DE19738924A1 - Verfahren für Gammakamera zum gleichzeitigen Erfassen von durchgelassenen Impulsen und von emittierten Impulsen - Google Patents
Verfahren für Gammakamera zum gleichzeitigen Erfassen von durchgelassenen Impulsen und von emittierten ImpulsenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für eine
Gammakamera zum gleichzeitigen Erfassen von durchgelasse
nen Impulsen und von emittierten Impulsen.
Die Erfindung wird unter anderem auf Scintillationskame
ras des Typs ANGER angewandt, deren Prinzipien und Ver
wirklichungsmittel aus der US 3 011 057-A bekannt sind.
Für nukleare Bilderzeugungssystemen gibt es zwei ver
schiedene Vorgehensweisen, um ein Bild zu erhalten. Eine
erste Vorgehensweise besteht darin, eine radioaktive
Quelle gegenüber einem Detektor anzuordnen und den zu
untersuchenden Körper oder das zu untersuchende Objekt
zwischen der Quelle und dem Detektor anzuordnen. Das bei
dieser ersten Vorgehensweise erhaltene Ergebnis wird vom
Fachmann gewöhnlich "Durchlaßbild" genannt. Die Bezeich
nung ergibt sich aus der Tatsache, daß die Strahlung
durch den Körper oder das Objekt durchgelassen wird. Eine
zweite Vorgehensweise besteht darin, einen Detektor
gegenüber dem zu untersuchenden Objekt oder dem zu unter
suchenden Körper anzuordnen. Bei einem menschlichen
Körper wird dafür gesorgt, dem Patienten vor der Unter
suchung ein radioaktives Isotop zu injizieren. Das mit
dieser zweiten Art erhaltene Bild wird gewöhnlich
"Emissionsbild" genannt, weil bei dieser Vorgehensweise
das Bild anhand der vom zu untersuchenden Körper emit
tierten Strahlung erzeugt wird.
In der Nuklearmedizin erfüllen die beiden Typen von
Bildern zwei unterschiedliche Funktionen. Das Durchlaß
bild ermöglicht, ein Bild vom Körperinneren zu erhalten,
das von der Durchlässigkeit der verschiedenen Organe für
die Strahlung abhängt. Die Emissionsbilder dienen hinge
gen der Sichtbarmachung bestimmter Organe, die anhand
eines Durchlaßbildes nicht beobachtet werden können, oder
der Bestimmung der Funktion eines Organs anhand der
Verteilung des radioaktiven Isotops.
In einem Emissionsbild hängt die Verteilung des Isotops
von der Fixierung des Isotops in den verschiedenen Orga
nen ab, wobei die Fixierung vom Typ des verwendeten
Isotops und von den unterschiedlichen Eigenschaften der
jeweiligen Organe abhängt. Deswegen wird die Strahlung
möglichst von allen Punkten des menschlichen Körpers
emittiert. Ein Teil dieser Strahlung muß daher einen Teil
des Körpers durchqueren. Das Emissionsbild wird durch die
Streuung von Gammaphotonen, die bestimmte Teile des
untersuchten Körpers durchqueren, verändert, was im Bild
eine Unschärfe hervorruft.
Eine Lösung dieses Problems besteht darin, das Emissions
bild mit Hilfe eines Durchlaßbildes zu korrigieren.
Hierzu muß letzteres unter den gleichen Bedingungen wie
das Emissionsbild erzeugt werden.
Die Gammakameras können einen Gammaphotonen-Stoß (der
gewöhnlich Impuls genannt wird), der an ihren Detektoren
auftritt, in Abhängigkeit vom Energiepegel des empfange
nen Impulses als solchen qualifizieren. Ein Verfahren
besteht darin, die Bilder gleichzeitig aufzunehmen, indem
eine Trennung der empfangenen Impulse in Abhängigkeit von
den Energiepegeln verwendet wird. Ein erstes radioaktives
Isotop, das Impulse mit einem ersten Energiepegel erzeugt
(z. B. Technetium mit 140 keV), wird in einen Patienten
injiziert, während hinter dem Patienten eine homogene
Quelle angeordnet wird, die ein zweites radioaktives
Isotop enthält, das Impulse mit einem zweiten Energiepe
gel erzeugt (z. B. Gadolinium mit 100 keV). Wenn der
Detektor der Gammakamera einen Impuls empfängt, kann in
Abhängigkeit von der empfangenen Energie ermittelt wer
den, ob es sich um einen Durchlaßimpuls oder um einen
Emissionsimpuls handelt.
In einem solchen Verfahren sind bestimmte Fehler enthal
ten. Die von den Isotopen erzeugten Impulse weisen eine
gewisse Energiestreuung auf, die eine bestimmte Breite
des Energiefensters erfordert, um die Zuordnung eines
Impulses zu einer Energiekategorie zu bestimmen, wobei
dieses Fenster im allgemeinen mit einer Toleranz von 10
bis 20% der Nennenergie entworfen ist, die sich in
Abhängigkeit vom Isotop verändern kann, damit die Belich
tungszeit für den Patienten nicht zu lang ist. Außerdem
werden bestimmte Impulse durch Compton-Streuungen trans
formiert und besitzen eine geringere Energie, wobei die
Impulse mit der niedrigsten Energie im Energiebereich der
Compton-Photonen liegen, die den Impulsen mit den höch
sten Energiepegeln entsprechen. Was die Genauigkeit des
Durchlaßbildes betrifft, werden zweckmäßig Isotope ver
wendet, die in bezug auf die Energiepegel der emittierten
Impulse so nahe wie möglich beieinander liegen, weil das
Durchlaßphänomen unter anderem von der Energie der Photo
nen abhängt.
Zusammengefaßt besteht bei der gleichzeitigen Aufnahme
zweier Bilder die Tendenz, daß die Qualität jedes der
Bilder verschlechtert wird. Es sind Lösungen vorgeschla
gen worden, mit denen versucht wird, die unerwünschten
Wirkungen zu reduzieren. Es ist möglich, die Bilder
nacheinander aufzunehmen, dadurch werden jedoch die Dauer
der Untersuchung und die Gefahr einer Bewegung des Pati
enten erhöht. Es ist außerdem möglich, eine parallelge
richtete Quelle zu verwenden, deren Fläche kleiner als
die Größe des Detektors ist und die hinter dem Patienten
umläuft, um ein weniger stark verschlechtertes Emissions
bild zu erhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obenerwähn
ten Probleme der gegenseitigen Störung der beiden Bilder
zu verringern und die Verwendung von radioaktiven Iso
topen zu ermöglichen, für die die Energiepegel der emit
tierten Impulse noch näher beieinander liegen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein
Verfahren, das die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale
besitzt. Die abhängigen Ansprüche sind auf zweckmäßige
Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Gemäß der Erfindung wird das Durchlaßbild mit Hilfe eines
in Verschiebungsrichtung beweglichen Fensters aufgenom
men, das mit einem Gleitarm vollkommen synchronisiert
ist, der eine das radioaktive Durchlaß-Isotop enthaltende
Quelle trägt.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum gleichzei
tigen Erfassen eines Durchlaßbildes und eines Emissions
bildes mit einer Gammakamera, die mit einem Detektor
versehen ist, der einem Patienten zugewandt ist, in den
ein erstes radioaktives Isotop injiziert worden ist, das
Gammaphotonen in einem ersten Energiebereich emittiert,
mit den folgenden Schritten:
- - Verschieben einer radioaktiven Quelle hinter dem Patienten, die ein zweites radioaktives Isotop ent hält, das Gammaphotonen in einem zweiten Energiebereich emittiert,
- - Erzeugen von Koordinaten des Stoßes des Photons auf dem Detektor und von Informationen bezüglich der Energie des Photons beim Stoß, wenn ein Stoß eines Gammaphotons auf dem Detektor erfaßt wird,
- - Vergleichen der Koordinaten mit einer Posi tion der Quelle beim Stoß, um Informationen bezüglich der Zugehörigkeit der Position zu einer Detektorzone gegen über der Quelle zu erhalten, und
- - Verarbeiten des Stoßes als zu einem Durchlaß bild gehörend, falls die Energie des Photons beim Stoß zum zweiten Energiebereich gehört und falls die Koordina ten zur Zone des Detektors gegenüber der Quelle gehören.
Die Verwendung eines beweglichen Fensters begrenzt somit
die Belichtungszeit der Durchlaßbilder und der Emissions
bilder in bezug auf Photonen, die jedes der Bilder stören
können. Der Einfluß der Emissions-Gammaphotonen auf das
Durchlaßbild ist daher reduziert. Darüber hinaus wird ein
reines Emissionsbild verwendet, um die Verunreinigung des
Durchlaßbildes zu korrigieren. Wenn dann zwei reine
Bilder verwendet werden, kann das Emissionsbild mit Hilfe
des Durchlaßbildes korrigiert werden.
Der Einfluß der Photonen der Quelle auf das Emissionsbild
wird durch die Tatsache kompensiert, daß sich die Quelle
verschiebt, wodurch die Belichtungsdauer mit den stören
den Photonen verkürzt wird. Es ist dann möglich, den
Einfluß der Durchlaß-Gammaphotonen auf das Emissionsbild
zu reduzieren, indem der Stoß als zum Emissionsbild
gehörend verarbeitet wird, falls die Energie des Photons
beim Stoß zum ersten Energiebereich gehört und falls die
Koordinaten nicht zur Zone des Detektors gegenüber der
Quelle gehören.
Falls jedoch die Betonung der Erfassungsschnelligkeit
bevorzugt wird, wird der Stoß als zum Emissionsbild
gehörend verarbeitet, falls die Energie des Photons beim
Stoß zum ersten Energiebereich gehört.
Zweckmäßig wird ein erster Energiebereich verwendet,
dessen mittlere Energie höher als die mittlere Energie
des zweiten Energiebereichs ist. Wenn nämlich das Emis
sionsbild einer Energie entspricht, die höher als die
Energie des Durchlaßbildes ist, ist die Verunreinigung
des Emissionsbildes praktisch null. Außerdem können
Energiebereiche verwendet werden die einen von Null
verschiedenen Durchschnitt besitzen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut
lich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer zweckmä
ßigen Ausführungsform, die auf die beigefügten Zeichnun
gen Bezug nimmt; es zeigen:
Fig. 1 eine Gammakamera gemäß der Erfindung und
einen Patienten;
Fig. 2, 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung
der Funktionsweise einer Gammakamera gemäß
der Erfindung; und
Fig. 4a, 4b verschiedene verwendbare Energiebereiche.
In Fig. 1 ist eine Gammakamera 1 gezeigt, die einen
Schwenkarm 2 enthält. Der Schwenkarm 2 trägt einerseits
einen Detektor 3 und andererseits eine bewegliche Quelle
4. Ein Patient 5, der untersucht werden soll, wird zwi
schen der beweglichen Quelle 4 und dem Detektor 3 ange
ordnet, wobei der Patient vorher mittels Injektion ein
erstes radioaktives Isotop aufgenommen hat. Um den Pati
enten 5 zu tragen, wird gewöhnlich ein Patiententragebett
verwendet, das nicht dargestellt worden ist, um die
Zeichnung nicht zu überladen.
Herkömmlicherweise dient der Schwenkarm 2 dazu, einen
oder mehrere Detektoren 3 an verschiedenen Positionen im
Raum anzuordnen. Der Schwenkarm 2 umfaßt eine Schiene 6,
damit sich eine bewegliche Quelle 4 verschieben kann. Die
bewegliche Quelle 4 kann aus einem für die Gammastrahlung
durchlässigen Rohr gebildet sein, das ein zweites radio
aktives Isotop enthält, das vom ersten Isotop verschieden
ist.
In dem obigen Beispiel ist die bewegliche Quelle 4 ein
Rohr mit einer Länge, die etwas größer als die Breite des
Detektors 3 ist, und mit geringem Durchmesser, sie könnte
jedoch ebensogut eine andere geometrische Form besitzen.
Für die bewegliche Quelle 4 müssen bestimmte Bedingungen
erfüllt sein: die Projektionsfläche der beweglichen
Quelle 4 auf dem Detektor 3 muß deutlich kleiner als die
Nutzfläche dieses Detektors 3 sein; darüber hinaus muß
die geometrische Form der beweglichen Quelle 4 eine
homogene Abtastung der Oberfläche des Detektors 3 ermög
lichen. Die Abtastung kann auf einem Teil der Gesamtflä
che erfolgen, wenn das zu korrigierende Bild einem inter
essierenden Bereich entspricht, der kleiner als die
Gesamtfläche des Detektors ist, um die zu verwendende
Menge des Isotops zu verringern. Die bewegliche Quelle 4
kann außerdem Translationsbewegungen längs mehrerer
Achsen ausführen, wenn dies seine Form erfordert. Es ist
anzumerken, daß, je kleiner das Volumen der beweglichen
Quelle 4 ist, die Menge des in der beweglichen Quelle 4
enthaltenen radioaktiven Produkts um so geringer ist,
wodurch die Gefahr der äußeren Kontamination sowie die
Kosten verringert werden. Die Wahl eines Rohrs ermöglicht
eine einfache Ausführung sowohl der mechanischen Teile
als auch der elektronischen Verarbeitung. Mechanisch muß
nämlich nur eine Translation ausgeführt werden; elektro
nisch ist einfach ein Bildstreifen vorhanden, der sich in
einer einzigen Koordinatenrichtung verschiebt.
In Fig. 2 sind der Detektor 3, die bewegliche Quelle 4
und der Patient 5 in einer Seitenansicht dargestellt.
Außerdem zeigt Fig. 2 funktionale Elemente der Gamma
kamera, die die Elektronik für die Erfassung der Bilder
darstellen und in Fig. 1 nicht sichtbar sind.
Funktional ist der Detektor 3 aufgebaut aus einem Kolli
mator, der nur Photonen durchläßt, die senkrecht zum
Detektor 3 ankommen, aus einem Scintillator, der die
Energie eines Gammaphotons, das den Kollimator durchquert
hat, in Lichtenergie transformiert, aus Photoverviel
facherröhren, die die Lichtenergie, die vom Scintillator
abgegeben wird, in elektrische Signale transformieren,
und aus einer Gruppe von Matrizen, die die elektrischen
Signale gewichten, um auf einer Vielfachleitung gewich
tete Signale zu liefern. Für mehr Einzelheiten eines
solchen Detektors 3 kann beispielsweise auf das Dokument
EP 0 470 909-A Bezug genommen werden. Außerdem können
andere Detektortypen mit Halbleitern, die nicht gewich
tete, digitale Signale liefern, verwendet werden, ohne
den Rahmen der Erfindung zu verlassen, da es ausreicht,
die später beschriebenen Schaltungen für die Erfassung
des Stoßes entsprechend anzupassen.
Um die vom Patienten empfangene Strahlungsmenge zu redu
zieren, wird an der Quelle ein Kollimator 7 angeordnet.
Dieser Kollimator ist nicht unbedingt erforderlich, er
schränkt jedoch die von der Quelle erzeugte Strahlung auf
die Nutzstrahlung für das Durchlaßbild ein und beseitigt
somit die für den Patienten schädliche, unnötige Strah
lung. Ein solcher Kollimator 7 ist aus einem für die
Strahlung der Quelle 4 undurchlässigen Material gebildet
und deckt die Quelle 4 vollständig ab. Löcher mit kleinen
Durchmessern (der Durchmesser ist kleiner als die Länge
der Löcher) lassen ausschließlich diejenigen Gammaphoto
nen γ1 durch, die zum Detektor 3 im wesentlichen senk
recht orientiert sind. Folglich wird die Quelle 4 als
parallelausgerichtet angesehen.
Die Schiene 6 liefert auf einem Lokalisierungsbus 8
Positionsinformationen bezüglich der Quelle 4. Diese
Informationen können entweder von einem Sensorsystem, das
die Position der Quelle 4 erfaßt, oder von einem System
erzeugt werden, das die Position der Quelle unabhängig
steuert. Der Lokalisierungsbus 8 kann beispielsweise aus
acht Drähten gebildet sein, was für die Angabe der Posi
tion der Quelle eine ausreichende Genauigkeit liefert.
Eine Rechenschaltung 9 empfängt die Gruppe gewichteter
Signale, die vom Detektor 3 stammen, um die Position des
Stoßes eines empfangenen Gammaphotons und die Energie des
empfangenen Gammaphotons zu berechnen. Die Rechenschal
tung 9 liefert Informationen bezüglich der X-Position auf
einem ersten Positionsbus 10, Informationen bezüglich der
Y-Position auf einem zweiten Positionsbus 11, Informa
tionen bezüglich der Energie auf einem Energiebus 12 und
Informationen des empfangen Impulses auf einem Steuerbus
13. Der Steuerbus 13 ist ein globaler Bus für das gesamte
Erfassungssystem und dient der Steuerung der Synchronisa
tion der verschiedenen Elemente, die untereinander syn
chronisiert werden müssen. Eine solche Rechenschaltung 9
ist beispielsweise aus der EP 0 470 909-A bekannt und
kann ohne weiteres durch eine von zahlreichen äquivalen
ten Schaltungen ersetzt sein. Aus Gründen der Einfachheit
und der gesuchten Leistung wird zweckmäßig eine Rechen
schaltung 9 verwendet, die digital arbeitet, es kann
jedoch auch eine analoge Schaltung verwendet werden. Die
beiden Positionsbusse 10 und 11 und der Energiebus 12
sind beispielsweise jeweils aus acht Drähten gebildet, um
eine minimale Genauigkeit zu erzielen.
Eine Erfassungsschaltung 14 empfängt Informationen vom
Lokalisierungsbus 8, von den beiden Positionsbussen 10
und 11 und vom Energiebus 12. Diese Erfassungsschaltung
14 besitzt außerdem einen Kommunikationsbus 15 zum Aus
tausch von Daten beispielsweise mit einem Bildkorrektur
system, das ein Emissionsbild in Abhängigkeit von einem
Durchlaßbild modifiziert. Diese Erfassungsschaltung 14
ermöglicht die Unterscheidung der Stöße der empfangenen
Gammaphotonen hinsichtlich des Energiepegels der Photonen
und der Position des Stoßes in bezug auf die Position der
Quelle 4. Die Erfassungsschaltung 14 kann beispielsweise
aus einer Mikroprozessorschaltung wie etwa in Fig. 3
gezeigt gebildet sein. Falls die verschiedenen Busse 10,
11, 12 und 8 durch Analogsignale ersetzt sind, können
Mikrosteuervorrichtungen verwendet werden, die analoge
Eingänge besitzen.
In Fig. 3 sind vier Eingangs/Ausgangs-Schnittstellen 16
bis 19 gezeigt, die mit dem Lokalisierungsbus 8, den
Positionsbussen 10 und 11 bzw. mit dem Energiebus 12
verbunden sind. Jede der Schnittstellen 16 bis 19 emp
fängt außerdem Synchronisationssignale vom Steuerbus 13.
Jede der Schnittstellen 16 bis 19 besitzt einen Verarbei
tungseingang/-ausgang, der an einen zentralen Bus 20
angeschlossen ist. Die Schnittstellen 16 bis 19 sind
völlig gleich und enthalten jeweils einen Pufferspeicher
des FIFO-Typs (First-In/First-Out-Puffer). Wenn die Syn
chronisationssignale vom Steuerbus 13 angeben, daß ein
Stoß erfaßt worden ist und daß der mit der Schnittstelle
verbundene Bus gültige Informationen trägt, werden die
auf dem Eingangsbus vorhandenen Informationen im Puffer
speicher gespeichert.
Der zentrale Bus 20 entspricht einer Umgruppierung der
verschiedenen Busse eines Mikroprozessors 21. Außerdem
enthält die Erfassungsschaltung 14 einen Programmspeicher
22, einen Emissionsbildspeicher 23, einen Durchlaß
bildspeicher 24 und einen Kommunikationsport 25. Die drei
Speicher 22 bis 24 sind an den zentralen Bus 20 ange
schlossen und können physisch ohne weiteres durch einen
einzigen Speicher gebildet sein. Der Kommunikationsport
25 ist einerseits mit dem zentralen Bus 20 und anderer
seits mit dem Kommunikationsbus 15 verbunden. Herkömmli
cherweise kann eine serielle Schnittstelle des Typs RS232
als Kommunikationsport 25 verwendet werden.
Für den Fachmann ist sofort deutlich, daß Fig. 3 einer
Mikrorechner- oder Mikrocontroller-Architektur ent
spricht. In einer solchen Architektur hängt der gesamte
Betrieb von dem Programm ab, das im Programmspeicher 22
abgelegt ist.
Ausgehend von dem im Oberbegriff angegebenen Verfahren
können mehrere Programme und Algorithmen definiert wer
den. Zweckmäßig wird der folgende Algorithmus verwirk
licht:
- - Lesen in den Schnittstellen 16 bis 19,
- - wenn die Pufferspeicher leer sind, Abwarten einer bestimmten Dauer und erneut Ausführen des momentanen Schrittes, andernfalls Fortsetzen des Algorithmus,
- - Vergleichen des Energiepegels des Photons beim Stoß mit den minimalen und maximalen Schwellenwerten der Energiebereiche, die dem ersten und dem zweiten radioak tiven Isotop entsprechen,
- - Erzeugen einer Abstandsvariablen, die den Absolutwert der Differenz zwischen der Abszisse X der Koordinaten des Photonenstoßes auf dem Detektor 3 und den Lokalisierungs informationen der Quelle 4 angibt,
- - Setzen einer Boolschen Variable auf 1, wenn die Abstandsvariable kleiner oder gleich der halben Breite des die Quelle 4 bildenden Rohrs ist, und Setzen dieser Boolschen Variable auf 0, wenn die Abstandsvariable größer als die halbe Breite des die Quelle 4 bildenden Rohrs ist,
- - wenn die Energie des Photons zum Energiebereich gehört, der dem ersten Isotop entspricht, und wenn die Boolsche Variable den Wert 0 besitzt, Ausführen der Erfassung des Stoßes für das Emissionsbild,
- - wenn die Energie des Photons zu dem Energiebereich gehört, der dem zweiten Isotop entspricht, und wenn die Boolsche Variable den Wert 1 besitzt, Ausführen der Erfassung des Stoßes für das Durchlaßbild,
- - erneutes Ausführen des Algorithmus von Anfang an, solange die Erfassung der Bilder nicht beendet ist.
Selbstverständlich wird während des Ablaufs des Algorith
mus die Quelle 4 hinter dem Patienten unabhängig angeord
net.
In einer Variante können auch zwei weitere Bilder erfaßt
werden, wovon eines einem Emissionsbild entspricht, das
innerhalb des Durchlaßfensters aufgenommen worden ist und
das andere einem Durchlaßbild entspricht, das außerhalb
des Durchlaßfensters aufgenommen worden ist. Diese Bilder
können der Korrektur des innerhalb des Durchlaßfensters
aufgenommenen Durchlaßbildes dienen, das durch das Emis
sions-Isotop "verunreinigt" ist, oder sie können einer
zusätzlichen direkten Korrektur des außerhalb des Durch
laßfensters aufgenommenen Emissionsbildes dienen. Es ist
nämlich nur eines dieser Bilder von Nutzen, wobei es von
der Wahl des Isotops abhängt, welches dieser beiden
Bilder von Nutzen ist.
Die Boolsche Variable des Algorithmus ist äquivalent mit
dem Schritt des Vergleichens der Koordinaten mit einer
Position der Quelle 4 beim Stoß, um binäre Daten hin
sichtlich der Zuordnung zu einer Zone des Detektors 3
gegenüber der Quelle 4 zu erhalten. Im vorliegenden
Beispiel ist der Vergleich mit der Abszisse ausreichend,
weil ein Rohr mit einer Länge gewählt worden ist, die die
gesamte Breite des Detektors 3 abdeckt. Deswegen erfolgt
der Vergleich der Koordinaten für eine einzige Koordi
nate, wobei die Zone des Detektors 3 gegenüber der Quelle
4 einem Streifen des Detektors 3 entspricht, der die
gesamte Breite abdeckt und sich auf der gesamten Länge
verschiebt. Selbstverständlich kann entsprechend der
Position des Rohrs relativ zum Detektor 3 die Abszisse
durch die Ordinate ersetzt sein. Außerdem müssen bei
einer anderen Form der Quelle 4 (Rechteck oder Kreis mit
einer Größe, die kleiner als diejenige des Detektors 3
ist, oder dergleichen) die zwei Koordinaten berücksich
tigt werden, um die Zuordnung einer Zone des Detektors 3
zu der Quelle 4 zu erfassen. Wie oben angegeben worden
ist, kann die Abtastung lediglich einen Teil der Fläche
des Detektors betreffen.
Es ist möglich, einen Maskenspeicher zu verwenden, der
gewöhnlich Bitmap genannt wird, um die Zuordnung der
Koordinaten des Stoßes zu der Zone des Detektors 3 gegen
über der Quelle 4 zu verifizieren. Eine Maske, die der
Form der Quelle entspricht, bewegt sich in einem Masken
speicher in Abhängigkeit von den Lokalisierungsinforma
tionen (was besonders nützlich ist, wenn die Quelle kein
Rohr ist). Der Maskenspeicher ist je nachdem, ob das Bit
dem Bild zugehört oder nicht, durch Bits mit Wert 0 oder
mit Wert 1 gebildet. Bei einem Stoß ist es ausreichend,
den Maskenspeicher mit Hilfe der Koordinaten des Stoßes
abzufragen. Anhand des gelesenen Bits (0 oder 1) wird
festgestellt, ob es sich um die Zone des Detektors gegen
über der Quelle 4 handelt.
Mit dem Algorithmus wird der Stoß entweder als zu einem
Emissionsbild gehörig verarbeitet, falls die Energie des
Photons beim Stoß dem ersten Energiebereich zugehört und
falls die Koordinaten nicht zur Zone des Detektors 3
gegenüber der Quelle 4 gehören, oder als zu einem Durch
laßbild gehörig verarbeitet, falls die Energie des Pho
tons beim Stoß dem zweiten Energiebereich zugehört und
falls die Koordinaten der Zone des Detektors 3 gegenüber
der Quelle 4 zugehören.
In den Fig. 4a und 4b sind auf deren Abszisse die Ab
szisse X des Stoßpunkts des Photons auf dem Detektor 3
aufgetragen, während auf deren Ordinate die Energie des
Photons beim Stoß aufgetragen ist. In jeder der Zeichnun
gen sind auf der Abszisse die Lokalisierungsinformationen
Loc dargestellt, mittels derer auf jeder Seite in einem
der Breite des Rohrs entsprechenden Abstand vertikale
Linien aufgetragen sind, die die Zone des Detektors 3
gegenüber der Quelle 4 definieren. Auf der Ordinate sind
die Energiebereiche P1 und P2 aufgetragen, die im vorlie
genden Beispiel dem ersten Energiebereich bzw. dem zwei
ten Energiebereich entsprechen (sie können ohne weiteres
vertauscht sein). Diese Energiebereiche P1 und P2 sind in
Fig. 4a verschieden, während sie in Fig. 4b überlappen.
In Fig. 4a könnte der Eindruck entstehen, daß die beiden
Energiebereiche verschieden sind, eine Unterscheidung
lediglich auf der Grundlage der Energie wie im Stand der
Technik ist jedoch ausreichend.
Wenn jedoch als Beispiel als erstes Isotop Technetium
verwendet wird und als zweites Isotop Gadolinium verwen
det wird, sind die Energiebereiche P1 und P2 auf 140 keV
bzw. auf 100 keV zentriert, mit Bereichen von ± 10%, so
daß der Fall von Fig. 4a vorliegt, wobei das folgende
Problem besteht: es sind Gammaphotonen in einer bestimm
ten Anzahl vorhanden, die einer Compton-Streuung unter
liegen, deren Energiepegel kleiner als ungefähr 30 keV
ist, wobei die Compton-Photonen von Photonen stammen,
deren Energiepegel im Bereich höherer Energie liegt, und
selbst im Bereich niedriger Energie liegen.
Die Erfindung beseitigt die Wirkungen der Verunreinigung
des Emissionsbildes durch die Photonen, die für das
Durchlaßbild bestimmt sind, und verringert die Wirkungen
der Verunreinigung des Durchlaßbildes durch das Emis
sionsbild sehr stark (in der Größenordnung des Verhält
nisses zwischen der Fläche des Detektors 3 und der Zone
des Detektors 3 gegenüber der Quelle 4). Dadurch ist es
möglich, größere Energiebereiche in Betracht zu ziehen
oder Isotope mit näher beieinanderliegendem Energiebe
reich zu verwenden (woraus sich eine Verbesserung der
Bildkorrektur ergibt), wobei die Energiepegel einen von
Null verschiedenen Durchschnitt haben.
Dennoch verzögert das beschriebene Verfahren die Erfas
sung des Emissionsbildes geringfügig. Dies ist durch die
Tatsache bedingt, daß die Stöße, die sich im ersten
Bereich befinden, nicht berücksichtigt werden, wenn ihre
Koordinaten der Zone des Detektors 3 gegenüber der Quelle
4 entsprechen. Nun sind unter bestimmten Bedingungen wie
etwa bei beabstandeten Bereichen und/oder bei einem
ersten Energiebereich mit einem mittleren Energiepegel,
der höher als der mittlere Energiepegel des zweiten
Energiebereichs ist, die Störungen des Emissionsbildes
vernachlässigbar, so daß sie nicht korrigiert werden
müssen. Hingegen bleiben die Störungen des Durchlaßbildes
stets vorhanden und groß und müssen stets korrigiert
werden. Zu dem Algorithmus wird daher ein Schritt hinzu
gefügt, in dem der Stoß auf den Detektor 3 als zu einem
Emissionsbild gehörend verarbeitet wird, falls die Ener
gie des Photons beim Stoß zum ersten Energiebereich
gehört und falls die Koordinaten zur Zone des Detektors 3
gegenüber der Quelle 4 gehören.
Äquivalent damit ist es jedoch auch möglich, den Schritt:
- - falls die Energie des Photons zu dem Energiebereich gehört, der dem ersten Isotop entspricht, und falls die Boolsche Variable den Wert 0 besitzt, Ausführen der Erfassung des Stoßes für das Emissionsbild,
durch den Schritt:
- - falls die Energie des Photons zu dem Energiebereich gehört, der dem ersten Isotop entspricht, Ausführen der Erfassung des Stoßes für das Emissionsbild, zu ersetzen, indem die Position der Quelle 4 nicht mehr berücksichtigt wird, falls die Energie des Gammaphotons zum ersten Energiebereich gehört.
Wie dem Fachmann deutlich ist, ist zweckmäßigerweise die
mittlere Energie des ersten Energiebereichs größer als
die mittlere Energie des zweiten Energiebereichs.
Unter Beachtung des Geistes der Erfindung können zahlrei
che Abwandlungen vorgenommen werden. So können zahlreiche
verschiedene Verfahren zum Erfassen und Verarbeiten der
Photonenstöße auf dem Detektor verwendet werden. Außerdem
können verschiedene Verfahren für die Erfassung eines
Bildes ausgehend von den Koordinaten des Stoßes eines
Photons verwendet werden, wenn der Stoß als gültig er
kannt wird. Darüber hinaus können sämtliche verfügbaren
Isotope verwendet werden.
Claims (8)
1. Verfahren zum gleichzeitigen Erfassen eines
Durchlaßbildes und eines Emissionsbildes mit einer Gamma
kamera, die mit einem Detektor (3) versehen ist, der
einem Patienten (5) zugewandt ist, in den ein erstes
radioaktives Isotop injiziert worden ist, das Gammaphoto
nen (72) in einem ersten Energiebereich (P1) emittiert,
mit den folgenden Schritten:
- - Verschieben einer radioaktiven Quelle (4) hinter dem Patienten (5), die ein zweites radioaktives Isotop enthält, das Gammaphotonen (γ1) in einem zweiten Energiebereich (P2) emittiert,
- - Erzeugen von Koordinaten des Stoßes des Photons auf dem Detektor (3) und von Informationen bezüg lich der Energie des Photons beim Stoß, wenn ein Stoß eines Gammaphotons auf dem Detektor (3) erfaßt wird,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- - Vergleichen der Koordinaten mit einer Posi tion (Loc) der Quelle (4) beim Stoß, um Informationen bezüglich der Zugehörigkeit der Position (Loc) zu einer Detektorzone (3) gegenüber der Quelle (4) zu erhalten, und
- - Verarbeiten des Stoßes als zu einem Durchlaß bild gehörend, falls die Energie des Photons beim Stoß zum zweiten Energiebereich (P2) gehört und falls die Koordinaten zur Zone des Detektors (3) gegenüber der Quelle (4) gehören.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß
der Stoß als zu einem Emissionsbild gehörend
verarbeitet wird, falls die Energie des Photons beim Stoß
zum ersten Energiebereich (P1) gehört und falls die
Koordinaten nicht zur Zone des Detektors (3) gegenüber
der Quelle (4) gehören.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Stoß als zu einem Emissionsbild gehörend
verarbeitet wird, falls die Energie des Photons beim Stoß
zum ersten Energiebereich (P1) gehört.
4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Vergleich der Koordinaten lediglich anhand einer der Koordinaten erfolgt und
die Zone einem Streifen des Detektors entspricht.
der Vergleich der Koordinaten lediglich anhand einer der Koordinaten erfolgt und
die Zone einem Streifen des Detektors entspricht.
5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die mittlere Energie des ersten Energiebereichs
(P1) höher als die mittlere Energie des zweiten Energie
bereichs (P2) ist.
6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Energiebereiche (P1, P2) einen von Null
verschiedenen Durchschnitt besitzen.
7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Strahlung der Quelle (4) parallelgerichtet
wird.
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DE19738924A Withdrawn DE19738924A1 (de) | 1996-09-05 | 1997-09-05 | Verfahren für Gammakamera zum gleichzeitigen Erfassen von durchgelassenen Impulsen und von emittierten Impulsen |
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