, Q är rymdvinkeln, under vilken detektorn ses från en punktkälla för strålningen, u är det mellanliggande materialets effektiva dämp- ningskoefficient, som är material- och energibero- ende, d är avståndet mellan strålningskällan och detektorn samt s är detektorns verkningsgrad.

I ovanstående uttryck gäller Nt = Nn + 2 NC, där Nn är antalet detekterade icke-koincidenta fotoner.

För praktiska mätningar krävs en experimentell be- stämning av sambandet mellan avståndet d och kvoten No/Nt.

Det visar sig då att avståndet d kan beskrivas med ett uttryck av formen: d = kl - ln (k2 + Nt/NC), där kl och k2 är konstanter.

Genom användning av apparaten enligt uppfinningen blir det möjligt att även bestämma djupläget för en trom- bos, varigenom ovannämnda ändamål uppnås.

Den egenskap som utnyttjas i sönderfallsschemat för isotopen 1251 är således förekomsten av väsentligen ko- incident emitterade fotoner i en viss andel av sönder- fallen, vilka koincidenta fotoner är detekterbara separat, dvs har en sammanlagd energi, som ligger i ett energiin- 7908576-7' 10 15 26 25 30 35 4 tervall, där inga enskilda fotoner emitteras. Andra ra- dioaktiva isotoper än 1251 kan givetvis ha denna egen- skap, men l25I är den för närvarande föredragna.

Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande 7 under hänvisning till medföljande ritning, där fig l vi- 1251 emit- sar energifördelningen för de från en källa av terade fotonerna, fig 2 visar experimentellt framtagna samband mellan en strâlningskällas djup i vatten och kvoten NC/Nt, fig 3 är ett blockschema över en utförings- form av apparaten enligt uppfinningen och fig 4 visar en del av de i utföringsformen enligt fig 3 i apparaten in- gående buffertkretsarna.

Diagrammet i fig 1 visar energifördelningen för från 1251-strålningskälla emitterade fotoner, som detekterats medelst en tallíumaktiverad natriumjodiddetektor. En sådan scintillationsdetektor kan exempelvis ha en scin- tillationskristall med en diameter på 124 mm och en tjock- lek på l,5 mm samt vara försedd med en mässingskollimator, vars längd kan vara 50 mm, öppningsdiameter vara 40 mm och tjocklek vara 5 m. Fördelningskurvan har en topp kring ungefär 28 keV, vilken topp kan hänföras till var för sig detekterade fotoner, och en topp kring ungefär 56 kev, vilken topp kan hänföras till parvis koincident detekterade fotoner, vilka av detektorn registreras som en enda foton med en energi i omrâdet kring 56 keV.

Såsom tidigare påpekats är en experimentell bestäm- ning av sambandet mellan å ena sidan förhållandet mellan antalet (NC) detekterade fotoner med energi kring 56 keV och det totala antalet (Nt) detekterade fotoner och å andra sidan avståndet mellan strålningsdetektorn och strâlningskällan,att föredraga. Exempel på detta samband är visade i fig 2, som åskådliggör hur kvoten NC/Nt va- rierar med avståndet mellan en strålningsdetektor och en punktformig (kurva a) eller linjeformig (kurvor b och c) strålningskälla, som är nedsänkt i vatten, vars dämp- ningskoefficient väsentligen överensstämmer med dämp- ningskoefficienten för kroppens mjukvävnad.

Den i fig 3 visade utföringsformen av apparaten enligt 10 15 20 25 30 35 7908576-7 5 uppfinningen innefattar tvâ strålningsdetektorer l och 2, vilka kan vara scintillationsdetektorer av ovan nämnda slag kombinerade med fotomultiplikatorer, som på känt sätt för varje detekterad foton eller detekterat par av koincidenta fotoner ger en utpuls med en amplitud, som är väsentligen proportionell mot energin hos fotonen respektive paret av koincidenta fotoner. Vardera detek- torns 1,2 utpulser förstärkes av förstärkare 3, 4 och matas därefter till diskriminatorer 5, 6, vilka vardera kan bestå av två enkanalsanalysatorer Sa och Sb resp 6a och 6b. Då apparaten skall utnyttjas för registrering av upptag av en med 1251 märkt förening, är analysato- rerna Sa och 6a inställda att reagera för fotoner med energi i ett intervall (s k fönster) kring värdet 28 keV, medan motsvarande värde för analysatorerna 5b och 6b är ungefär 56 keV. Från analysatorerna 5a, Ga, 5b och Gb avgivna pulser, vilkas antal överensstämmer med antalet registreringar i respektive fönster, tillföres motsva- rande buffertkretsar i en buffert- och gränssnittsenhet 7, till och från vilken informationsöverföring kan ske från respektive till en mikrodator 8.

Den ovan beskrivna buffert- och gränssnittsenheten 7 kan för varje enkanalanalysatorutgâng ha en sådan buffert- krets som den i fig 4 visade. Denna krets innefattar när- mare bestämt tvâ binärräknare 10, ll (t ex av typen 74LSl93), vilka räknar de på respektive enkanalanaly- satorutgång uppträdande pulserna, varvid en styrsignal från datorn Bbestämmer huruvida räkningen skall göras uppåt eller nedåt. Räknarna 10, ll är å ena sidan kopp- lade till två utportar 12, 13 från datorn 8 och å andra sidan kopplade till två inportar 14, l5 till datorn via var sin låskrets 16, 17 (t ex av typen 74LSl75). Utmat- ningen av räknarnas 10, ll innehåll till lâskretsarna 16, l7 och från dessa till datorns 8 inportar 14 och 15 åstadkommes medelst en läspuls från datorn 8, vilken läs- puls tillföres en multivibratorkrets (t ex av typen 74L22l) med två monostabila multivibratorer, varigenom först räk- narnas 10, ll innehåll överföres till låskretsarna 16, 17 1908576-7 10 15 20 25 30 -35 6 och räknarna 10, ll därefter nollställes.

Den ovan beskrivna apparatens användning i samband med bestämning av läget för ventromboser i ett ben skall beskrivas i det följande. Som förberedelse injiceras 125I- märkt fibrinogen i patienten. Detektorerna l och 2 place- ras därefter exempelvis över hjärtat, varefter enkanals- analysatorerna inställes med avseende på respektive fönstrers centrum på sådant sätt, att maximal käns- lighet uppnås i varje kanal. För normering av senare uppmätta värden utföres därefter en mätning över hjärtat, vilket ger en referens för aktiviteten. Däref- ter skall trombosens läge utmed benet fastställas, vil- ket kan ske manuellt, mekaniskt eller elektriskt under styrning från datorn 8. Vid manuell uppsökning av trom- bosens läge föres exempelvis detektorn l utmed benet och registreras aktiviteten längs detta. Ett maximivärde på en på så sätt erhâllen aktivitetskurva anger läget av en ventrombos. Mekaniskt kan en uppsökning av trombosläget göras genom nnnuæfing av en detektor på exempelvis en ledarskruv, vilken under styrning från datorn bringas att föra detektorn utmed benets längd, varvid aktivite- ten registreras pâ motsvarande sätt som vid den manuella avsökningen. Trombosens läge utmed benet kan också bestäm- mas rent elektriskt genom att ett flertal detektorer an- bringas utmed benet, varvid de av de olika detektorerna registrerade aktiviteterna av datorn utnyttjas för be- stämning av var utmed benet som trombosen finns.

När trombosens läge har bestämts, placeras detektorn 1 i lämpligt läge över trombosen, medan detektorn 2 pla- ceras pâ motsvarande ställe på andra benet för detekte- ring av bakgrundsstrâlning, vilket ej är nödvändigt vid den första avsökningen för bestämning av trombosens läge utmed benet. Därefter startas registreringen, vilken av- brytes efter en förutbestämd tid eller efter det att ett förutbestämt antal koincidenta fotoner räknats eller ef- ter det att trombosens djupläge kan bestämmas med en för- utbestämd noggrannhet. Även kombinationer av dessa vill- kor kan utnyttjas för avbrytande av registreringen. 10 15 20 25 30 35 7908576-7 7 Vid registrering under en förutbestämd tid överföres de i räknarna 10, ll och motsvarande räknare registrerade pulstalen periodiskt, t ex med intervall på 100 ms, till datorn 8 via låskretsarna 16, 17 och inportarna 14, 15.

Vid registrering av ett förutbestämt antal fotoner kan ett lämpligt tal inställas i räknarna 10, ll via datorns. 8 utportar 12, li varefter räknarna 10, ll medelst en styrsignal från datorn 8 bringas att räkna nedåt vid mot- tagning av pulser från respektive detektor.

De ovan beskrivna och i fig 4 visade buffertkretsarna är nödvändiga, då exempelvis en dator av typen ABC80 an- vändes och programmet är skrivet i BASIC. Om programmet istället skrives i assembler,kan datorn fås att arbeta så snabbt att några buffertkretsar ej erfordras.

Som en modifiering i den i fig 3 visade apparaten kan således buffertkretsarna i enheten 7 uteslutas. Som en annan modifiering kan analog-digitalomvandlare vara inkopplade istället för enkanalanalysatorerna eller vara parallellkopplade med dessa. En analog-digitalomvand- ling av amplituden hos pulserna från exempelvis förstär- karen 3 möjliggör framtagning av en spektralfördelning för de registrerade fotonerna.Vid användning av analog- digitalomvandlare istället för enkanalanalysatorerna er- sätter varje analog-digitalomvandlare två enkanalanaly- satorer. För insamling av data på detta sätt krävs att mikrodatorn är programmerad i assembler, så att tillräck- lig snabbhet uppnås. Dessutom fordras att analog-digital- omvandlaren har tillräcklig upplösning, dvs en upplösning på 10-12 bitar, och samtidigt har en kortare omvandlings- tid (100 us) än motsvarande snabbaste koincidenstid (unge- fär 1 ms). Datorns presentationsenhet 19 kan användas för återgivning av fördelningskurvan, vars utseende suc- cessivt kan uppdateras.

Såsom tidigare nämnts kan den beskrivna apparaten i en utföringsform ha ett flertal detektorer, som är pla- cerade utmed benet ifråga. Mikrodatorn börjar i detta fall sin undersökning först med att via buffert- och gränssnittsenheten läsa in de räknepulser som kommer från 7908576-7 8 respektive detektor. Därefter beslutar mikrodatorn under vilken detektor en eventuell trombos befinner sig och gör så en noggrannare insamling av data och beräknar därefter trombosens djup. Om trcmbosen befinner sig mel- 5 lan tvâ detektorer, göres en mätning med båda detekto- rerna och därefter beräknas trombosens verkliga läge och avstånd från huden.

Claims (4)

1. 0 15 20 25 30 35 7908576-7 PATENTKRAV l. Apparat för bestämning av läget av ett område i människokroppen med upptag av en med ett rädíüaktívt äm- ne märkt förening med hjälp av en detektoranordning (1, 2) för sönderfallsstrålning från området, k ä n n e - t e c k n a d av en till detektoranordningen (1, 2) ansluten diskriminatoranordning (5, 6) för särskiljning av sönderfall, vilka ger upphov till emittering av icke- koincidenta fotoner med energi i ett första intervall, och sönderfall, vilka ger upphov till emittering av i huvudsak koincidenta fotoner med sammanlagd energi i ett andra, från det första intervallet väsentligen skilt intervall, samt en till diskriminatoranordningen anslu- ten anordning (7, 8) för räkning av antalet sönderfall av vartdera slaget samt beräkning av avståndet från de- tektorn till upptagsomrâdet ur förhållandet mellan de två antalen.

2. Apparat enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d vilken använder 1251 som radioaktivt ämne, därav, att diskriminatoranordningen (5, 6) har det första intervallet centrerat kring ungefär 28 keV och det andra intervallet centrerat kring ungefär 56 keV.

3. Apparat enligt patentkravet l eller 2, n e t e c k n a d därav, att detektoranordningen (l, 2) av vilka den ena är avsedd k ä n - innefattar tvâ detektorer, för mätning av sönderfallsstràlningen från upptagsområ- det och den andra är avsedd för registrering av sönder- fallsstrålningen från ett referensområde för bestämning av bakgrundsstrålningen.

4. Apparat enligt patentkravet l eller 2, n e t e c k n a d därav, att detektoranordningen inne- fattar ett flertal detektorer samt att anordningen för räkning av antalet sönderfall är inrättad att avsöka de- tektorerna för att före detekteringen av koincidenta och icke-koincidenta fotoner bestämma den detektor, under vil- k ä n - ken aktiviteten är högst.