Гамма-камера Советский патент 1980 года по МПК A61B6/00 

(54) ГАМ.МА-КАМЕРА

{

Изобретение относится к .медицинской технике, а именно к устройствам для радиоизотопной диагностики.

Известна гамма-камера, которая содержит коллиматор, сцинтилляционный кристалл, световод, набор фотоэлектронных умножителей с предусилителями, 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 подается импульс одновнбратора засветки, а на другой - импульс, соответствующий энергетическому сигналу СИ.

В гам.ма-камере в зависимости от координаты вспьипки изменяется амплитуда засветки: увеличивается при удалении от центра фотоэлектронного умножителя и уменьц ается при приближении. Изменение яркости вспыщек на экране визуализирующего устройства осуществляется путем вычитания суммарного энергетического сигнала, умноженного на постоянный коэффициент, из импульса одновибратора засветки.

В известной гамма-камере из-за отсутствия средств для ступенчатой регулировки яркости точек при из.менении расстояния между сцинтилляцией и центром фотоэлектронного умножителя не обеспечивается полное соответствие между амплитудой энергетического сигнала и истинной величиной, которую нужно вычесть из амплитуды импульса одновибратора засветки для получения однородной картины распределения индикатора при равномерном облучении

10 детектора гамма-камеры.

Кроме того, из-за использования суммарного энергетического сигнала для регулировки а.мплитуды импульса одновибратора засветки не обеспечивается достаточная

15 коррекция неоднородности, так как сум.марный энергетический сигнал имеет слабо выраженную зависимость от координаты и значительно больщую зависимость от интенсивности сцинтилляции в кристалле (энерjQ гетическая зависимость).

Указанные недостатки снижают достоверность выявления патологических очагов накопления индикатора и ценность диагностичес крй информации.

Целью изобретения является повышение достоверности диагностической информации о расположении патологических очагов накопления радиоактивного индикатора в организме путем уменьшения неоднородности и исключения артефактов.

Поставленная цель достигается тем, что гамма-камера снабжена дискриминаторами нижнего уровня, ключевыми пропускателями по числу дискриминаторов, резисторами и устройством выделения максимального сигнала, при этом входы устройства выделения максимального сигнала подключены к выходам предусилителей, а выход соединен со входами дискриминаторов нижнего уровня, 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-координатная характеристика фотоэлектронного умножителя.

Гамма-камера содержит коллиматор 1, сцинтилляционный кристалл 2 и оптически соединенный с ним световод 3, набор гексагонально расположенных фотоэлектронных умножителей 4 с предусилителями 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 уровня, устройством 17 выделения максимального сигнала, ключевыми пропускателями 18 и резисторами 19 и 20.

Выход каждого предусилителя 5 подключен к соответствующ,им входам матриц 6, 7, выходы которых соединены с формирователями 8, 9 и 10. Выход формирователя 10 подключен к селектору 11, а выходы формирователей 8, 9 связаны 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 предусилителя 5, а его выход соединен со входами дискриминаторов 16, которые подключены выходами к пропускателям 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 световая вспышка. В зависимости от положения вспышки на этом кристалле на выходах умножителей 4 возникают импульсы различной амплитуды. После усиления предусилителями 5 импульсы суммируются по амплитуде в соответствующей пропорции на матрицах 6, 7, образуя выходные импульсные сигналы, амплитуда которых пропорциональна координатам X и Y световой вспышки и энергии сигнала Z. После обработки в формирователях 8, 9 и расширителях 12, 13 импульсы в виде координатных сигналов поступают на устройство 15. Если в качестве такого устройства используется осциллоскоп, то его луч устанавливается в положение на экране, соответствующее координате сцинтилляционной вспышки. Энергетический сигнал после обработки в формирователе 10 поступает на селектор 11, где происходит отбор сигнала Z по амплитуде и вырабатывается выходной импульс, направляемый 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, диодная 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 умножителя 4 по амплитуде на п частей (фиг. 2). При увеличении амплитуды импульса, т. е. при его приближении к оси фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) срабатывает все большее число дискриминаторов 16, запуская свои ключевые пропускатели 18.

При включении определенного числа пропускателей 18 сопротивление нижнего плеча делителя, образованного резисторами 19 и 20, изменяется и амплитуда импульса подсвета становится 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 уменьшения суммарного сопротивления делителя, в нижнее плечо которого входит все большее число включенных параллельно резисторов 20. Если в качестве устройства 15 используется осциллоскоп, то изменяется яркость светового пятна на его экране. Подбором величины резисторов 19, 20 устанавливается закон изменения амплитуды импульса подсвета в соответствии с характером амплитудно-координатной характеристики умножителя 4. Использование устройства 17

позволяет 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 применения (для коррекции неоднородности) сиг нала с улучшенным отношением сигнал/шум. В данном случае полезной составляющей корректирующего сигнала является его координатная зависимость, а шумовой составляющей - энергетическая зависимость. Амплитуда сигнала одиночного умножителя 4 в зависимости от координаты (амплитуднокоординатная характеристика) определяется соотношением:

Ai, А(Е) .Wi,

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

wj - телесный угол, под которым виден фотокатод i-ro умножителя из точки возникновения сцинтилляции.

При малых расстояниях между фотокатодом и кристаллом (что- имеет место в современных гамма-камерах) зависимость w и, следовательно, Aj, от координаты сильно выражена. Так, при перемещении места сцинтилляции от центральной оси умножителя 4 к периферии А изменяется приблизительно в 2 раза (до 0,5 AI), при энергетической зависимости ± 10% (0,1 Aj,) для энергии 140 кэВ (Тс).

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

Так как i мало изменяется в зависимости от координаты сцинтилляции, изменение AZ по радиусу фотокатода составляет --20% (до 0,8 AZ), при энергетической зависимости ±7% (±0,07 AZ).

Таким образом, применение устройства выделения максимального сигнала фотоэлектронного умножителя и использование его для коррекции неоднородности приводят к улучшению коррекции приблизительно в 2 раза.

0.5 Ас /0.1 Ль 0,а Az/OjOMz

Применение многоступенчатой регулировки яркости в зависимости от местоположения сцинтилляции позволяет выбрать уровни дискриминаторов нижнего уровня в точном

соответствии с ходом амплитудно-координатной характеристики умножителя и, таким образом, осуществить коррекцию неоднородности с одинаковой точностью, независимо от положения сцинтилляции относительно

оси ближайшего у.множителя.

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

совершенных средств устранения артефактов, обусловленных неоднородностью.

Формула изобретения

Гамма-камера, содержащая коллиматор, сцинтилляционный кристалл, набор фотоэлектронных умножителей, оптически связанных через световод с сцинтилляционным 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 управляющий выход формирователя энергетического сигнала 0 подключен к управляемым входам формирователей координатных сигналов, отличающаяся тем, что, с целью повыщения достоверности диагностической информации о расположении патологических очагов накопления .радиоактивного индикатора в оргам низме путем уменьшения- неоднородности и исключения артефактов, она снабжена дискриминаторами нижнего уровня, ключевыми пропускателями по числу дискриминаторов, резисторами и устройством выд деления максимального сигнала, при этом входы устройства выделения максимального сигнала подключены к выходам предусилителей, а выход соединен со входами дискриминаторов нижнего уровня, подключенных выходами к входам ключевых пропускателей, выходы которых через резисторы соединены с энергетическим входом визуализирующего устройства и выходом одновибратора засветки.

QИсточники информации,

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

« 1

|«

С 1

С С: 5: г;

45

/