SU753427A1 - Гамма-камера - Google Patents

Description

(54) ГАМ.МА-КАМЕРА

{

Изобретение относитс  к .медицинской технике, а именно к устройствам дл  радиоизотопной диагностики.

Известна гамма-камера, котора  содержит коллиматор, сцинтилл ционный кристалл , световод, набор фотоэлектронных умножителей с предусилител ми, сум.мируюш.ие матрицы, фор.мирователи координатных и энергетического сигналов, одноканальный селектор, одновибратор засветки, визуализирующее устройство, например осциллоскоп . Кроме того, гамма-камера содержит операционный усилитель, на один вход которого подаетс  импульс одновнбратора засветки, а на другой - импульс, соответствующий энергетическому сигналу СИ.

В гам.ма-камере в зависимости от координаты вспьипки измен етс  амплитуда засветки: увеличиваетс  при удалении от центра фотоэлектронного умножител  и уменьц аетс  при приближении. Изменение  ркости вспыщек на экране визуализирующего устройства осуществл етс  путем вычитани  суммарного энергетического сигнала , умноженного на посто нный коэффициент , из импульса одновибратора засветки.

В известной гамма-камере из-за отсутстви  средств дл  ступенчатой регулировки  ркости точек при из.менении рассто ни  между сцинтилл цией и центром фотоэлектронного умножител  не обеспечиваетс  полное соответствие между амплитудой энергетического сигнала и истинной величиной, которую нужно вычесть из амплитуды импульса одновибратора засветки дл  получени  однородной картины распределени  индикатора при равномерном облучении

10 детектора гамма-камеры.

Кроме того, из-за использовани  суммарного энергетического сигнала дл  регулировки а.мплитуды импульса одновибратора засветки не обеспечиваетс  достаточна 

15 коррекци  неоднородности, так как сум.марный энергетический сигнал имеет слабо выраженную зависимость от координаты и значительно больщую зависимость от интенсивности сцинтилл ции в кристалле (энерjQ гетическа  зависимость).

Указанные недостатки снижают достоверность вы влени  патологических очагов накоплени  индикатора и ценность диагностичес крй информации.

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности диагностической информации о расположении патологических очагов накоплени  радиоактивного индикатора в организме путем уменьшени  неоднородности и исключени  артефактов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что гамма-камера снабжена дискриминаторами нижнего уровн , ключевыми пропускател ми по числу дискриминаторов, резисторами и устройством выделени  максимального сигнала, при этом входы устройства выделени  максимального сигнала подключены к выходам предусилителей, а выход соединен со входами дискриминаторов нижнего уровн , подключенных выходами к входам ключевых пропускателей, выходы которых через резисторы соединены с энергетическим входом визуализирующего устройства и выходом одновибратора засветки.

На фиг. 1 изображена блок-схема гаммакамеры; на фиг. 2 - амплитудно-координатна  характеристика фотоэлектронного умножител .

Гамма-камера содержит коллиматор 1, сцинтилл ционный кристалл 2 и оптически соединенный с ним световод 3, набор гексагонально расположенных фотоэлектронных умножителей 4 с предусилител ми 5, суммирующие матрицы 6, 7, формирователи 8, 9 координатных сигналов X, Y, формирователь 10 энергетического сигнала Z с одноканальным селектором 11, расширители 12, 13, одновибратор 14 засветки, визуализирующее устройство 15.

Гамма-камера снабжена дискриминаторами 16 нижнего уровн , устройством 17 выделени  максимального сигнала, ключевыми пропускател ми 18 и резисторами 19 и 20.

Выход каждого предусилител  5 подключен к соответствующ,им входам матриц 6, 7, выходы которых соединены с формировател ми 8, 9 и 10. Выход формировател  10 подключен к селектору 11, а выходы формирователей 8, 9 св заны со входами расширителей 12, 13. Выход селектора 11 подключен ко входу одновибратора 14, а выходы расширителей 12, 13 - ко входам устройства 15.

Устройство 17 имеет входы по числу умножителей 4, каждый из которых соединен с выходом соответствующего предусилител  5, а его выход соединен со входами дискриминаторов 16, которые подключены выходами к пропускател м 18, соединенным через резисторы 19, 20 с выходом одновибратора 14.

Устройство работает следующим образом. При попадании гамма-кванта из объекта через коллиматор 1 на кристалл 2 возникает светова  вспышка. В зависимости от положени  вспышки на этом кристалле на выходах умножителей 4 возникают импульсы различной амплитуды. После усилени  предусилител ми 5 импульсы суммируютс  по амплитуде в соответствующей пропорции на матрицах 6, 7, образу  выходные импульсные сигналы, амплитуда которых пропорциональна координатам X и Y световой вспышки и энергии сигнала Z. После обработки в формировател х 8, 9 и расширител х 12, 13 импульсы в виде координатных сигналов поступают на устройство 15. Если в качестве такого устройства используетс  осциллоскоп, то его луч устанавливаетс  в положение на экране, соответствующее координате сцинтилл ционной вспышки. Энергетический сигнал после обработки в формирователе 10 поступает на селектор 11, где происходит отбор сигнала Z по амплитуде и вырабатываетс  выходной импульс, направл емый на одновибратор 14. Кроме того, импульсы с выходов предусилителей 5 поступают на вход устройство 17, отбирающего из всех выходных сигналов предусилителей 5 максимальный по амплитуде. В качестве такого устройства служит, например, диодна  матрица. На входы дискриминаторов 16 с выхода устройства 17 поступает при этом импульс, имеющий максимальную амплитуду. Пороги дискриминаторов 16 выбраны таким образом, чтобы разделить амплитудно-координатную характеристику умножител  4 по амплитуде на п частей (фиг. 2). При увеличении амплитуды импульса , т. е. при его приближении к оси фотоэлектронного умножител  (ФЭУ) срабатывает все большее число дискриминаторов 16, запуска  свои ключевые пропускатели 18.

При включении определенного числа пропускателей 18 сопротивление нижнего плеча делител , образованного резисторами 19 и 20, измен етс  и амплитуда импульса подсвета становитс  равной:

UBWX

где UBWX - амплитуда импульса подсвета; UBX - амплитуда импульса одновибратора; Rj, - сопротивление i-ro резистора в

ключевом пропускателе; . К - число включенных пропускателей. При этом величина импульса подсвета, поступающего на устройство 15, падает за счет уменьшени  суммарного сопротивлени  делител , в нижнее плечо которого входит все большее число включенных параллельно резисторов 20. Если в качестве устройства 15 используетс  осциллоскоп, то измен етс   ркость светового п тна на его экране. Подбором величины резисторов 19, 20 устанавливаетс  закон изменени  амплитуды импульса подсвета в соответствии с характером амплитудно-координатной характеристики умножител  4. Использование устройства 17

позвол ет получить импульс, имеющий значительно большую зависимость от координаты по сравнению с суммарным Z сигналом, и тем самым улучшить коррекцию неоднородности .

Улучшение однородности характеристик гамма-камеры по сравнению с известной гамма-камерой происходит за счет применени  (дл  коррекции неоднородности) сиг нала с улучшенным отношением сигнал/шум. В данном случае полезной составл ющей корректирующего сигнала  вл етс  его координатна  зависимость, а шумовой составл ющей - энергетическа  зависимость. Амплитуда сигнала одиночного умножител  4 в зависимости от координаты (амплитуднокоординатна  характеристика) определ етс  соотношением:

Ai, А(Е) .Wi,

где А(Е)-амплитуда световой вспышки, зависима  от энергии гаммакванта и процессов преобразовани  в кристалле;

wj - телесный угол, под которым виден фотокатод i-ro умножител  из точки возникновени  сцинтилл ции .

При малых рассто ни х между фотокатодом и кристаллом (что- имеет место в современных гамма-камерах) зависимость w и, следовательно, Aj, от координаты сильно выражена. Так, при перемещении места сцинтилл ции от центральной оси умножител  4 к периферии А измен етс  приблизительно в 2 раза (до 0,5 AI), при энергетической зависимости ± 10% (0,1 Aj,) дл  энергии 140 кэВ (Тс).

Суммарный энергетический сигнал, используемый дл  коррекции в известном устройстве , определ етс  соотношением: AZ Z Ai А(Е) .Zxvl.

Так как i мало измен етс  в зависимости от координаты сцинтилл ции, изменение AZ по радиусу фотокатода составл ет --20% (до 0,8 AZ), при энергетической зависимости ±7% (±0,07 AZ).

Таким образом, применение устройства выделени  максимального сигнала фотоэлектронного умножител  и использование его дл  коррекции неоднородности привод т к улучшению коррекции приблизительно в 2 раза.

0.5 Ас /0.1 Ль 0,а Az/OjOMz

Применение многоступенчатой регулировки  ркости в зависимости от местоположени  сцинтилл ции позвол ет выбрать уровни дискриминаторов нижнего уровн  в точном

соответствии с ходом амплитудно-координатной характеристики умножител  и, таким образом, осуществить коррекцию неоднородности с одинаковой точностью, независимо от положени  сцинтилл ции относительно

оси ближайшего у.множител .

Гамма-камера позвол ет повысить эффективность диагностики, исключить возможность постановки неверного диагноза, проводить диагностику при повышенном уровне маскирующего фонового излучени  за счет

совершенных средств устранени  артефактов , обусловленных неоднородностью.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Гамма-камера, содержаща  коллиматор, сцинтилл ционный кристалл, набор фотоэлектронных умножителей, оптически св занных через световод с сцинтилл ционным кристаллом, предусилители, входы которых 0 подключены к выходам фотоэлектронных умножителей, а выходы - ко входам двух суммирующих .матриц, причем выходы первой суммирующей матрицы соединены через формирователи координатных сигналов и расширители со входами визуализирующего устройства, а выход второй суммирующей матрицы подключен через формирователь энергетического сигнала и селектор к одновибратору засветки и управл ющий выход формировател  энергетического сигнала 0 подключен к управл емым входам формирователей координатных сигналов, отличающа с  тем, что, с целью повыщени  достоверности диагностической информации о расположении патологических очагов накоплени  .радиоактивного индикатора в оргам низме путем уменьшени - неоднородности и исключени  артефактов, она снабжена дискриминаторами нижнего уровн , ключевыми пропускател ми по числу дискриминаторов , резисторами и устройством выд делени  максимального сигнала, при этом входы устройства выделени  максимального сигнала подключены к выходам предусилителей , а выход соединен со входами дискриминаторов нижнего уровн , подключенных выходами к входам ключевых пропускателей, выходы которых через резисторы соединены с энергетическим входом визуализирующего устройства и выходом одновибратора засветки.

   QИсточники информации,

   прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3942011, кл. 250-363, опублик. 1976.

   « 1

   |«

   С 1

   С С: 5: г;

   45

   /