Гамма-камера

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<п753427 (61) Дополнительное к авт. свид-ву — - (22) Заявлено 2 !.11.77 (21) 2545182/28-13 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет —— (5! ) !Ч. Кл.з

А6! В 6!00

Государственный комнтет

СССР

Опубликовано 07.08.80. Бюллетень ¹29

Дата опубликования описания 15.08.80 (53 ) УД К 615.849:

:6.16-073. 75 (088.8) tto делам изобретений н атхрытнй (72) Авторы изобретения

А. Н. Варин, А. И. Гейфман и В. Л. Кривошеин

Всесоюзный научно-исследовательски и и нститут медицинского приборостроения (7!) Заявитель (54) ГАММА-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, суммирующие матрицы, формирователи 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 одновибратора засветки, а на другой — импульс, соответствующий энергетическому сигналу (ß.

В гамма-камере в зависимости от координаты вспышки изменяется амплитуда засветки: увеличивается при удалении от центра фотоэлектронного умножителя и уменьшается при приближении. Изменение яркости вспышек 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 изменении расстояния между сцинтилляцией и центром фотоэлектронного умножителя не обеспечивается полное соответствие между ам плитудой энергетического сигнала и истинной величиной, которую нужно вычесть из амплитуды импульса одновибратора засветки для получения однородной картины распределения индикатора при равномерном облучении

1о детектора гамма-камеры.

Кроме того, из-за использования суммарного энергетического сигнала для регулировки амплитуды импульса одновибратора засветки не обеспечивается достаточная коррекция неоднородности, так как суммарный энергетический сигнал имеет слабо выраженную зависимость от координаты и значительно большую зависимость от интенсивности сцинтилляции в кристалле (энергетическая зависимость) .

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

753427

20

as

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 Х, У, формирователь 10 энергетического сигнала Z с одноканальным селектором 11, расширители 12, 13, одно вибратор 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 соответствующим 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 u 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 ll, 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 и частей (фиг. 2). При увеличении амплитуды импульса, т. е. при его приближении к осн 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:

1 и

ВХ z 1/к. - вью = ь

Д I/RL где U — амплитуда импульса подсвета;

U x — амплитуда импульса одновибратора;

R сопротивление i-го резистора в ключевом пропускателе;

К вЂ” 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

753427 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) сигнала с улучшенным отношением сигнал/шум.

В данном случае полезной составляющей корректирующего сигнала является его коор- 16 динатная зависимость, а шумовой составляющей — энергетическая зависимость. Амплитуда сигнала одиночного умножителя 4 в зависимости от координаты (амплитуднокоординатная характеристика) определяется соотношением:

А-„= А(Е) w„, где А (E) — амплитуда световой вспышки, зависимая от энергии гаммакванта и процессов преобразования в кристалле; го — телесный угол, под которым виден фотокатод i-го умножителя из точки возникновения сцинтилляции.

При малых расстояниях между фотокатодом и кристаллом (что имеет место гь в современных гамма-камерах) зависимость

w и, следовательно, А„от координаты сильно выражена. Так, при перемещении места сцинтилляции от центральной оси умножителя 4 к периферии А изменяется прибли- зр зительно в 2 раза (до 0,5 А;), при энергетической зависимости +- 10% (О,1 А„) для энергии 140 кэВ (Тс9 ).

Суммарный энергетический сигнал, используемый для коррекции в известном устройстве, определяется соотношением:

А = „А„. = А(Е) Х ;

Так как 2®,„. мало изменяется в зависимости от координаты сцинтилляции, изменение Az по радиусу фотокатода составляет

-20% (до 0,8 Az), при энергетической за- 4О висимости +. 7% (+.0,07 А ).

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

0,2 A z /0,07А

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 коррекцгпо неоднородности с одинаковой точностью, независимо от положения сцинтилляцин относительно оси ближайшего умножителя.

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.

Фор.чула изобретения

Гамма-камера, содержащая коллиматор, сцинтилляционный кристалл, набор фотоэлектронных умножителей, оптически связанных через световод с сцинтилляционным кристаллом, предусилители, входы которых 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 подключен к управляемым входам формирователей координатных сигналов, отличаюи аяся тем, что, с целью повышения достоверности диагностической информации о расположении патологических очагов накопления радиоактивного индикатора в организме путем уменьшения неоднородности и исключения артефактов, она 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 у ровня, подключенных выходами к входам ключевых пропускателей, выходы которых через резисторы соединены с энергетическим входом визуализирующего устройства и выходом одновибратора засветки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3942011, кл. 250-363, опублик. 1976.

753427

/(ПОДА н агтза

bC n i rru

Д Е7ОПР P9 У

Pup. 2

Составитсль Jl. Соловьев

Тскред К. Шуфрич Корректор Е. Папи

Тираж 673 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор 3. Ьородкина

Заказ 479113