SE426881B - Stralningsavbildningsanordning innefattande en scintillationskritall - Google Patents

Description

7806261-9 utsignal, vars storlek beror på dess speciella geometriska förhållande till en detekterad scintillationshändelse. Läget för varje fotomultiplikator definieras av en x-koordinat och en y-koordinat. Signalerna från fotomultiplikatorerna matas från var och en av dem till en tillhörande motståndsmatris, vilken är uppbyggd av ett antal viktningsmotstånd, som med- ger en beräkning av x- och y-koordinaterna för varje scin- tillationshändelse. X- och y-koordinatsignalerna utnyttjas för att styra ett katodstrålerör eller annan visuell indikator, så att man på denna erhåller en intensitetsändring eller annan markering vid en koordinatpunkt, som är avsedd att motsvara de verkliga koordinaterna för scintillationshändelsen. Vanligen summeras energin från varje scintillationshändelse och under- söks den genom pulshöjdsanalys. Om den totala energin faller inom den aktuella analysatorns område, alstras en z-puls, vilken påverkar indikatorn för generering av en ljusfläck eller annan intensitetsändring. En fotografisk film kan ut- nyttjas såsom en integrator för ett stort antal på indikatorn alstrade punkter eller ljusfläckar. Ett avsevärt antal scin- tillationshändelser krävs för uppbyggnad av den slutliga bil- den av fördelningen av radioaktivitet i kroppsvävnaden. Det ovan sagda utgör en sammanfattning av de grundläggande'och ideala egenskaperna hos det i den amerikanska patentskriften 3 011 057 närmare beskrivna gammakamerasystemet enligt Anger.

Ett problem som konstruktörer av gammakamerasystem möter är att optimera likformigheten, eller lineariteten, samt upp- lösningsförmågan. Till följd av de geometriska förhållandena mellan de olika fotomultiplikatorerna kommer, då en radio- aktivitetskälla med likformig fördelning placeras tätt intill kristallskivan och ett fotografi tages av den visuella indi- katorn, dcLLa fotografi att uppvísnzolikformíghetor som ut-- märkes av "heta fläckar” under varje fotomultiplikator och "kalla fläckarf_mellan de olika fotomultiplikatorerna. Med andra ord kommer en fläck eller scintillationshändelse som uppträder mellan fotomultiplikatorerna att avkännas som om den vore particllt förskjuten in under dessa, vilket ger upphov' till en minskning av fläcktätheten eller intensiteten mellan 7806261-9 fotomultiplikatorerna och en skenbar ökning av intensiteten under dessa. Ett känt sätt att minska denna icke önskvärda effekt är att flytta fotomultiplikatorerna längre bort från kristallskivan. Denna åtgärd sker emellertid på bekostnad av kamerans förmåga att upplösa små detaljer. Om en hög upp- lösningsförmåga skall upprätthållas och en god likformighet eller motsvarighet mellan scintillationshändelserna och den alstrade bilden av dessa samtidigt skall åstadkommas måste man följaktligen modifiera eller korrigera utsignalerna från fotomultiplikatorerna.

Ett sätt att åstadkomma en korrektion utan elektroniska hjälpmedel beskrives i den amerikanska patentskriften 3 774 032. Enligt denna ändras den av fotomultïplikatorerna detekterade fördelningen av scintillationshändelserna genom att masker placeras mellan kristallen och fotomultiplikatorer- na, så att ljus från vissa områden hos kristallen icke kan passera direkt till fotomultiplikatorerna. Detta minskar ut- signalerna från fotomultiplikatorerna för scintillationshän- delser som uppträder direkt under dem men medger att ljus från andra områden, dvs. från områden mellan fotomultiplika- torerna, kan passera direkt till dessa. Resultatet av denna åtgärd blir en förbättrad ehuru dock icke optimal upplösning och likformighet hos bilden.

Man har även tidigare föreslagit att utnyttja en elektro- nisk korrigering för uppnående av sagda resultat. Den elektro- niska korrigeringen har härvid baserats på insikten om att dis- proportionaliteten mellan ljusstyrka och avstånd kommer att be- stå, om in- och utsignalerna hos de till fotomultiplikatorerna _ kopplade förförstärkarna står i linjärt förhållande till var- andra, medan en mer likformig fördelning av ljusfläckarna på indikatorn kan åstadkommas om utsignalerna modifieras så, att mot brus svarande signaler med låg nivå elimineras och att signaler med hög nivå som svarar mot verkliga, vid eller nära fotomultiplikatorernas mittpunkter uppträdande scintillations- händelser undertryckes eller dämpas., I den amerikanska patentskriften 3 953 735 har visats att om utgångarna från förförstärkarna är lämpligt förspända kan signaler med hög amplitud klippas eller dämpas, vilket motsva- 7806261-9 rar en minskning av förstärkningen hos förförstärkarna för signaler med en amplitud överstigande ett förutbestämt värde.

Enligt denna metod är sambandet mellan förförstärkarnas in- signaler och deras utsignaler linjärt inom ett första områdeá motsvarande en jämförelsevis låg signalnivå, medan förstärk- ningskurvan uppvisar en brytpunkt, efter vilken förstärkningen minskas för insignaler med högre nivå. Denna metod medger en viss förbättring av likformigheten och upplösningsförmågan.

Alltjämt-förekommer emellertid lokala "heta" och "kalla" fläckar, vilka uppträder slumpmässigt utmed kristallen och varierar från system till system i beroende av de individuella egenskaperna hos systemets komponenter.

, En annan betydande förbättring inom det aktuella området beskrivas i den amerikanska patentskriften 4 071 762. Härvid har man utgått.från att man genom att utnyttja mer än ett knä hos förstärkningskurvan för förförstärkarna kan eliminera de lokala heta och kalla fläckarna som alltjämt förekommer vid den förut nämnda metoden. Enligt detta förfarande appliceras två eller flera utvalda förspänningar på utgången hos utvalda förförstärkare för förbättring av lineariteten, eller likfor- migheten, och upplösningsförmågan. ' Ytterligare metoder har föreslagits. Sålunda beskrivs exempelvis i den amerikanska patentskriften 3 980 886 en metod, vilken utnyttjar dioder för att koppla signaler från en olinjär summerande krets såsom âterkopplingssignaler för förbättrad linearitet. Vidare beskriver den amerikanska patentskriften 3 908 128 ett förfarande, vid vilket en diod eller annat olinjärt kompensationsorgan är förspänt med hjälp av en växel- och likspänning, varigenom dioder i förförstärka- rens utgångskretsar till motståndsmatrisen icke alltid kommer att leda vid identiskt lika insignalamplituder.' De ovan beskrivna metoderna resulterar i en förbättrad' linearitet, eller likformighet, och upplösning om alla fotoner har samma energi. Även om fotonerna från en given isotop är monoenergetiska medför emellertid variationer i scintilla-H tionsprocessen och detekteringsprocessen att de elektriska signalerna från fotomultiplikatorerna kommer att variera, 7806261-9 vilket resulterar i att koordinaterna för de på indikatorn avbildade händelserna kommer att visa bristande överensstäm- melse med de verkliga koordinaterna för scintillationshändel- serna. Det är sålunda brukligt att normalisera signalerna genom att dividera koordinatsignalerna med summaenergin för varje enskild händelse. Emellertid är de kända linearise- ringsmetoderna icke adekvata då mer än en isotop med markant olika, nominella fotoenergivärden utnyttjas eller då man an- vänder isotoper med flera olika nominella energitoppar. Exem- pelvis utnyttjas numera radioaktivt gallium allt oftare för att göra det möjligt att särskilja mjukvävnadstumörer eller andra tumörer från skelettpartier. Gallium uppvisar tre .energitoppar och andra isotoper har energitoppar som kan ligga mellan 60 och 450 keV. De tidigare vanligen utnyttjade isoto- perna hade mestadels ett energiområde mellan 70 och 160 keV.

Vid vissa tillfällen avbildas flera isotoper samtidigt, vilket gör de tidigare linearitetskorrektionsförfarandena än mer in- adekvata, eftersom de förutsätter ett smalt energispektrum.

I korthet kan den enligt uppfinningen föreslagna tekniken för linearitetskorrigering sägas innebära att man summerar de av förförstärkarna för samtliga fotomultiplikatorer alstrade spänningssignalerna, vilka har olika amplituder, och utnyttjar den resulterande summasignalen till att alstra förspänningar som uppgår till förutbestämda procentsatser av denna summa- signal. Vid en utföringsform utnyttjas par av transistorer, 'vilka är oledande så länge utsignalen från respektive förför- stärkare ligger under en viss punkt på dennas förstärknings- kurva. Närhelst summan av energimängderna från en given scin- tillationshändelse överstiger denna nivå, vilken motsvarar en första procentsats av totalenergisignalen, kommer den första transistorn i varje par på varje ledning att aktiveras för ändring av förstärkningen och lutningen hos förstärknings- kurvan. Då den totala energin för en händelse överstiger nästa förutbestämda nivå, aktiveras den andra transistorn i respek- 'tive par för att på nytt ändra kurvlutningen. Kurvan kommer sålunda att härvid uppvisa två knän. Systemet kan-utföras för att åstadkomma ännu fler knän vid successivt högre energi- in, nivåer. I y :LJ- ' fb 5 E? l7soe261-9 Sedan signalerna behandlats på i föregående stycke an- givet sätt, kan de utnyttjas för bestämning av koordinaterna för scintillationshändelsen enligt godtyckligt lämpligt känt sätt. I Uppfinningens kännetecken framgår av patentkraven.

Uppfinningen beskrives nedan ytterligare under hänvis- ning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 visar ett kopplingsschema över ett gammakamera- system, som är försett med organ för att åstadkomma en energi- oberoende linearitetskorrektion av enligt uppfinningen före- slagen typ, varvid de kretsar som baserar sig på den enligt uppfinningen föreslagna nya tekniken har visats detaljerade, medan konventionella delar av systemet har visats i blockform, 7 fig. 2 en vy, åskådliggörande ingångsändarna hos trettio- sju olika fotomultiplikatorer, vilka ingår i en fotomultiplika- toruppsättning av representativt utförande, fig. 3 ett_diagram, som har till ändamål att underlätta förklaringen av hur pulshöjdsurval och normalisering tillgår, fig. 4 ett diagram, åskådliggörande sambandet mellan signalspänningen vid ingången hos linearitetskorrektionsorganen och utspänningen efter korrigeringen, ' _ fig. 5 ett diagram, som för två olika fotoenergispektra visar_utspänningarna från fotomultiplikatorerna som funktion av avståndet för scintillationshändelserna från fotomultipli- katorernas mittpunkter, varvid de heldragna linjerna åskådlig- gör okorrigerade signaler, medan de streckade linjerna visar de korrigerade signalerna, samt _ I fig. 6 ett delkopplingsschema, åskådliggörande en alter- nativ typ av detekteringskrets,.vid vilken man utnyttjar en korrektion baserad på en procentsats av den totala detekterade energin från scintillationshändelsen.

Längst till vänster i fig. 1 visas en generellt med 1Ö betecknad gammakamera och längst till höger en monitor 11, på vilken en radioisotopbild kan återges visuellt. Kameran 10 är i huvudsak av Anger-typ och uppvisar en kollimator 12 med ett flertal parallella vertikala hål, som riktar fotonerna i rätlinjiga banor uppåt från en strålningsemitterande, icke visad kropp, som placerats under kollimatorn för undersökning. 7806261-9 En scintillationskristall 13 med stor area är anordnad ovan- för kollimatorn, vid dennas utgångsände. Fotoner med till- räcklig energi, vilka absorberas av kristallen 13, alstrar scintillationshändelser, eller ljusblixtar, vid absorptions- stället. Ett flertal, tillsammans generellt med 14 betecknade fotomultiplikatorer är anordnade att med sina ingångsändar av- känna varje scintillationshändelse via en optisk kopplinge- anordning med stor area, vilken kan bestå av en glasskiva 15.

I fig. 2 visas fotomultiplikatoruppsättningen, sedd under- ifrån enligt fig. 1l I det visade exemplet innehåller nämnda uppsättning trettiosju fotomultiplikatorer. Den enligt upp- finningen föreslagna principen för linearitetskorrektion kan emellertid tillämpas vid system med endast tre fotomultipli- katorer, med nitton fotomultiplikatorer eller med ett större antal dylika än trettiosju.

Utgângen hos varje fotomultiplikator är kopplad till ingången hos en tillhörande förförstärkare. I fig. 1 har tre av de sammanlagt trettiosju olika förförstärkarna visats och betecknats med 16, 17 resp. 18. Varje scintillationshändelse detekteras av var och en av fotomultiplikatorerna och stor- ' leken hos utsignalen från varje fotomultiplikator kommer att bero på dennas avstånd från och geometriska läge i förhållande till scintillationspunkten samt på fotoenergin. Fotomultipli- katorerna är anordnade i ett koordinatsystem, vars axlar i fig. 2 betecknats med -x, +x resp. -y, +y. Läget för varje fotomultiplikator kan identifieras med dess koordinater, vil- ket även gäller läget för var och en av scintillationshändel- serna. Systemet har till ändamål att möjliggöra en återgiv- ning av scintillationshändelserna vid motsvarande koordinat- punkter på bildskärmen hos monitorn 11 utan distorsion, olinearitet eller olikformighet.

Liksom vid en del kända system, matas utsignalerna från förförstärkarna vid föreliggande system till var sin mot- ståndsmatris. I fig. 1 har tre dylika matriser visats, vilka generellt betecknats med 19, 20 resp. 21. Varje matris består _av fyra viktningsmotstånd, vilka för matrisen 19 betecknats med Rx+, Rx-, Ry+ och Ry-. Hur dessa motstånds resistansvärden skall väljas behöver icke förklaras närmare här, eftersom 7806261-9 8 detta torde stå helt klart för fackmannen. Det skall endast påpekas att varje fotomultiplikator i den i fig. 2 visade uppsättningen är lägesrelaterad till den mittersta fotomulti- plikatorn, som är belägen vid skärningsstället mellan koordi- nataxlarna. För en vid godtyckligt ställe uppträdande scin- tillationshändelse kan utsignalerna från de individuella fotomultiplikatorerna sålunda viktas i enlighet med dessas avstånd från respektive axlar genom lämpligt val av motstån- dens resistansvärden. Såsom exempel kan nämnas att resistans- värdena för motstående Rx+, Rx-, Ry+ och Ry- i den till foto- multiplikatorn 1 i fig. 2 hörande motståndsmatrisen kan uppgå till 36,5 12,1 9,76 resp. 14,3 kiloohm, vilket innebär ett parallellresistansvärde av 3,54 kiloohm. Motstândsmatrisen för fotomultiplikatorn 37 innehåller individuella motstånd med samma resistansvärden och har även samma parallellresis- tansvärde. Dock är, med avseende på den till fotomultiplika-_ torn 1 hörande motståndsmatrisen, värdet för motståndet Rxf utbytt mot värdet för motståndet Rx-, medan värdet för mot- ståndet Ry+ är utbytt mot värdet för motståndet Ry-. Vid motståndsmatrisen för fotomultiplikatorn 34 är i stället resistansvärdena för motstånden Rx+ och Rx- desamma som vid motståndsmatrisen för fotomultiplikatorn 1, medan resistans- värdena för motstånden Ry- och Ry- är omkastade, eftersom fotomultiplikatorn 34 är belägen på motsatt sida om x-axeln i förhållande till fótomultiplikatorn 1, Resistansvärdena för motstånden Rx+ och Rx- hos den till fotomultiplikatorn 31 hörande matrisen uppgår till 18,2 kiloohm och är inbördes lika, emedan denna fotomultiplikator är belägen på y-axeln.

Parallellresistansvärdet för denna matris uppgår till 4,55 kiloohm. Allmänt kan sägas att för fotomultiplikatorer som är belägna i inbördes motsvarande lägen i olika kvadran- ter är motståndsmatriserna sammansatta av motstånd med mellan de olika matriserna inbördes lika värden. Hur signalerna från motståndsmatriserna utnyttjas kommer att förklaras närmare senare. Först skall emellertid de för korrigering av olinea- ritet tjänande, nya organen diskuteras.

Av fig. 1 framgår att utsignalerna från de olika förför- 7806261-9 stärkarna 16, 17 och 18, vilka har inbördes olika storlek, kombineras med varandra. Sålunda framgår exempelvis att ut- signalen från förförstärkaren 16 passerar genom ett mot- stånd 22, varefter den via en grenledning, innehållande en diod 23 och ett motstånd 24, tillföres en samlingsledning 25.

Utsignalen fr,n förförstärkaren 17 matas på liknande sätt till samlingsledningen 25 via ett motstånd 26, en diod 27 och ett motstånd 28. I verkligheten är samtliga förförstärkare för de olika fotomultiplikatorerna anslutna till samlingsled- ningen 25 via kretsar, innehållande element, vilka är dimen- sionerade på samma sätt som motståndet 22, dioden 23 och mot- ståndet 24. I det aktuella exemplet kan motståndet 22 ha en resistans av 0,5 kiloohm och motståndet 24 en resistans av 7,5 kiloohm. Till följd av nämnda anslutningar till samlings- ledningen 25 kan samtliga utsignaler från de olika förförstär- karna vid varje scintillationshändelse samtidigt tillföras ledningen 25 för att alstra en sammansatt signal, vilken representerar den totala energin hos den foton som orsakat scintillationshändelsen. Samlingsledningen 25 verkar såsom en_summaingång för en summeringsförstärkare 30. På utgångs- ledningen 31 från denna förstärkare uppträder en signal, vars spänning representerar den totala scintillationsenergin.

Två särskilda förspännings- eller olinearitetskorrek- tionssignaler alstras under utnyttjande av den på ledningen 31 uppträdande summasignalen. Detta sker med hjälp av två potentiometrar 32 och 33, vilkas rörliga kontakter betecknats LLC resp. ULC. Kontakten LLC inställes för generering av en förspänningssignal motsvarande en viss undre korrektionsnivå, medan kontakten ULC inställes för alstrande av en förspännings- signal motsvarande en viss övre korrektionsnivâ. Vid en i praktiken särskilt fördelaktig utföringsform inställes kon- takten LLC hos potentiometern 32 så, att den kommer att ge upphov till en förspänning som uppgår till c:a 50% av den på ledningen 31 uppträdande, mot totalenergin svarande summa- signalen. Potentiometerns 33 kontakt ULC inställes i sin tur så, att den ger upphov till en förspänning uppgående till cza 70% av toppvärdet för den på ledningen 31 uppträdande signalen. Man erhåller sålunda två förspänningssignaler,, p7so6261-9 10 vilka utnyttjas för ändring av-förstärkningen hos var och en av förstärkarna vid tvâ olika ställen på förstärkningskurvan, nämligen dels då utsignalen från respektive förstärkare över- skrider den från potentiometerkontakten LLC avgivna lägre korrektionssignalen, dels då nämnda utsignal överskrider den från kontakten ULC avgivna högre korrektionssignalen.

Signalen från potentiometerns 32 rörliga kontakt LLC matas till en ledning 34, vilken är ansluten till en linea- ritetskorrektionsanordning vid utgången från var och en av förförstärkarna. Utsignalen på potentiometerns 33 kontakt ULC matas till en ledning 35, som är ansluten till en ytter- ligare linearitetskorrektionsanordning vid utgången hos var och en av förförstärkarna. För att säkerställa tillräcklig effekt för förspänning och ändring av förstärkningen hos förförstärkarna utan alltför hög belastning på summaför- stärkaren 30 får signalerna från potentiometerkontakterna LLC och-ULC driva var sin såsom emitterföljare kopplad transistorförstärkare, bestående av en transistor 36 resp. 37. Förstärkaren för signalen från kontakten LLC uppvisar ett emittermotstând 38. Signalen från transistorns 36 emitter matas medelst en ledning 39 till ledningen 34. På liknande sätt uppvisar förstärkaren för signalen från kontakten ULC ett emittermotstånd 40, varvid en ledning 41 är anordnad att mata förspänningssignalen från föreningspunkten mellan nämnda motstånd och transistorns 37 emitter till ledningen 35.

De analoga utsignalerna från var och en av de trettio- sju förförstärkarna, av vilka tre, med 16, 17 resp. 18 be- tecknade har visats på ritningen, summeras sålunda med hjälp_ av förstärkaren 30, varvid den resulterande summasignalen erhåller ett toppvärde representerande den totala scintilla- tionsenergin. I det aktuella exemplet pålägges en för- _ spänningssignal motsvarande 50% av totalenergitoppvärdet på ledningen 34 samtidigt som en annan signal uppgående till 70% av totalenergitoppvärdet pålägges ledningen 35.

Hur förspänningssignalerna utnyttjas för ändring av förstärkningen hos förförstärkarna kommer nu att beskrivas.

Eftersom samtliga trettiosju kanaler är inbördes lika, kan 7ao§261-9 11 beskrivningen begränsas till att omfatta den kanal som inne- håller den i fig. 1 med 16 betecknade förförstärkaren. En ledning 45, som innehåller en diod 46, förbinder motståndet 22 med den av ett antal viktningsmotstånd uppbyggda mot- stândsmatrisen 19. Varje analog signal från förförstärkaren 16 som överstiger en förutbestämd brusnivå kommer att för- spänna dioden 46 i framriktningen och vidarematas till mot- stândsmatrisen 19. En viss filtration âstadkommes med hjälp av en liten kondensator 47.

Vid det aktuella exemplet är ledningen 45 ansluten till ett par förspänningstransistorer 48 och 49, vilka är inkopplade mellan nämnda ledning och jord. Transistorn 48 är seriekopplad med en diod 50 och ett delningsmotstånd 51.

Transistorns 48 bas är ansluten till matarledningen 34 för förspänningssignalen med den lägre nivån. Den andra transis- torn 49 är seriekopplad med en diod 52 och ett motstånd 53.

, Transistorns 49 bas är ansluten till matarledningen 35 för förspänningssignalen med den högre nivån.

Samtliga kanaler är kopplade på inbördes likartat sätt.

Den kanal som innehåller förförstärkaren 17 uppvisar sålunda exempelvis en utgångskrets för förförstärkaren, innehållande en bruströskelinställningsdiod 54 och en filterkondensator' 55. Vidare innehåller nämnda utgångskrets en första, såsom omkopplare verkande transistor 56, vars-bas är ansluten till _ledningen 34, pâ vilken den signal som motsvarar 50% av total- energitoppspänningen uppträder, och en andra, såsom omkopplare verkande transistor 57, vars bas är förbunden med ledningen 35, på vilken en spänning motsvarande 70% av totalenergitopp- spänningen uppträder. _ Om man återgår till att betrakta den kanal som inne- håller förförstärkaren 16, kan man notera att denna kommer att arbeta normalt inom ett signalområde, vars undre gräns motsvaras av signaler som har tillräcklig men icke större storlek än vad som erfordras för att bringa dioden 46 att leda i framriktningen och vars övre gräns motsvaras av signa- ler som uppgår till ungefär 50% av den förut nämnda summa- signalens storlek. Signaler inom nämnda område kommer att 57806261-9 12 passera till matrisen 19 utan att ge upphov till någon änd- ring av förstärkningen hos förförstärkaren. Om en på led- ningen 45 uppträdande signal emellertid är större än vad som motsvarar 50% av summasignalspänningen kommer den att övervinna förspänningen i backriktningen av transistorn 48 och bringa denna transistor att leda. Härvid ändras förstärk- ningen hos förförstärkaren eftersom motstånden 22 och 51 ver- kar såsom en spänningsdelare, vilken ändrar förhållandet mel- lan de analoga in- och utsignalerna hos förförstärkaren.

De ovan beskrivna förhållandena illustreras i fig. 4, som i diagramform visar sambandet mellan en förförstärkares utspänning och inspänning. I fig. 4 har två kurvor_59 och 60 visats. Dessa kurvor avser isotoper med inbördes olika topp- energier. Kurvan 59, som avser en isotop med lägre energi, omfattar tre rätlinjiga delar 61, 63 och 65. Den första kurvdelen 61, som sträcker sig till ett med 62 betecknat knä, visar att förstärkarens förstärkning är linjär till dess signalstorleken når 50% av toppvärdet, varvid förstärk- ningskurvans lutning_till följd av att transistorn 48 blir ledande ändras till den av kurvdelen 63 angivna. Det bör observeras att ett linjärt samband råder mellan förför- stärkarens in- och utsignaler till dess förstärkaren avger utsignaler som uppgår till mer än 50% av den totala energin för en scintillationshändelse. I ' I Då utsignalen från förförstärkaren 16 överstiger 70% av totalenergisignalen, kommer förspänningen i backriktningen på transistorn 49 att övervinnas, varvid denna transistor bringas att leda och ändra den resulterande förstärkningen.

Motsvarande knä har i fig. 4 betecknats med 64. Till följd av att motstånden 51 och 53 har olika värden, kommer denna förstärkningsändring icke att vara densamma som den av den lägre förspänningssignalen orsakade. Såsom framgår av fig. 4 ändras förstärkningskurvans lutning på nytt vid knäet 64, där förstärkningen övergår till att följa kurvdelen 65. För * de flesta tillämpningar är två förstärkningsändringar till- räckliga för att man skall uppnå önskad linearitet, eller motsvarighet, mellan koordinaterna för scintillationshändel- '7806261-9 13 serna och koordinaterna för de pâ monitorn alstrade bilderna av dessa. Om mer än två knän i förstärkningskurvan skulle erfordras, måste ytterligare förspänningar alstras och ytter- ligare transistorer, motsvarande transistorerna 48 och 49, jämte tillhörande kretsar anslutas till utgångarna från för- förstärkarna.

Den i fig. 4 med 60 betecknade kurvan avser en isotop med mer högenergetiska fotoner. Alternativt kan dock kurvorna 60 och 59 avse samma isotop men tvâ olika energitoppar hos denna. I alla händelser ändras förstärkningen vid knäet 66, där insignalens storlek uppgår till 50% av toppvärdet, samt vid knäet 67, där insignalens storlek uppgår till 70% av nämnda värde. Det kan noteras att ett linjärt samband råder mellan förförstärkarens in- och utsignaler till dess man når knäet 66, dvs. till dess utsignalens storlek överstiger 50% .av totalenergin. Trots att kurvan 60 avser fotoner med högre energi än kurvan 59 uppvisar även den knän 66 resp. 67 vid 50% resp. 70% av den aktuella totalenerginivån.

Förstärkningsändringarna vid nominellt 50% resp. 70% av totalenerginivån medför en markant förbättring av lineari- teten i ett gammakamerasystem av här avsett slag. De angivna _ procenttalen kan väljas något annorlunda vid andra kamera- system till följd av skillnader i den geometriska utform- ningen och i uppbyggnaden av elektroniken. Det är icke möj- ligt att föreskriva vilka procentsatser som är lämpligast vid andra system. Emellertid kan man anta att det för de flesta system kan vara lämpligt att välja värden motsvarande c:a 50% resp. c:a 70% av toppvärdet för summasignalen från samtliga fotomultiplikatorer.

Vissa allmänna överväganden, som ligger till grund för uppfattningen att förspänningar motsvarande 50% resp. 70% av toppvärdet ger önskat resultat, kommer nedan att redogöras för under hänvisning till fig. 5. Denna figur visar ett dia- gram över utspänningen från en fotomultiplikator som funktion av avståndet mellan en scintillationshändelse och fotomulti- plikatorns mittpunkt. Då en energioberoende korrektionsmetod av ovan angivet slag icke utnyttjas, kommer nämnda samband för isotoper med två olika fotoenerginivåer eller energi- 7806261-9 14 toppar att följa de med heldragna linjer visade kurvorna 70 och 71. Om man skulle göra en matematisk modell av systemet och utföra en motsvarande algoritm med en dator, skulle man kunna fastställa den parameter som ger optimal linearitet, dvs. bästa motsvarighet mellan läget för en scintillations- händelse och bilden av denna på monitorn. Optimum skulle er- hållas om avståndet frân fotomultiplikatorns mittpunkt rela- terades till fotomultiplikatorns utspänning på sådant sätt, att man undertrycker den främre delen hos kurvorna, så att dessa bringas att följa de streckade linjerna 72 och 73.

Kurvorna 73-70 och 72-71 har väsentligen lika form, vilket innebär att kurvorna är kongruenta. Öm man önskar utnyttja uppfinningen men saknar möjlighet till datoranalys, kan man använda 50%- resp. 70%-förspänningar såsom en första approxi- mation och, om resultaten icke visar sig optimala, göra ytterligare försök med de rörliga kontakterna LLC och ULC hos potentiometrarna 32 och 33 inställda på andra nivåer till dess optimalt resultat erhålles.

De delar av systemet som hittills icke beskrivits är till övervägande delen av konventionellt utförande och kommer därför att förklaras endast i korthet. Såsom antytts tidigare och såsom är väl känt, måste de analoga signalerna från mot- ståndsmatriserna 19-21 normaliseras för att göra dem oberoende av energistorleken, emedan den på monitorn 11 alstrade bilden eljest skulle öka eller minska i storlek i beroende av total- energin. Ett sätt att åstadkomma en dylik normalisering är att dividera koordinatsignalerna med summan för samtliga dessa signaler. De viktade koordinatsignalerna +x, -x, ty och -y för de trettiosju matriserna 19, 20, 21 etc., sammanföres till gemensamma ledningar 75, 76, 77 och 78. Samtliga +x-koordinat- signaler summeras i en förstärkare 79, medan samtliga -x-koordinatsignaler summeras i en förstärkare 80. Pâ liknande sätt summeras +y--och -y-koordinatsignalerna i två förstärkare 81 resp. 82. Utsignalerna från förstärkarna 79, 80, 81 och 82 bildar insignaler till en summerande förstärkare 83, vars ut- signal utgör den algebraiska summan av koordinatsignalerna ' för varje scintillationshändelse. Förstärkarnas 79-82 utsigna- 7806261-9 15 ler matas också till dividerande kretsar, vilka symbolise- ras med blocken 84-87Ä Den från förstärkaren 83 erhållna summasignalen, vilken betecknats med E, matas medelst en ledning 88 till var och en av de dividerande kretsarna 84-87, i vilka en division utföres. De i kretsarna 84 resp. 85 divi- derade, eller normaliserade, x-koordinatsignalerna matas till ingångarna hos en differentialförstärkare 89. Den på ledningen 90 uppträdande utsignalen från denna förstärkare utgör den signal som bestämmer avlänkningen i x-led av elek- tronstrålen i monitorns katodstrålerör. Utsignalerna från de för division av y-koordinatsignaler tjänande kretsarna 86 och 87 matas på liknande sätt till en förstärkare 91. Den. på ledningen 92 uppträdande utsignalen från denna förstär- kare definierar den erforderliga avlänkningen i y-led hos monitorn. Totalenergisignalen E från förstärkaren 83 analy- seras med hjälp av pulshöjdsdiskriminatorer 93 och 94. Dis- kriminatorn 93 avgör om den totala energin ligger inom ett visst första omrâde, medan diskriminatorn 94 avgör om den ligger inom ett visst andra område. Om energin faller inom något av dessa områden, kommer diskriminatorerna att pâ- verka en pulsformande krets 95 för att på en ledning 96 alstra en z-puls, som häver en tidigare blockering av elek- tronstrålen hos monitorns 11 katodstrâlerör och orsakar en generering av en ljusfläck vid ett mot koordinaterna för den aktuella scintillationshändelsen svarande läge på katod- strålerörets bildskärm. “ Fig. 3 visar totalenergisignaler av olika storlek från utgången hos förstärkaren 83. De övre och nedre gränserna för det av diskriminatorn 93 fastställda området har i nämnda figur markerats med hjälp av streckade linjer 97 och 98, medan de undre och övre gränserna för diskriminatorns 94 område har markerats med streckade linjer 103 och 104. I fig. 3 visas fyra mot olika totalenerginivâer svarande E-signaler 99-102. Signalen 99 har ett toppvärde, vars stor- lek icke när upp till den undre gränsen 103 för diskrimina- torns 94 område, varför denna signal icke ger upphov till någon z-puls, vilket innebär att någon ljusfläck icke 7806261-9- 16 alstras på monitorns bildskärm. Signalen 100 har däremot ett toppvärde som faller mellan gränsvärdena 103 och 104 för dis- kriminatorns 94 område, vilket innebär att den ger upphov till en z-puls och en markering på monitorns bildskärm.

Signalen 101 har ett toppvärde som ligger över det övre. gränsvärdet 104 för diskriminatorn 94 men under det undre gränsvärdet 97 för diskriminatorn 93, varför den icke ger upphov till någon z-puls. Signalen 102 slutligen har ett toppvärde som ligger mellan det undre och det övre gräns- värdet 97 resp. 98 för diskriminatorn 93, vilket medför att den ger upphov till en z-puls och en markering på monitorns bildskärm.

En tillämpning av den enligt uppfinningen föreslagna olinjära korrektionen av förförstärkningen som funktion av den totala detekterade energin hos varje scintillations- händelse vid en annan detektortyp kommer nedan att beskrivas under hänvisning till fig. 6. Den i denna figur visade kret- sen innehåller en del av de element som ingår i ett korrek- tionsorgan som visats i fig. 5 i_den amerikanska patent- skriften 3 908 128. Element som i huvudsak motsvarar element i fig. 1 har försetts med motsvarande hänvisningsbeteckningar med tillägg av ett primtecken. U " Ovannämnda patent beskriver hur förförstärkningen i varje kanal kan ändras närhelst signalen från ifrågavarande förförstärkare_överstiger en förutbestämd likförspänning.

Vidare överlagras likspänningen med en på den utgående led- ningen pålagd växelförspänning. Man erhåller sålunda ett knä i den kurva som representerar förstärkningen eller sam- .bandet mellan signalerna från förförstärkaren och de motsva- rande signaler som utnyttjas för bestämning av koordinaterna _för en sointillationshändelse. Nämnda knä, vilket om man en-_ lbart använder en likförspänning skulle vara fixerat, kommer_~ I till följa avfšfäxelförspänningen att 'osclllera med växel- gspänningens frekvens. Syftet härmed är att undvika en stänk- effekt hos fältet till följd av skarp stryppunkt hos en i .Jförspänningskretsen ingående diod. Korrektionsorganet kan icke åstadkomma en korrekt korrigering om isotopen eller iso- 7806261-9 17 toperna emitterar fotoner med olika energitoppar.

I den i fig. 6 visade kretsen kommer förförstärkta fotomultiplikatorsignaler, som har tillräcklig amplitud för att förspänna en bruströskelinställningsdiod 46' i framrikt- ningen, att från förförstärkaren ledas till koordinatsignal- beräkningskretsarna via ett motstånd 22', en diod 46' och en ledning 45'. Ledningen 45' är emellertid pålagd en för- spänning i backriktningen med hjälp av en krets, vilken innehåller en diod 50', ett motstånd 51' och en växel- spänningskälla 110. Växelspänningssignalen kan lämpligen vara mindre än 0,5 volt. Enligt den kända tekniken inkopplas en i fig. 6 icke visad likförspänningskälla i serie med växel- spänningskällan 110. Om det på ledningen 45' uppträder signaler som överstiger backförspänningen, vilken uppgår till summan av den fasta likförspänningen och den momentana växelförspänningen, kommer förspänningskretsen att bli ledande. Detta resulterar i att förstärkningskurvan erhåller ett knä, vilket är tillräckligt om endast en energitopp kan förekomma. En förspänningskrets av denna typ kan utnyttjas endast om isotoperna uppvisar en enda energitopp.

I enlighet med uppfinningen åstadkommas knäet i för- stärkningskurvan genom att man skiftar förspänningspunkten som funktion av den totala detekterade energin, såsom förut beskrivits. Det krävs endast att man adderar en likförspän- ning uppgående till en förutbestämd procentsats av den totala energin. Den varierbara likförspänningen kan uppgå till 50% av den från förstärkaren 30 i fig. 1 erhållna summa- spänningen. Samtliga förspänningskretsar kan på i fig. 6 visat sätt vara anslutna till ledningen 34', på vilken den procentuella förspänningen uppträder. Då amplituden för de på ledningen 45' uppträdande signalerna ändras, kommer totalenergin att ändras och knäet på kurvan att förflyttas, eftersom likförspänningen alltid utgör en förutbestämd procent- sats av totalenergin.

Claims (6)

7806261-9 18 Patentkrav'

1. l.. IStrâlningsavbildningsanordning innefattande en scintillationskristall (13), en rad sensorer bestående av ett antal fotoelektriska omvandlare (14) belägna på en sida av nämnda scintillationskristall och var och en mot- tagande strålningsenergi från olika ehuru överlappande områden av nämnda scintillationskristall, en signalkoordi- natomvandlare (19-2l, 75-96) med en signalmottagande in-0 gång och signalavgivande utgång, förstärkar- (l6, l7, 18) och kopplingsorgan som förbinder separata fotoelektriska omvandlare (14) med ingången (45) till nämnda signal-_ koordinatomvandlare, varvid vart och ett av nämnda för- stärkar- och kopplingsorgan har ett antal brytpunkter i ingângs-utgångs-amplitudöverföringskarakteristikan och styrledningar (34, 35) för att inställa nämnda bryt- punkter samt en avbildningsanordning (ll) som är ansluten till nämnda signalkoordinatomvandlares utgång, k ä n n e - t e c k n a d av en summeringskrets (25), 30, 31) för att utveckla en avgående summasignal som representerar den totala energi som samtidigt avges av nämnda fotoelektriska ombandlare (l4), anslutningar som länkar samhörande bryt- punktstyrledningar från olika förstärkar- och kopplings- anordningar i grupper, och signalöverförande kretsar (32, 36; 33, 37) med olika överföringskoefficienter som länkar den utgående summasignalen till olika brytpunktstyrled-' ningsgrupper. ëiilrêißrälænaëaxlßiillflningsQnlêrsïßinia-aalyëstahlfirêroèil _ ._ i . “alla lir..- , Qaidae;år'filå;íjágfia;_fjåšjfáëš¿äggiiígigšwçyë' gjšåiäpgggigflçëggïj, _'j'j [j t' brytpunktstyrledningar, och att en (34) av nämnda summa-_ I fl.~\~-fiß signalöverföringslänkar avger en signal svarande mot om- kring 50% av amplituden för totalsumman, och att den andra (35) av nämnda summasignalöverföringslänkar avger en J signal svarande mot omkring 70% av amplituden för total-

2. Sllmman . -ï~..-V ..._ -Wu .i ._ __...._____.-. 19

3. Strålningsavbildningsanordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att kopplingsanordningen som ingår som en del av varje förstärkar- och kopplingsanord- ning har ett antal grenkretsar (48, 51; 49, 52, 53) och att varje grenkrets har olika ledningströskel styrd av en signal på dess tillhörande brytpunktstyrledning (34,35).

4. Strålningsavbildningsanordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att de tröskelalstrande elementen i nämnda grenkrets innefattar en transistor (48, 49, 56, 57).

5. Strålningsavbildningsanordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att brytpunktstyrledningarna (34, 35) är förenade med baselektroderna till nämnda transistorer (48, 56; 49, 57).

6. Strålningsavbildningsanordning enligt krav 5 eller 6, (50, 52) polad i ledriktningen är ansluten i serie med varje transistors (48, 49) emitter. k ä n n e t e c k n a d av att en diod ANFURDA PUBLIKATIONER: 7806261-9