SE430121B - Anordning for bestemning av lokal absorptionsverden i en skiva eller ett snitt av en kropp - Google Patents

Description

7810521 '-0 tiga rekonstruktionen av absorbtionen) kan anpassas ti11 naturen av den kropp som undersökes.

För detta ändamâi kännetecknas anordningen eniigt uppfinningen därav att raden av detektorer, sett i radens riktning, innefattar en serie av konsekutivt anordnade detektoreiement vi1ka är enhetliga vad gä1]er dimensioner och uppförande, varvid en detektors detektoryta är proportioneiï mot en muïtipei av ett detektoreiements de- tektoryta, och en detektorsignaï är proportioneii mot summan av utgångssignaien från de detektoreïement som är tiiiordnade en detektor. Emedan a11a detektoreiementen är lika kommer framstäiïningen av en rad av detektorer, som består av sådana detektor- eiement, att b1i biiiigare än framstäiiningen av en rad av detektorer med inbördes oiika detektorytor. ParaHeHdriften av detektoreiementen behöver inte vara penna- nent. Härigenom kan en grupp av detektoreiement arbeta para11e11t i eniighet med naturen hos en kropp, som undersökes, och den erforderliga kvaiiteten på den biid som rekonstrueras av snittet av kroppen som undersökes. Det har visat sig att detta är en attraktiv aspekt emedan en uppiösning vaniigen är tiilräckïig för undersök- ningar på människokroppen, viiken är iägre än den som exempeivis krävs för kranium- undersökningar. A Att använda en rad av detektorer med inbördes oiika dimensioner innebär pro- biem, i synnerhet då jonisationskammare tjänar såsom detektorer. Jonisationskammare med inbördes .oiika dimensioner har inbördes o'|ika reaktionstider och oïinjaritet.

Detta innebär svårigheter vid kaiibrering och behandling av detektorsignaierna.

Därför kännetecknas en föredragen utföringsform av en anordning eniigt uppfin- ningen därav att detektoreiementen utgöres av jonisationskammare. Genom att detek- torer med inbördes oiika detektorytor sätts samman av en eiier flera jonisationskam- mare, som var och en har samma uppförande, får varje detektor samma reaktionstid och oïinjaritet, vilket är fördeiaktigt för den erforderïiga kaiibreringen av raden av - detektorer.

I en ytteriigare utföringsform av anordningen enïigt uppfinningen är utgângarna från de jonisationskammare, som är tiiiordnade en detektor, sammankoppïade genom eïektriskt iedande förbindningsorgan. Den signaï som avges av detektorn är därvid summan av de individueïia paraïieïikoppïade jonisationskamrarnas jonisationsström- mar. En känd förförstärkare som verkar såsom en integrator kan vara ansiuten ti11 paraileiikretsen med jonisationskamrarna. ' En annan föredragen utföringsform av anordningen enïigt uppfinningen känneteck- nas därav, att varje detektoreïement är anslutet ti11 en integrator, och att för varje detektor finns en summeringskrets ti11 viïken utgångarna från integratorerna 'tiïihörande de jonisationskammare, som tiïihör detektorn, är ansiutna via eïektriska förbindningsorgan. I denna utföringsform är förbindningsorganen företrädesvis ut- 3 7a1os21-o förda såsom strömställare. En sådan uppbyggnad av den elektriska kretsen, som är förbunden med detektorelementen, erbjuder den fördelen att sannolikheten för stör- ning blir mindre jämfört med en konstruktion där strömställare är direkt anslutna till jonisationskamrarna. Emedan jonisationsströmmarna redan har integrerats innan de matas till en summeringskrets via strömställare blir kretsen mindre utsatt för elektriska oregelbundenheter som uppstår till föld av strömställarna. En rad av de- tektorer som är sammansatt av en serie av likadana jonisationskamrar och i vilken den spatiella upplösningen ändras genom omställning av strömställare är i synnerhet attraktiv då många olika typer av undersökningar utföres. Exempelvis kan anordningen enligt uppfinningen användas för att undersöka en del av skivan eller snittet med en hög spatiell upplösning, medan de omgivande delarna undersökes med en lägre spatiell upplösning. Vidare kan samma anordning användas för att undersöka hela skivan med en låg upplösning (t.ex. vid röntgenundersökning av stora organ, såsom lungor eller levern) eller med en hög upplösning (t.ex. röntgenundersökningar av kraniet).

Uppfinningen beskrivs mera detaljerat med hänvisning till ritningen, där fig 1 visar en anordning enligt uppfinningen, fig 2 visar en föredragen utföringsform av en del av ett kopplingsschema för en rad av jonisationskammare i en anordning enligt fig 1 och fig 3 visar en annan utföringsfonn av ett elektriskt kopplingsschema för en rad av detektorelement i en anordning enligt fig 1.

Fig 1 visar schematiskt en röntgenundersökningsanordning enligt uppfinningen innefattande en strälningskälla 1 vilken företrädesvis består av ett röntgenrör men alternativt t.ex. kan bestå av en radioaktiv isotop, såsom Am 241 eller Gd 153. En rad av detektorer 3 (t.ex. omfattande 300 detektorer) uppmäter lokalt intensiteten i ett röntgenstrålknippe 2 som avges av strâlningskällan. Strålningskällan bildar i detta fall ett solfjäderformat strålknippe med en öppningsvinkelíä som exempelvis uppgår till 600. Strâlknippet är hu udsakligen parallellt i en mot ritningens plan vinkelrät riktning och har en liten tjocklek av t.ex. 3-15 mm i denna riktning. En slitsliknande öppning 4 finns för bildandet av ett sådant strålknippe. Detektorernas g3 breddimension och avståndet mellan dem bestämmer den nöjliga spatiella upplösning- en inom en given strâlknippsvinkel av det solfjäderformade strålknippet 2. Ett bär- bord 7 på vilket en kropp 8 som skall undersökas är anordnad är longitudinellt för- skjutbar längs en central axel 9 som går vinkelrätt mot ritningens plan. Det av röntgenkällan 1 och raden av detektorer 3 bildade systemet kan roteras omkring krop- pen 8 medelst en tandad ring 10 vilken drives av en motor ll och vilken är uppburen av styrningar 12. Rotation av det av röntgenkällan 1 och raden av detektorer 3 bil- dade systemet kan ske kontinuerligt eller intermittent. I det senare fallet utföres ett vridningssteg efter varje mätning. En räknare 18 räknar antalet detektorsignaler som mottages vid varje mätning av en aritmetisk enhet 15. Då ett tal nås vilket ?a1es21-o 4 svarar mot antalet detektorer påverkas motorns 11 styrkrets 19 under en kort tidspe- riod så att ett rotationssteg äger rum. Det av röntgenstrâlkällan 1 och raden av detektorer 3 bildade systemet är upphängt i en ram 20. Ramen 20 är rörlig längs styrrullar 21 medelst en motor 22 så att röntgenstrålkällan 1 kan förskjutas bort från eller mot kroppen längs en central förbindningslinje 6. Härigenom uppnås att det av röntgenstrålkällan 1 alstrade strålknippet 2 med en strålningsvinkelfid alltid kan bringas att exakt täcka kroppen 8, så att raden av detektorer 3 användes opti- malt under undersökningen. Före början av en mätning ställes avståndet mellan rönt- genstrålkällan 1 och kroppen 8 in, t.ex. genom att koppla på styrkretsen 24 för hand. I 2 g Var och en av detektorerna 5,5a och 5b är via ett kabelknippe 13 förbunden med en förstärkare/omvandlare 14 i vilken detektorsignalerna individuellt behandlas.

Förstärkaren/omvandlaren 14 kan t.ex. innefatta en multiplex-krets och en analog-di- gitalomvandlare. Utgången från förstärkaren/omvandlaren 14 är ansluten till en arit- metisk enhet 15 med vilken den lokala absorbtionen beräknas på basis av de förstärk- ta och omvandlade detektorsignalerna. De beräknade absorbtionsvärdena lagras i en minnesanordning 16 och återges om så önskas på en återgivningsanordning 17.

Raden av detektorer 3 består enligt uppfinningen av en serie av intill varandra anordnade detektorelement, vilka är likadana vad beträffar dimensioner och uppföran- de; Företrädesvis utgöres detektorelementen av jonisationskammare fyllda med en ädelgas; såsom xenon, och en släckgas. Jonisationskamrarna är t.ex. upptagna i ett gastätt hölje och bildas av plattformade, parallellt anordnade elektriskt ledande elektroder, såsom är beskrivet i patentansökningen 7803964-1. Detektorerna 5 som är belägna omkring den centrala förbindningslinjen 6 vid mitten av röntgenstrålknippet 2 omfattar t.ex. en jonisationskammare. Några detektorer som är belägna på vardera sidan därom omfattar vardera två parallellkopplade jonisationskammare. Var och en av edetektorerna Sb som är belägna vid änden av raden omfattar fyra parallellkopplade jonisationskammare. Om raden av detektorer 3 t.ex. omfattar 384 jonisationskammare och öppningsvinkeln är 48° är en praktisk sammansättning av detektorerna följande: Pâ vardera sidan om den centrala förbindningslinjen 6 från 0°f15°: 8 detektorer per grad (1 jonisationskammare/detektor) 150-18°: 4 detektorer per grad (2 jonisationskammare/detektor) 180-2l°;i2 detektorer per grad (4 jonisationskammare/detektor) 2l°-240: 1 detektor per grad (8 jonisationskammare/detektor) Det totala antalet detektorer uppgår därvid till 282 medan det totala antalet jonisationskammare uppgår till 384.

De signalbärande elektroderna i de jonisationskammare som tillhör en detektor *21810521 “Û kan lätt sammankopplas elektriskt, En annan möjlighet att realïseraparallelldrift 5 av detektorelement är visat i fig 2. De detektorelement som användes har redan fö- reslagits av Cho, IEEE Transactions on Nuclear Science, Nr 21, Juni 197%, sid hå-71.

.En serie av detektorelement 30a ...e som vardera innefattar en halvledardíod är ansluten till en effektmatningskälla 29. De visade detektorelementen 30a ...e bil- dar bara en bråkdel av det antal detektorelement som användes. Vart och ett av detektorelementen 3Da ...d som tillsammans bildar en detektor är anslutna till en integrator 3ia ...d som innefattar en operationsförstärkare och en kondensator. lntegratorernas 3la ...d utgångar är anslutna till en summeringskrets 33. Summe- ringskretsen 33 består av ingângsmotstånd 35a ...d som alla har samma motståndvär- de, en operationsförstärkare 37 och ett återkopplingsmotstånd 39. Summeringskretsens 33 utgångssignal är utgångssignalen från en detektor som är sammansatt av fyra de- tektorelement arbetande parallellt. Beroende på läget hos en detektor i raden av detektorer 3 är l,2,å eller 8 detektorelement anslutna till en summerïngskrets.

Fig 3 visar en utföringsform av ett elektriskt kopplingsschema för en rad av jonisationskammare 41a,b; 43a,b; 45a...h; 47a,b och 49a,b avsedda för en an- I ordning i enlighet med uppfinningen. Fig 3 visar bara ett antal jonisationskammare (16) som är litet jämfört med de ofta flera än 390 jonisationskammare som användes i verkligheten. a-sektionerna och b-sektionerna av jonisationskamrarnag41a,b; 43a,b; 47a,b och 49a,b är permanent parallellkopplade och bildar fyra detektorer.

Jonisationskamrarna år symmetriskt anordnade i förhållande tdll den centrala för- bindningslinjen 6 som också är visad i fig 1. Medelst en tvâläges-strömställare 40 kan jonisationskamrarna anslutas till integratorerna 5la.. .h på två sätt. I det visade läget av strömställaren 40 bildar jonisationskamrarna 45a och b en detektor som är ansluten till integratorn Slc. Var och en av jonisationskamrarna 45c och d, e och f, g och h bildar också en detektor som är ansluten till integratorerna 51d,e och f. Raden av detektorer omfattar således åtta detektorer av vilka var och en in- nefattar två parallellkopplade jonisationskammare.

Då strömställaren 40 stëlles om anslutes jonisationskamrarna 45a,b,c,d,e,f,g och h till integratorerna 5la,b,c,d,e,f,g respektive h. Raden av detektorer omfattar i detta fall 8 detektorer, av vilka var och en har en jonisationskammare. Omkoppling kan därför användas för att göra ett val mellan en lång rad av detektorer (låg upp- lösning) och en kort rad av detektorer (hög upplösning), varvid antalet detektorer är detsamma i båda raderna. Den korta raden av detektorer kommer att omfatta en mindre vinkelfií (se fig 1) än en låg rad av detektorer. Strâlknippets 2 strâlvinkel G* kan anpassas till längden hos raden av detektorer 3 genom användning av lämpliga bländaröppningar 4. I I fig 3 är strömställaren 40 ansluten direkt till detektorelementen (jonise- tionskamrarna). Det är uppenbart att det alternativt är möjligt att ansluta en 78119521 -0 e integrator tí11 varje detektoreïement (fig 2) och att ansïuta en strömstä11are ti11 dessas utgångar för att upprätta och avbryta de önskade förbindníngarna me11an inte- gratorernas utgångar och summeringskretsarna. Det är uppenbart att summeringskret- sens motstånd också kan vara permanent ans1utna tí11 varje utgång från integratorer- na, varvid en strömstä11are, såsom strömstäïïaren 40 är ans1uten till nämnda mot- stånd för att upprätta de önskade förbindníngarna ti11 resten av summeríngskretsar- nä.

Claims (5)

'1810521 *O 7 Patentkrav

1. Anordning för bestämning av lokala absorbtionsvärden i en skiva eller ett snitt av en kropp innefattande minst en strålningskälla (l) för alstring av ett solfjäderformat strålknippe (2), som bestrålar kroppen (8), och en rad av detektorer (3) För detektering av strålning som passerar ge- nom kroppen (8) i olika riktningar, varvid strålningsriktningarna ligger i nämnda skiva, och strålningskällan och raden av detektorer är belägna mittemot varandra på vardera sidan av en central axel (9) genom kroppen, som undersökas, och varvid detektorerna (5) på och nära en förbindnings- linje (6) mellan strålningskällan, den centrala axeln och raden av 'detek- torer har en mindre detektoryta än de detektorer (Sa, 5b) som är belägna längre bort från förbindningslinjen, varjämte en detektorsignal från en detektor (5, Sa, 5b) är elektriskt isolerad från detektorsignalen från alla andra detektorer (5, Ea, Sb), k ä n n e t e c k n a d av att raden av detektorer, sett i radens riktning, omfattar en serie av konsekutivt anordnade detektorelement (5,30a,b,c ..., Åla,b, Ä3a,b, ßSa,b ...g,h, Å7a,b, å9a,b) som är enhetliga vad gäller dimensioner och uppförande, och att en de- tektors (5,5a,Sb,30,#l,ÅS,h7,h9) detektoryta är proportionell mot en mul- tipel av ett detektorelements detektoryta, medan en detektorsignal är pro- portionell mot summan av utgångssignalerna från de detektorelement som är tillordnade en detektor (5,5a,5b,30,Ål,ë5,Ä7,49).

2. Anordning enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d av att de- tektorelementen(5, 30a,b,c ..., Äla,b, #3a,b, ÅSa,b ...g,h,47a,b, Å9a,b) utgöres av jonisationskammare (Äla,b, Ä3a,b, ü5a,b ...g,h, 47a,b, Å9a,b).

3. Anordning enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att utgångarna Från de detektorelement (5,30a,b,c ..., Äla,b, ü3a,b, Å5a,b...g,h, h7a,b, ü9a,b), som är tillordande en detektor (5,5a,5b,30,Åi,Å3,ü5,Ä7,#9)är sammankopplade medelst elektriskt ledande förbindningsorgan-(35a,b,c,d, 40). Ä.

4. Anordning enligt patentkravet 1 eller 2, k ärn n e t e c k n a d av att varje detektorelement (5,30a,b,c,..., h1a,b, Ä3a,b, Ä5a,b ...g,h, Å7a,b, 49a,b) är anslutet till en integrator (3la,b,c,d), varvid för varje detek- tor (30) finns en summeringskrets (33), till vilken utgångar från integra- 7=8f1eÛ521 'Û torerna (31a;b;c,d) tillhörande detektorn (30), är anslutna vla elektris- ka förbïndningsorgan (35a,b,c,d, H0),

5. Anordning enligt patentkravet 3 eller Å, k ä n n e t e c k n a d av att förbïndningsorganen (35a,b,c,d, #0) utgöres av strömställare (#0).