Сцинтилляционная гамма-камера Советский патент 1979 года по МПК A61B6/00 

Изобретение относится к медицинОКОЙ технике и предназначено для диа ностики исследования внутренних орга нов и систем человека с помощью радиоактивных изотопов. Известна сцинтилляционная гамма-к мера., содержащая коллиматор, сцинтил ляционный кристалл, световод, фотоэлектронные умножители, предусилители, пороговые устройства, формирователи координатных и электрического сигналов, линейные пропускатели, амплитудный селектор, аналоговое вычислительное устройство и визуализирующее устройство 1. Однако точность выявления патологических очагов накопления радиоактивных индикаторов в организме недостаточна . Цель изобретения - повЕзЕиение точности выявления патологических очагов накопления радиоактивных индикаторов в организме. Это достигается тем, что сцинтилляционная гамма-камера снабжена дополнительным формирователем энергетического сигнала и переключателем длительности координатных и энергетического сигналов, причем входы дополнительного формирователя энерге тического сигнала подключены параллельно входам пороговых устройств, выход - к амплитудному селектору, входы переключателя длительности координатных и энергетического сигналов соединены с выходами аналогового вычислительного устройства, а выходы - с визуализирующим устройством. Кроме того, формирователи энергетического сигнала выполнены в виде резисторных матриц с регулируемыми сопротивлениями и суммирующих усилителей. Причем переключатель длительности координатных и энергетического сигналов содержит одновибратор, регулятор длительности и расширитель сигналов , На чертеже изображена блок-схема сцинтилляционной гамма-камеры. , Сцинтилляционная гамма-камера содержит коллиматор 1, -сцинтиляционный кристалл 2, световод 3, фотоэлектронные умножители 4, предусилители 5, пороговые устройства 6, формирователи 7 координатных сигналов, формирователь 8 энергетического сигнала, линейные пропускатели 9, амплитудный селектор 10, аналоговое вычислительное устройство 11- и идуализирующее устройство 12. Каплиматор установлен перед сцин ляционннм кристаллом и обеспечивает однозначн то связь между координатами объекта и сцинтилляциями в кристалле Световод оптически связан с кристал лом и обеспечивает попадание света от сцинтилляции одновременно на нес колько фотоэлектронных умножителей выходы которых через предусилители подсоединены к входам пороговых устройств. Выходы последних связаны с входами формирователей координатных сигналов и формирователя энергетического сигнала. Выходы формирователей через линейные пропускатели соединены с входами аналогового вычисли тельного устройства. Амплитудный селектор выходом подсоединен к управляющим входам линейных пропускателей 9. Гамма-камера снабжена дополнительным формирователем 13 энергетического сигнала и переключателем 14 Лмителыюст координатных и энергетического сигналов, при этом входы формирователя 13 энергетического сиг нала подключены паЕ)аллельно входам пороговых устройств, а выход - к амплитудному селектору, входы переключателя 14 длительности координатных и энергетического сигналов соединены с выходами аналогового вычислительно го устройства 11, а выходы - с визуализирующим устройством 12, на экран которого воспроизводятся вспышки с координатами, пропорциональными един тилляциям в кристалле 2. Оба формиро вателя 8 и 13 энергетического сигнала выполнены в виде резисторных матриц 15, 16 с регулируемыми сопротивлениями и суммирующих усилителей 17, 18, а переключатель 14 длительности координатных и энергетического сигналов - в виде одновибратора 19, регулятора 20 длительности и расширителя 21 сигналов. Время выдержки одн вибратора 19 устанавливается регулятором 20, вход одновибратора 19 подключен к выходу амплитудного селектора 10, а выход - к расширителю 21 сигналов, Гамма-камера работает следующим образом. Пациент, которому введено необходимое количество радиоактивного препарата, помещается перед коллиматором 1 гамма-камеры. Гамма-кванты от радиоактивного препарата, проходя через отверстия коллиматора 1, попадают в сцинтил;1яционный кристалл 2, взаимодействуют с ним и образуют световые вспышки (сцинтилляции),которые через светово 3 освещают катоды фотоэлектронных уг ножителей 4. Образованные на анодах фотоэлектронных умножителей 4 заряды пропорциональны энергии световых вспьаиек и следовательно, энергии гамма-квантов, а также зависят от расстояния между местом сцинтилляции и катодами фотоэлектронных умножителей 4. Заряды на анодах фотоэлектронных умножителей 4 преобразуются предусилителями 5 в импульсы напряжения и. подаются на пороговые устройства 6, которые пропускают на формирователи 7, 8 координатных и энергетического сигналов только сигналы с амплитудой, превышающей величину порога, и, тем самым, исключают размытие координатных сигналов, связанное с влиянием фотоэлектронных умножителей, удаленных от места сцинтилляции. Поступившие на формирователи 7 координатных сигналов импульсы с пороговых устройств б суммируются с разными весовыми коэффициентами, причем весовые коэффициенты определяются местоположением каждого из фотоэлектронных умножителей 4 на световоде 3. Таким образом, выходные сигналы формирователей 7 становятся пропорциональными координатам световых вспышек в кристалле 2 и подаются .через линейные пропускатели 9 на аналоговое вычислительное устройство 11, Сигналы с выходов пороговых устройств 6 также подаются на формирователь 8 энергетического сигнала и суммируются с разными весовыми коэффициентами, Вьлходной сигнал формирователя 8 пропорционален только интенсивности сцинтилляции, имеет ту же энергетическую зависимость, что и координатные сигналы и, таким образом, является оптимальным для их коррекции . Выходной сигнал формирователя энергетического сигнала через линейный пропускатель 9 подается на аналоговое вычислительное устройство 11, в котором осуществляется деление каждого координатного сигнала на этот выходной сигнал, исключая энергетическую зависимость координатных сигналов. Далее координатные сигналы подаются на переключатель 14 длительности. Сигналы с предусилителей 5 также отводятся на входы дополнительного формирователя 13 энергетического сигнала. Благодаря наличию переменных сопротивлений резисторной матрицы 15 формирователя 13 достигается шнимальный разброс энергетического сигнала в пределах полезной площади кристалла 2 и, тем самым, - высокое энергетическое разрешение гамма-камеры в целом. Выходной сигнал формирователя 13 подается на амплитудный се лектор 10. Если сигнал соответствует фотопику излучения, селектор 10 вырабатывает управляющий импульс для линейных пропускателей 9, разрешая прохождение через них координатных сигналов и энергетического сигнала от формирователя 8. Выхолной сигчал амплитудного селектора подается также на переключатель 14 длительности координатных и энергетического -игналов для запус ка одновибратора 19, время выдержки которого устанавливается регулттором 20. Выходной сигнал одновибратора 19 подается на расширитель 21 сигналов, и его длительность определяет длител ность координатных сигналов и сигнала засветки экрана визуализирующего устройства 12. На экране последнего образуются вспышки с координатами, пропорциональными координатам сцинтилляций в кристалле 2, Регистрация результатов исследования производится фотографированием световых вспыше с экрана визуализир тощего устройства 12, либо путем подключения параллель но входам визуализирующего устройства 12 другого накопителя информации, например ЭВМ. Таким образом, благодаря тому, что гамма-камера снабжена дополнительным формирователем энергетическо го сигнала, выполненным в виде резисторной матрицы с регулируемыми сопротивлениями и суммирующего усили теля, становится возможным улучшить энергетическое разрешение гамма-камеры за счет дополнительной ее подстройки (с помощью резисторной матри цы) . Если прототип (с 19-ю фотоэлектронными умножителями), не имеющий дополнительного формирователя, имеет энергетическое разрешение для изотопа Тс 99 (140 кэВ) , равное 17%; то с введением в гамма-камеру дополнитель ного формирователя и после ее настро ки разрешение становится равным 14%. Указанное сужение спектра энергетического сигнала уменьшает смещение его фотопика за пределы окна амплиту ного селектора, что означает уменьшение неоднородности изображения по площади кристалла (с величины 10% до ±8%), а .следовательно, снижается вероятность появления на изображении ложных очагов. Кроме того, при более высоком энергетическом разрешении можно устанавливать меньшую величину окна амплитудного селектора, что приводит к повьпиению отношения сигнал/фон, т.е. к повышению контраста изображения. Возможность осуществления регулировки в двух формирователях энергетических сигналов независимо друг от друга позволяет устанавливать оптимальный режим для аналогового вычисл ,тельного устройства,которое осущест - вляет коррекцию энергетического раз мытия координатных сигналов.В этом случае достигается улучшение пространственного разрешения для данного типа гамма-камеры на 1,0-1,5 мм, что позволяет обнаружить более мелкие очаги. В результате, по данным фантомных испытаний с Тс 99 диаметр ьф|нимально-различимого очага, аалегаемого на глубине 50 мм, угленьшается с 12 мм до 10 мм... Таким образом, становится возможным обнаруживать и диагностировать более мелкие патологические очаги, расположенные в глубине организма пациента, а также уменьшить возможность обнаружения ложных очагов. Использование предлагаемой гаммыкамеры позволяет более полно регистрировать информацию с нее и, тем самым, улучшить качество получаемых изображений. При малых скоростях счета (до 1000 имп/с длительность координатных и энергетического сигналов можно установить 5-10 мкс, что дает контрастное изображение распределения индикатора на регистраторе, например на фотопленке. При больших скоростях счета (более 1000 имп/(,:) при наличии регулятора длительности сигналов становится возможным уменьшить длительность сигналов до 2-3 мкс, что сокращает мертвое время гаммакамеры и уменьшает просчеты на визуализирующем устройстве и при подаче сигналов в быстродействующие ЭВМ для последующей обработки. Таким образом, во всем диапазоне регистрируемых скоростей счета качество изображений становится наилучшим, а это повышает точность радиоизотопной диагностики. Формула изобретения 1. Сцинтилляционная гамма-камерп, содержащая коллиматор, сцинтилляционный кристалл, световод, фотоэлектронные умножители, предусилители, пороговые устройства, формирователи координатных и энергетическпго сигналов, линейные пропускатели, амплитудный селектор, аналоговое вычислительное устройство и визуализирующее устройство, о т л и ч а н;щ а я с я тем, что, с целью повьлпения точности выявления патологических очагов накопления радиоактивных индикаторов в организме, она снабжена дополнительным формирователем энергетического сигнала и переключателем длительности координатных и энергетического сигналов, 71 личем входы дополнительного формирователя энергетического сигнала io;iключены параллельно входам порсао кх устройств, выход - к амплитудному селектору, входы переключателя ,rv;iiтельности координат(ых и электрического сигналов соединен с выходами аналогового вычислительного устройства, а выходы - с визуа.чизиру111|цим устройством. 2. Гамма-камора IKJ ii.l , о i чающаяся том, что ф 5}1ми.ователи энергетического сигнала выполнены в виде резисторных матриц с регулируемыми сопротивлениями и суммирующих усилителей,

3, Гамма-камера по п.1, отличающаяся тем, что переключатель длительности координатных и энерготического сигналов содержит одновибратор, регулятор длительности и расширитель сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3732419, кл. 250-75.5, опублик. 1973.

4 г J U)№ g