SE436938B - Bildpresentationsanordning for positronforintelsestralning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 5000911-1 2 partiklarnas masscentrumskoordinater. De båda gammastrålarna kan detekteras medelst lämpliga anordningar. Om dessa anord- ningar mäter gammastrålarnas energi vid Sll keV och registre- rar denna energi tillnärmelsevis samtidigt, kan det antagas, att strålningens ursprung ligger på en rät linje mellan de båda detektorerna. Flera detektorer kan användas i ett arrangemang, så att många samtidiga händelser kan detekteras under samma tidsintervall. Informationen från dessa detekto- rer bearbetas därefter medelst en dator med användning av bildrekonstruktionsteknik, så att man finner läget eller för- delningen av den posítronemitterande isotopen{ ' :En anordning för avbildning eller bíldpresentation av positronförintelsestrålning består av följande grundläggande delar: l) mönster. Dessa detektorer utgöres normalt av scintillations- Ett antal detektorer anordnade i precist geometriskt detektorer belägna i ett eller flera plan, varvid detekto- rerna vanligtvis är anordnade i ett polygonalt mönster eller runt omkretsen av en cirkel. Scintillationsdetektorer avger en ljusblixt varje gång de absorberar gammastrålning, som eventuellt kan härröra från den inbördes förintelsen av en positron och en elektron. Ljusblixtens intensitet är propor- tionell mot gammastrålens energi. 2) av ljusblixten till en elektrisk laddningspuls. Laddnings- Anordningen måste innehålla organ för omvandling pulsens amplitud är proportionell mot ljusintensiteten. 3) Anordningen måste innehålla organ för bestämning av huruvida laddningspulsen kan ha härrört från en gamma- ' strålning, vars energi var approximativt ekvivalent mot elektronens vilomassa (511 keV).

U) som är i stånd att bestämma, att två och endast två detek- Anordningen måste innefatta en elektrisk krets, torer har var för sig registrerat gammastrålar med rätt energi inom ett kort tidintervall (koincidenstid). Dessa Detektorer säges ha registrerat en "koincídenshändelse". 5) Anordningen måste innefatta en elektrisk krets, som bestämmer vilka två detektorer bland de många möjliga -kombinationerna, som registrerade "koincidenshändelsen". 10 lö 20 25 30 35 3000911-1 3 6) Anordningen måste ha ett minne, i vilket det kan registreras, hur ofta varje par av detektorer registrerar en “koincidenshändelse". Detta minne kan vara en del av ett direktminne i en generell dator. 7) Anordningen måste använda en algoritm, medelst vilken informationen i minnet kan transformeras till en av- bildning av fördelningen av positronförintelse per tidsenhet i ett tvärsnitt omgivet av detektorerna. Sekvensen av steg som denna algoritm beskriver, kan vara programmerad i en generell dator." Ändamålet med föreliggande uppfinning är.i första hand .att åstadkomma en anordning, som kan samtidigt registrera mer än en tomografibild genom olika tvärsnitt av en patient.

Det kännetecknande för anordningen enligt uppfinningen framgår av de bifogade patentkraven.

I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas i anslutning till bifogad ritning, vilken såsom exempel illustre- rar en föredragen utföringsform av uppfinningen, varvid lig. 1 är ett blockschema illustrerande den allmänna uppbyggnaden av en anordning enligt uppfinningen; fig. 2 är ett tvärsnitt, som visar hur koincidens- händelserna erhålles från två ringar av detektorer och kan användas för alstring av tre av varandra oberoende tomogra- fibilder av konsekutiva tvärsnitt genom en patient; fig. 3 visar placeringen av detektorerna i ett system med två detektorringar, som är i stånd att alstra tre tvär- snittsbilder; och fig. 4 är en perspektivvy över tvâ detektorringar, varvid detektorerna i den ena ringen är periferiellt för- skjuina relativt detektorerna i den andra ringen.

Den i fig. l såsom exempel och schematiskt visade ut- föringsformen av en bildpresentationsanordning för positron- förintelsestrålning enligt uppfinningen innefattar tvâ eller flera ringar av detektorer 2, 2', som omger det föremål som skall avbildas i två eller flera plan. De elektriska signa- lerna från dessa detektorer förstärkes i förstärkare Ha-Hn och deras energiinnehåll mätes medelst energidiskriminatorer' 5a-Sn. Utgångssignalerna från energidiskriminatorerna bearbe- aooo911-1 10' 15 20 25 30 35 H 'tas i en koincidenskrets 6. Utgångssígnalerna från koinci- ' denskretsen användes för matning av minnesplatser i en gene- rell dator. Datorn rekonstruerar en bild av fördelningen av den positronemitterande isotopen i de avsökta tvärsnitten.

Ytterligare detaljer av kretsen enligt fig. l finnes 'närmare beskrivna i den svenska patentansökningen 8000909-5.

Den föredragna utföringsformen innefattar två ringar om BH trapetsoidformade detektorer av vismutgermanat, vilka är åtskilda medelst tunna skivor av volfram (se fig; 2).

Ytterligare detaljer beträffande_detektorernas form och arrangemang i en bildpresentationsanordning för positron- förintelsestrålning finnes beskrivna i den svenska patent- ansökningen nr 8000773-5. _ ' “ De båda ringarna av detektorer är periferiellt för- skjutna eller vridna relativt varandra med en vinkel utgö- rande hälften av vinkelavståndet mellan två varandra närbe- lägna detektorer (2,8°). ' Vid normal användning av en positronförintelsedetek- torring för ett enkelt snitt är det önskvärt att oscilla- toriskt rotera den enkla detektorringen fram och tillbaka inom en vinkel överensstämmande med halva vinkelavståndet mellan varandra närbelägna detektorer. Ändamålet med detta är att dubblera det antal punkter i varje parallellprojektion som användes vid bildrekonstruktionstekniken. Ett annat ända- mål med detta är att likformigt sampla det föremål som skall avsökas på sådant sätt, att samplingen av projektionen genom- föres vid punkter, som ej ligger längre från varandra än halva bredden av detektorparets öppningsfunktion. Detta är nödvändigt för att förhindra “identitetsfel" i den rekon- struerade bilden.

Denna oscíllatoriska rörelse tar en ändlig tid (i den föredragna utföringsformen ca en tredjedels sekund), vilket begränsar den takt med vilken på varandra följande bilder kan erhållas till ca två tredjedels sekund per bild. En bild kan rekonstrueras av ett."centralt snitt" mellan de båda detektorplanen, om två ringar av detektorer användes på det i fig. 2 visade sättet. Eftersom detta centrala snitt betrak- tas av dubbla antalet detektorer; registreras dubbla antalet 10 15 20 25 30 35 sooo911f1 5 händelser per tidsenhet av detektorerna från denna area. Som följd härav kan en bild rekonstrueras från det centrala snittet på halva den tid det tar att erhålla data med samma statistiska noggrannhet från de yttre snitten. Genom att de- dektorringarna förskjutes relativt varandra med halva vinkel- avvikelsen mellan varandra närbelägna detektorer, inses det, att data insamlas från samma antal punkter som skulle erhållas från en enkel ring i dess normala och roterade lägen. Den avbildade arean samplas sålunda tillräckligt fint, för att en bild skall rekonstrueras från ett centralt snitt utan någon rotering alls av ringen. Detta innebär i praktiken, att bilder kan rekonstrueras från det centrala snittet i en takt som bestämmes endast av mängden isotop som tillföres patienten, den önskade statistiska noggrannheten i den slut- liga bilden och överföringen av rådata till ett mera perma-- nent minne (magnetskiva).

Pig. 3 visar en sidovy av varandra närliggande delar av två ringar av detektorer, Ul-UB4 i den ena ringen och Ll~L6U i den andra ringen.

De båda detektorringarna är åtskilda av en tunn volfram- vägg 230, som förhindrar att oönskad strålning tränger in i den ena detektorringen från den andra detektorringen.

, Varandra närbelägna detektorer i samma ring är också åtskilda medelst skiljeväggar av volfram. En ringformat kollimator erfordras också mellan de båda detektoruppsättningarna, för att det skall förhindras, att strålning utanför det betrak- tade snittet tränger in i en av detektorerna. Detta framgår bäst av fig. 2.

Pig. 3 och H visar de båda detektorringarna 302 och 30% relativt varandra. Detektorerna 2 i den ena ringen 302 och detektorerna 2' i den andra ringen 304 är förskjutna relativt varandra i periferiell riktning med halva den vinkel som en individuell detektor upptager. De individuella detektorerna är åtskilda medelst volframskivor 306 resp. 308 i varje ring. Det finnes även en volframskiva 230 mellan de båda detektorringarna. 7 Vid en annan utföringsform av uppfinningen skulle ett; större antal detektorringar än'två kunna användas, varvid 8000911 '-1 10 15 20 30 8 detektorerna i de olika ringarna skulle vara växelvis för- skjutna relativt varandra med halva vinkelavståndet mellan varandra närbelägna detektorer i en och samma ring. Häri- genom kan för en anordning med N detektorringar (2N-l) tvär- snittsbilder erhållas.

Uppfinningen medför följande fördelar.

Fler detektorer betraktar den från patienten utgående strålningen, vilket ökar användningen av den patienten till- förda ísotopen,äD vad som är fallet om endast en detektor- uppsättning användes.

K Avkodning och bearbetning av data från koincidenshän- delser involverande detektorer i närbelägna snitt gör det möjligt att avbilda hela volymen, vilket eliminerar blinda punkter, som skulle uppträda, om koincidenshändelser involve- rande flera snitt ej användes.

Genom användning av separata detektorer i varje snitt (i motsats till långa detektorer och elektronisk avkodning av läget för en händelse inom en detektor) blir det möjligt att öka pulsratkapaciteten utan någon förlust i verknings- grad. Detta gör det möjligt för anordningen att arbeta över ett större pulsratområde. _ Genom att detektorerna i varandra närbelägna vingar roteras med halva vinkelavståndet mellan varandra närbelägna detektorer kan avbildningstiden i ett jämnt numrerat snitt förbättras med en faktor om två. Detta gäller, eftersom (a) dubbla antalet detektorpar betraktar det centrala snittet, och (b) det är normalt nödvändigt att rotera detektorupp- sättningen med halva vinkelavståndet mellan tvâ varandra när- belägna detektorer för att uppnå den önskade rumsupplösningen och samplingen av det avbildade planet.

Claims (2)

8000911-1 Eatentkrav

1. Bildpresentationsanordning för positronförintelse- strålning, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en första uppsättning av N strålningsdetektorer (302l anord- nade jämnt fördelade runt en första cirkel (2) i ett första gemensamt plan, och en andra uppsättning av N detektorer (304) anordnade jämnt fördelade runt en andra cirkel (2') i ett andra gemensamt plan, varvid de båda cirklarna är koaxi- ella omkring en gemensam axel och de båda planen är inbördes parallella och belägna på avstånd från varandra, varjämte detektorerna (302) i nämnda första uppsättning (2) är peri- feriellt förskjutna relativt detektorerna (30H) i nämnda andra uppsättning (2'§ med en vinkel väsentligen lika med 360/2N° omkring nämnda gemensamma axel.-

2. Anordning enligt enligt krav-1, k ä n n e t e c k -- n a d att den innefattar minst en ytterligare uppsättning' av N detektorer anordnade jämnt fördelade runt en ytterligare cirkel, som är koaxiell relativt nämnda gemensamma axel och belägen i ett ytterligare plan, som är parallellt med och skilt från nämnda första och andra plan, varvid detektorerna i denna ytterligare uppsättning är periferiellt förskjutna med vinkeln 360/2N° relativt detektorerna i den närmast be- lägna av nämnda första och andra uppsättningar av detektorer.