АМН СССР Советский патент 1973 года по МПК G01T1/161 G01T1/24 

1

Устройство относится к медицинской технике, в частности диагностическим исследованиям in vivo заболеваний внутренних органов и систем с использованием неактивной метки и применением в качестве агента рентгеноконтрастных веществ.

В медицинской технике известны устройства с подвижным детектором для исследований с неактивной меткой.

Известное устройство предназначено для получения изображения щитовидной железы и включает в основную схему рентгенофлюоресцентный спектрометр, являющийся модификацией фотонного спектрометра.

В устройстве имеется точечный источник гамма-излучения (в виде капсулированного шарика) или Dy, помещенный в одном блоке с точечным полупроводниковым кремниево-литиевым дрейфовым детектором, находящимся в центре блока. Блок коллимированных источника гамма-излучения и детектора монтируется на прямолинейном скеннере.

Однако применение точечного полупроводникового детектора в таких устройствах делает обследование длительным, а лучевые нагрузки значительными, дает низкую эффективность регистрации характеристического излучения, а также требует глубокого охлаждения с использованием криогенной техники, что приводит

также к удорожанию подобных устройств и осложняет эксплуатацию.

Цель изобретения - повышение точности регистрации распределения стабильного изотопа и сокращение времени обследования.

Согласно изобретению в качестве детектора использован позиционно-чувствительный протяженный пропорциональный счетчик, источник гамма-излучения выполнен протяженным и расположен в защите параллельно детектору, его длина не меньше длины детектора, причем коллимационные щели коллиматора источника равны по длине коллимационным щелям коллиматора детектора и расположены одна относительно другой так, что перегородки коллимационных щелей коллиматора источника совпадают с серединами коллимационных щелей коллиматора детектора и наоборот; детектор через предусилитель и ключ соединен с блоком выделения сигнала по времени, содержащим быстрый усилитель, широкополосный усилитель, два датчика прохождения нуля быстрого и щирокополосного усилителей и линию задержки и соединенным с преобразователем времени прохождения сигнала в амплитуду, обеспечивающим получение сигнала, соответствующего месту попадания квантов излучения в детектор, причем датчик прохождения нуля широкополосного усилителя соединен с ключом для подачи на него сигнала «запрет, ключ соединен также с блоком подсвета сигнала, включающим амплитудный анализатор с триггером, соединенным через емкость и диод с формирователем, причем формирователь соединен с ключом, преобразователем времени прохождения сигнала в амплитуду и регистратором для подачи сигнала «разблокировка на преобразователь времени прохождения сигнала в амплитуду, сигнала «сброс на ключ и подсветку сигнала на регистраторе при достижении на нем максимума амплитуды сигнала, соответствующего месту попадания регистрируемых квантов излучения в детектор.

Источник гамма-излучения выполнен в виде набора протяженных источников, расположенных в несколько рядов параллельно детектору. В блоке подсветки сигнала выход амплитудного анализатора подключен к одному из входов триггера, второй вход которого подключен к выходу датчика прохождения нуля щирокополосного усилителя, выход этого триггера через емкость подключен к формирователю импульсов и защунтирован по отрицательному импульсу диодом.

Блок подсветки сигнала и блок выделения сигнала по времени соединены с ключом через интегрирующую емкость.

Угол 6 между осями коллимационных щелей детектора и источника, например при использовании америция 241, равен 135-162°.

На фиг. 1 показано размещение источника и детектора в блоке, вид снизу; на фиг. 2 - схема хода лучей при исследовании; на фиг. 3 - блок-схема устройства.

Устройство, выполненное согласно изобретению, содержит следующие элементы: блок 1 детектора и источника, детектор 2, источники гамма-излучения 3, защиту 4, коллимационные щели 5, перегородки 6 коллимационных щелей, потенциометр 7, парафазный усилитель 8, предусилитель 9, ключ 10, быстрый усилитель 11, щирокополосный усилитель 12, датчики 13, 14 прохождения нуля, линию задержки 15, триггер Шмидта 16, блок 17 преобразователя времени прохождения сигнала в амплитуду, парафазный усилитель 18, одноканальный амплитудный анализатор 19, триггер 20, формирователь 21, регистратор 22 (электроннолучевая трубка), интегрирующая емкость 23, емкость 24, диод 25. Работа устройства.

При отсутствии сигнала. Канал У. Потенциометр 7 в исходном положении. Канал X. Ключ 10 нормально открыт, триггер Шмидта 16, блок 17 находятся в исходном состоянии. Канал Z. Триггер 20, формирователь 21 в исходном положении.

Принцип действия устройства. Поток гаммаквантов, образующийся при радиоактивном распаде источника, через коллиматор попадает на исследуемый орган, содержащий, наприМер, рентгеноконтрастное вещество - билигност. Если энергия гамма-кванта выще энергии К-края, возникает характеристическое излучение, которор попадает, на детектор. С детектора сигнал поступает на регистрирующую систему.

При поступлении нормального сигнала. Канал У. При перемещении детектора сигнал рассогласования снимается с потенциометра 7 и поступает на парафазный усилитель 8 и далее на вертикально отклоняющие пластины У, осуществляющие перемещение луча по. оси (У. Сигнал У не зависит от входного импульса.

Канал X. С детектора сигнал поступает на предусилитель 9 и затем на ключ 10, закрывающийся на время регистрации импульсом с выхода датчика прохождения нуля 14 и далее, находящаяся в щирокополосном усилителе 12, / С-цепь двойного дифференцирования преобразует выходной сигнал предусилителя в биполярный импульс и определяет чувствительность к положению. Чувствительность к положению 5, определенная как изменение времени пересечения нулевой липни при изменении положения создаваемой ионизации на единицу длины, для счетчика, нагруженного на свое характеристическое сопротивление равна

5 /С(,),

где Го - постоянная времени дефференцирующей С-цепи; К. - постоянная, зависящая от свойств

фильтра.

Для ограничения полосы пропускания усилителя и улучщения отношения сигнал/шум добавлен активный фильтр нижних частот. Средняя частота полосы пропускания усилителя (uQ -. Фильтр нижних частот не влияет

Та

на чувствительность к положению, но определяет момент пересечения нулевой линии i биполярным импульсом, соответствующим скачку напряжения на его входе

i,(n+l}T,,

где п - эквивалентное число интегрирующих JRC-цепей фильтра нижних частот.

Для дважды дифференцированных сигналов щирокополосного и быстрого усилителей, имеющих двойную полярность, момент пересечения нулевого уровня не зависит от амплитуды сигнала.

Чтобы фиксировать момент прохождения нулевой линии импульсом щирокополосного усилителя, зависящий от положения создаваемой ионизации, вырабатывается реперный временный сигнал, связанный с моментом регистрации создаваемой ионизации. Этот сигнал получается в момент пересечения нулевой линии биполярным выходным импульсом быстрого усилителя 11 .

Реперный сигнал создает задержанный стартовый импульс блока 17. Стоп-импульс с блока 17 вырабатывается в момент прохождения нулевой линии импульсом широкополосного усилителя 12. Разность между моментом прихода задержанного старт-импульса и стоп-импульсом равна

. - 4. - (а, + Мгде л.з. - время задержки линии задержки 15;

С, - момент прохождения нулевой линии сигналом широкополосного усилителя;

tai - момент прохождения нулевой линии реперным сигналом быстрого усилителя.

Старт-импульс используется в качестве сигнала, начинающего процесс преобразования время - амплитуда. Преобразование заканчивается при поступлении стон-импульса.

Импульс напряжения с выхода блока 17 поступает на парафазный усилитель 18 и далее на горизонтально отключающие пластины регистратора 22 и осуществляет развертку по оси X.

Канал Z. Поскольку емкость 23 больше емкости детектора 2, то интегрирование импульсов происходит на емкости 23, что необходимо для селекции входного сигнала по энергии. Импульс с ключа 10 подается на одноканальный амплитудный анализатор 19, который производит селекцию входного импульса по энергии. С выхода анализатора 19 импульс опрокидывает триггер 20, при этом формируется отрицательный остроконечный импульс, который закорачивается на землю через емкость 24 и диод 25.

Импульс, проходящий с датчика 14, возвращает триггер 20 в прежнее положение, при этом формируется положительный остроконечный импульс, запускающий формирователь 21. С формирователя импульс поступает на модулятор регистратора 22, обеспечивая подсветку сигнала по оси Z при достижении максимума амплитуды по оси X. Длительность выходного импульса формирователя выбирают, исходя из требований к яркости засветки. Для синхронизации работы блока 17 и формирователя длительность фронта импульса триггера 20 должна быть 1 мксек. Задним фронтом выходного импульса формирователя 21 разблокируется блок 17 и откроется ключ 10.

Если импульс с выхода анализатора 19 не поступит, то сигнал на «разблокировку и «сброс подаст триггер Шмидта 16, длительность выходного импульса которого выбирается на 2-3 мксек больще длительности выходного импульса формирователя.

Применены регистратор 29 (электроннолучевая трубка) с длительным подсвечиванием для улучщения качества скеннограмм и фоторегистрация осциллограмм для последующей оценки.

При поступлении сигнала большой амплитуды. Канал X. Как описано выше, регистрации импульса не произойдет, так как сигнал не пропускает канал Z. Канал Z. Сигнал больщой амплитуды будет срезан в анализаторе 19, в котором имеется амплитудный селектор (АС) и и далее канал работает, как обычно.

При поступлении сигнала малой амплитуды. Канал X. Прохождение сигнала, аналогично прохождению сигнала большой амплитуды.

Канал Z. Сигнал малой амплитуды будет задержан в анализаторе 19, амплитудным селектором (АС2), настроенным U EzПри поступлении второго импульса. Для исключения наложения применен ключ 10, который работает, как онисано выще.

Предмет изобретения

1.Устройство для определения распределения стабильных изотопов и их соединений при

диагностических исследованиях с неактивной меткой, содержащее блок, состоящий из источника гамма-излучения, детектора, многощелевых коллиматоров, указанных источника

и детектора и защиты, механизм перемещения блока и схему регистрации сигнала с детектора, включающую в себя предусилитель, усилитель, амплитудный анализатор и регистратор, например электроннолучевую трубку, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности регистрации распределения стабильного изотопа и сокращения времени обследования, в качестве детектора использован позиционно-чувствительный протяженный пропорциональный

счетчик, источник гамма-излучения выполнен протяженным и расположен в защите параллельно детектору, его длина не меньше длины детектора, причем коллимационные щели коллиматора источника равны по

длине коллимационным щелям коллиматора детектора и расположены одна относительно другой так, что перегородки коллимационных щелей коллиматора источника совпадают с серединами коллимационных щелей коллиматора детектора и наоборот; детектор через предуснлитель и ключ соединен с блоком выделения сигнала но времени, содержащим быстрый усилитель, щироконолосный усилитель, два датчика прохождения нуля быстрого и широкополосного усилителей и линию задержки, и соединенным с преобразователем времени прохождения сигнала в амплитуду, обеспечивающим получение сигнала, соответствующего месту попадания квантов

излучения в детектор, причем датчик прохождения нуля широкополосного усилителя соединен с ключом для подачи на него сигнала «запрет, ключ соединен также с. блоком подсвета сигнала, включающим амплитудный анализатор с триггером, соединенным через емкость и диод с формирователем, причем формирователь соединен с ключом, преобразователем времени прохождения сигнала в амплитуду и регистратором для подачи сигнала «разблокировка на преобразователь времени прохождения сигнала в амплитуду, сигнала «сброс на ключ и подсветку сигнала на регистраторе при достижении на нем максимума амплитуды сигнала, соответствующего месту попадания

регистрируемых квантов излучения в детектор.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник гамма-излучения выполнен в виде набора протяженных источников, расположенных в несколько рядов параллельно детектору.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в блоке подсветки сигнала выход амплитудного анализатора подключеп к одному из входов триггера, второй вход которого подключен к выходу датчика прохождения нуля широкополосного усилителя, выход этого триггера через емкость подключен к формирователю импульсов и зашунтирован по отрицательному импульсу диодом.

4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок подсветки сигнала и блок выделения сигнала по тфемени соединены с ключом через интегрирующую емкость.

5.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что угол в мел1ду осями коллимационных щелей детектора и источника, например при использовании америция 241, равен 135°-162°.