SU1716947A3 - Камера дл позитронной томографии - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к усовершенствованию камеры дл  позитронной томографии и позвол ет повысить информативность исследований с ее применением, Камера содержит множество детекторных плоскостей, расположенных р дом друг с другом, в каждой детекторной плоскости содержитс  множество сцинтилл ционных детекторов с фотоумножител ми, детекторы расположены с противоположных сторон от зоны размещени  пациента и направлены на эту зону. Кажда  детекторна  плоскость обеспечивает регистрацию плоскостного сло , а каждые две смежные детекторные плоскости обеспечивают регистрацию межплоскостного сло . Каждый фотоумножитель св зан по меньшей мере с двум  р дами сцинтилл ционных кристаллов. Каждый р д кристаллов каждого фотоумножител  смещен относительно других р дов кристаллов. Дл  каждого фотоумножител  зоны кристаллов , св занные с фотоумножителем, различны дл  каждого р да. Эффект достигаетс  за счет того, что р ды кристаллов на противоположных сторонах от зоны размещени  пациента повернуты на 90° относительно друг друга. 3 з.п.ф-лы, 13 ил. Ё

Description

Известна камера дл  позитронной томографии со множеством детекторных плоскостей , например в виде колец или пластин, расположенных одна р дом с другой вокруг зоны пациента и предназначенных дл  обнаружени  исход щего из этой зоны излучени . Кажда  плоскость содержит множество сцинтилл ционных детекторов , направленных на определенную зону тела пациента, а.кажда  плоскость детекторов определ ет пр мой слой, пересекающий зоны тела пациента и совпадающий с плоскостью детекторов. Каждые две соседние детекторные плоскости определ ют слой в зоне тела пациента, расположенный между плоскост ми детекторов. Кажда  детекторна  плоскость содержит множество фотоумножителей и по меньшей мере два р да сцинтилл ционных кристаллов на каждом фотоумножителе.

Р ды кристаллов расположены поперек фотоумножителей дл  детектировани  излучени  определенной зоны тела пациента, которое преобразуетс  этими фотоумножител ми в электрические импульсы, причем фотоумножители воспринимают свет всех р дов кристаллов, расположенных на каждом фотоумножителе. Каждый р д кристаллов на каждом фотоумножителе смещен относительно других р дов кристаллов, а зона каждого кристалла на каждом фотоумножителе в каждом р ду отлична от зон

Os

ю

х|

ы

кристаллов фотоумножител  в других р дах, что позвол ет обнаружить, какой именно кристалл возбужден, и обеспечивает возможность исследовани  с помощью детекторов большего числа слоев.

Цель изобретени  - повышение информативности .

Изобретение состоит в том, что р ды кристаллов, расположенные с противоположных сторон зоны тела пациента, повернуты на 90° один относительно другого, что обеспечивает улучшенную выборку дл  совмещенных детекторов.

Величина смещени  кристаллов равна длине кристаллов, поделенной на количество р дов.

Каждый р д кристаллов смещен относительно соседних р дов кристаллов на равную величину.

Чередующиес  р ды кристаллов смещены относительно соседних р дов кристаллов в противоположных направлени х.

На фиг. 1 показан один из вариантов предлагаемой камеры дл  позитронной томографии , общий вид; на фиг. 2 - отображение пр мых и межплоскостных слоев в известной позитронной камере, разрез; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - камера с большим числом отображений пр мых и межплоскостных слоев, разрез; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 4; на фиг. 6 - отображени  пр мых и межплоскостных слоев; на фиг. 7 - сечение В-В на фиг. 6; на фиг. 8 - первый вариант детектирующего устройства, сечение.увеличенный масштаб; на фиг. 9 - второй вариант детектирующего устройства, сечение, увеличенный масштаб; на фиг. 10 - устройство, один из вариантов, увеличенный масштаб; на фиг. 11 - третий вариант детектирующего устройства, сечение , увеличенный масштаб; на фиг. 12 - четвертый вариант детектирующего устройства , сечение, увеличенный масштаб; на фиг. 13 - вариант расположени  детекторов дл  создани  плоскостного совмещенного изображени  объекта, сечение.

На фиг. 1 позиционным номером 10 обозначена камера дл  позитронной томографии со станиной или порталом 12, множество детекторных плоскостей 14 которой в данном случае показаны в виде трех колец. Тем не менее, могут быть использованы и другие варианты, например противолежащие пластины, расположенные с противоположных сторон зоны 16 тела пациента, дл  детектировани  излучени  этой зоны. Зона 16 может включать и кровать 18 дл  пациента, установленную с возможностью наклона и/или поворота дл  сканировани  тела из нескольких различных положений,

Дл  увеличени  возможностей сканировани  портал может создавать колебани . Детекторы обнаруживают излучение инжектируемого в тело, например, рубиди -82.

На фиг. 2 и 3 показано сечение типовой

позитронной камеры с окном дл  ввода подлежащего сканированию пациента и множе- ством детекторов 22 дл  каждой детекторной плоскости 14, установленных

0 по окружности зоны 16 тела пациента дл  обнаружени  излучени , исход щего из этой зоны 16.

Типовой детектор 22 содержит фотоумножитель 38, сцинтилл ционный кристалл

5 40 и перегородки 32. Кристалл 40 преобразует детектируемое излучение в свет, пере- даваемый в фотоумножитель 38 дл  преобразовани  детектируемого излучени  в электрические импульсы. Обычно к одному

0 фотоумножителю 38 крепитс  один кристалл 40.

Типова  известна  камера имеет три плоскости с детекторами 22, из которых каждый детектор содержит фотоумножи5 тель 38 с одним кристаллом. Такое устройство позвол ет получить всего п ть слоев или изображений сечений тела пациента. Так. противолежащие детекторы 22 создают пр мые слои 42, 44 и 46. Расположенные

0 между плоскост ми слои, например 48 и 50, суммируютс  дл  получени  одного промежуточного сло  52. Подобно этому поперечные слои 54 и 56 при суммировании создают промежуточный слой 58.

5Следовательно, известные камеры позвол ют получить количество слоев, вдвое превышающее число р дов детекторов, минус единица. Дл  получени  более высокой разрешающей способности в позитронных

0 камерах размеры детекторов уменьшены, однако число и размер детекторов остаютс  ограничивающими факторами.

Предлагаемый фотоумножитель работает более чем с одним сцинтилл ционным

5 кристаллом, причем кристаллы расположены таким образом, чтобы облегчить их идентификацию , при этом увеличиваетс  число плоскостей изображени , уменьшаетс  эффективный размер детектора с сопутствую0 щим повышением разрешающей способности вдвое или более и удешевлением камеры в результате того, что по сравнению с известными устройствами в ней используетс  примерно, половина или ме5 нее общего числа фотоумножителей.

На фиг. 6 и 7 показаны расположенные в камере 10 и различных параллельных плоскост х 14 фотоумножители 60, 62 и 64. В качестве плоскостей 14 могут быть использованы кольца, расположенные в плоскост х , проход щих поперек продольной оси зоны 16 тела пациента (см. фиг. 1), или расположенные одна напротив другой с противоположных сторон зоны 16 пластины 15 и 17.

Кроме того, по внутренней окружности фотоумножителей 60, 62 и 64 дл  обнаружени  излучени  зоны 16 расположено множество сцинтилл ционных кристаллов любого соответствующего типа дл  преобразовани  этого излучени  в свет, который преобразуетс  фотоумножител ми в электрические импульсы. Кристаллы расположены в определенном положении относительно фотоумножителей 60, 62 и 64, вследствие чего каждый фотоумножитель воспринимает свет более чем одного кристалла .

Кристаллы 1, 2 и 3 наход тс  в зоне зрени  только фотоумножителей 60, 62 и 64 соответственно. Кристаллы 1, 2 и 3 охватывают 1/2, т.е. верхнюю половину каждого фотоумножител  в каждой из плоскостей 14. Однако кристалл 4, примыкающий к фотоумножител м 60 и 62, находитс  в их поле зрени , а кристалл 5 - в поле зрени  фотоумножителей 62 и 64.

Такое устройство позвол ет легко идентифицировать определенный кристалл. Например , на возбуждение кристалла 1 реагирует фотоумножитель 60. Подобно этому на возбуждение кристалла 2 реагирует только фотоумножитель 62 и на возбуждение кристалла 3 реагирует только фотоумножитель 64. Однако реакцию обоих фотоумножителей 60 и 62 идентифицирует кристалл 4. Подобно этому кристалл 5 вызывает отклик обоих фотоумножителей 62 и 64. Така  конструкци  обеспечивает также повышение разрешающей способности в результате уменьшени  размеров кристаллов 1-5 по сравнению с нормальным размером вдвое, так как нормальный кристалл должен охватывать поверхность фотоумножител  целиком. Така  конструкци  и способ требуют использовани  почти вдвое меньшего числа фотоумножителей как дл  детекторов, так и дл  идентификации кристаллов. Уменьшение стоимости обусловлено меньшей стоимостью кристаллов меньших размеров по сравнению с кристаллами больших размеров. Кроме того, обеспечиваетс  улучшенна  выборка данных в направлении сло .

Еще одним существенным признаком, обусловленным определенным положением кристаллов относительно фотоумножител ,  вл етс  увеличенное количество плоскостей изображени  в результате улучшенной выборки данных вследствие смещени  первого р да кристаллов 1, 2 и 3

относительно второго р да кристаллов 4 и 5. Камера (табл. 2 и 3} с трем  р дами детекторов позвол ет получить три пр мых сло  и два эффективных промежуточных сло . Од- 5 нако предлагаема  камера (фиг. 4-7), в которой кристаллы 4 и 5 смещены относительно кристаллов 1, 2 и 3, позвол ет получить дев ть эффективных слоев, из которых п ть  вл ютс  пр мыми и четыре - эффективны0 ми промежуточными сло ми. Пр мые слои обозначены позиционными номерами 70, а эффективные промежуточные - номерами 72. На фиг, 8 показано устройство с четырьм  плоскост ми 14 или кольцами с фотоум5 ножител ми 60с, 62с, 64с и 65с, соответственно реагирующими на свет трех р дов кристаллов. Кристаллы 1с, 2с, Зс, 4с, 5с, 6с, 7с, 8с, 9с и 10с образуют горизонтальные р ды, проход щие поперек плоскостей0 14с. При желании кристаллы могут быть расположены по окружности каждого кольца, т.е. не горизонтально, как это показано на фиг. 8, а вертикально. Идентификаци  кристалла 1с осуществл етс  по сигналу только

5 фотоумножител  60с. Идентификаци  кристалла 5с осуществл етс  по сигналу фотоумножител  62с, который больше сигнала, выдаваемого фотоумножителем 60с. Подобно этому кристалл 8с идентифицируетс 

0 сигналом от фотоумножител  60с, который больше сигнала, выдаваемого фотоумножителем 62с. Процедура идентификации других кристаллов не отличаетс  от указанной. Показанный на фиг. 8 вариант обеспе5 чивает повышенную разрешающую способность , более эффективную выборку в плоскост х изображени  и  вл етс  более дешевым в результате использовани  общих фотоумножителей.

0 В указанных вариантах используетс  множество сцинтилл ционных кристаллов, расположенных в каждой плоскости р дом с фотоумножител ми дл  обнаружени  излучени , при этом кристаллы установлены

5 на фотоумножител х таким образом, что каждый фотоумножитель воспринимает свет более чем одного кристалла. Каждый р д кристаллов на каждом фотоумножителе расположен с определенным сдвигом отно0 сительнр других р дов кристаллов, а зона каждого кристалла в каждом р ду на фотоумножителе отличаетс  от зоны кристаллов других р дов этого фотоумножител , что позвол ет определить, какой именно кристалл

5 возбужден, и детектировать с помощью детекторов большее число плоскостных слоев. В предпочтительном варианте величина сдвига кристаллов равна длине кристалла , поделенной на количество р дов. Согласно фиг. 4-7 р д кристаллов 1, 2 и 3

сдвинут относительно р да кристаллов 4 и 5 на рассто ние, равное 1/2 длины одного кристалла. На фиг. 8 показаны три р да кристаллов , расположенные со сдвигом на рассто ние , равное 1/3 длины кристалла. Хот  на фиг. 8 показаны кристаллы, ширина которых такова, что обща  ширина нескольких р дов равна ширине трубки фотоумножител , можно использовать фотоумножители больших или меньших размеров, располо- жив между р дами кристаллов и трубками фотоумножителей световод. В этом случае обща  ширина р дов кристаллов может быть или больше, или меньше ширины трубки фотоумножител ,

Можно использовать и другие варианты устройства с более, чем четырьм  расположенными с относительным сдвигом р дами кристаллов. На фиг. 9 показано устройство с квадратными или круглыми трубками фо- тоумножителей, с квадратными или круглыми световодами, в котором величина относительного сдвига р дов 80, 82, 84 и 8 равна 1/4 длины одного кристалла. В данном случае величина сдвига каждого из р - дов 80, 82, 84 и 86 относительно соответствующего соседнего р да равна 1/4 длины одного из кристаллов.

Более предпочтительный, нежели показанный на фиг. 9. вариант устройства с че- тьфьм  р дами кристаллов показан на фиг. 10. В этом варианте величина относительного сдвига р дов 90, 92, 94 и 96 равна 1/4 длины кристалла, подобно устройству по фиг. 9, дл  детектировани  и измерени  из- лучени  кристалла и получени  большего числа межплсскостных слоев. Однако в отличие от устройства, представленного на фиг. 9, устройство, представленное на фиг, 10, обеспечивает улучшенную выборку. От- личие этих устройств состоит в том, что чередующиес  р ды 90 и 94 сдвинуты относительно соседних р дов 92 и 96 в направлении , противоположном направлению сдвига соседних р дов 92 и 94.

Подобно этому на фиг. 11 и 12 показано устройство с шестью р дами кристаллов, проход щими поперек трубок фотоумножителей 60f, 62f, 64f, которые в предпочтительном варианте имеют квадратный торец, при этом на каждой трубке фотоумножителей 60f, 62f, 64f имеетс  шесть проход щих поперек к соседним фотоумножител м р дов 100, 102, 104, 106, 108 и 110, причем фотоумножители воспринимают свет всех р дов кристаллов.

Согласно фиг. 11 величина относительного сдвига р дов равна 1/6 длины одного кристалла. На фиг, 12 показано подобное изображение устройства, каждый фотоумножитель в котором имеет шесть р дов кристаллов 108, 110, 112, 114, 116и 118, расположенных со сдвигом один относительно другого на рассто ние, равное 1/6 длины кристалла,

Однако в отличие от устройства, представленного на фиг. 11, в устройстве, представленном на фиг, 12, чередующиес  р ды кристаллов сдвинуты в противоположных направлени х(см. 108, 112,116 и 110,114 и 118), что также позвол ет получить улучшенную по сравнению с устройством, представленным на фиг. 11, выборку,

Хот  во всех указанных вариантах р ды кристаллов лежат в горизонтальной плоскости , все эти р ды могут быть повернуты на 90° и могут проходить вертикально, что позвол ет получить более тонкие пр мые слои, повышенную межплоскостную разрешающую способность и улучшенную выборку в плоскости.

На фиг. 13 показаны детекторы, расположенные в двух пластинах 120 и 122 с противоположных сторон зоны 16 тела пациента, подобно показанным на фиг. 6 пластинам 15 и 17, Показанные на фиг. 6 пластины детекторов с расположенными с относительным сдвигом совпадающими кристаллами позвол ют улучшить выборку и уменьшить стоимость детекторов. Однако согласно фиг. 13 на одной из пластин, например пластине 120, расположенные с относительным сдвигом р ды кристаллов проход т в вертикальном направлении, а на пластине 122 расположенные с относительным сдвигом р ды кристаллов проход т в горизонтальном направлении, т.е. детекторы противоположных пластин 120 и 122 повернуты на 90° одна относительно другой. Такое устройство обеспечивает улучшенную выборку дл  совпадающих детекторов.

Так, кажда  из пластин 120 и 122 снабжена множеством фотоумножителей 60h, 62h, 64h, расположенных в различных плоскост х 14h, 14i и 14j соответственно. Детекторы 60h позвол ют получить один проход щий через зону 16 тела пациента пр мой слой, детекторы 62h - второй пр мой слой и детекторы 64h - третий пр мой слой.

В данном варианте каждый фотоумножитель снабжен двум  р дами кристаллов, расположенными с относительным сдвигом, подобно показанными на фиг. 4-7. Очевидно , что можно использовать и иное число р дов. Расположенные с относительным сдвигом р ды кристаллов одной пластины, например пластины 120, проход т в вертикальном направлении, Так; р ды 124 и 126 проход т в вертикальном направлении поперек фотоумножителей 60g. 62h и 64h. Величина относительного сдвига соседних р дов равна 1/2 длины одного кристалла. Р ды 128 и 130 второй пластины 122 проход т в горизонтальном направлении поперек каждого горизонтального р да фотоумножителей 60h, 62h и 64h. Р ды 128 и 130 также расположены с относительным сдвигом , величина которого равна 1/2 длины одного из кристаллов.

Claims (4)

1. Камера дл  позитронной томографии, содержаща  множество детекторных п о- скостей, расположенных р дом одна с другой , при этом в каждой детекторной плоскости содержитс  множество сцинтил- л ционных детекторов с фотоумножител ми , и детекторы расположены с противоположных сторон от зоны размещени  пациента и направлены на эту зону, кажда  детекторна  плоскость обеспечивает регистрацию плоскостного сло , а каждые две смежные детекторные плоскости обеспечивают регистрацию межплоскостного сло , каждый фотоумножитель св зан по меньшей мере с двум  р дами сцинтил- л ционных кристаллов, каждый р д кристаллов каждого фотоумножител  смещен относительно других р дов кристаллов, дл  каждого фотоумножител  зоны кристаллов, св занные с фотоумножителем, различны дл  каждого р да, отличающа с  тем, что, с целью повышени  информативности, р ды кристаллов на противоположных сторонах от зоны размещени  пациента повернуты на 90° относительно друг друга.

2.Камера по п. 1,отличающа с  тем, что кристаллы смещены на величину, равную длине кристаллов, деленной на число р дов, св занных с каждым фотоумножителем .

3.Камера по п. 1 или 2, отличающа - с   тем, что в смежных р дах кристаллы смещены на одинаковую величину,

4.Камера по п. 1, от л и ч а ю ща   с   тем, что чередующиес  р ды кристаллов смещены от смежных р дов кристаллов в направлении, противоположном смещению в смежных р дах.

/4

Фиг.1

12

tt

feg

/

«л

f

-С.

fc

I

%

юг т,

106Uh К/ UJ