DE19951074A1 - Zufälligkeiten-Korrektur unter Verwendung künstlicher Trigger-Impulse bei einem Gammakamerasystem - Google Patents
Zufälligkeiten-Korrektur unter Verwendung künstlicher Trigger-Impulse bei einem GammakamerasystemInfo
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Abstract
Das Verfahren dient der Korrektur zufälliger Koinzidenzen bei einem Gammakamerasystem. Das System enthält ein Paar von Szintillationsdetektoren, die mit einem Verarbeitungssystem gekoppelt sind und Strahlungskoinzidenzen erfassen. Jeder Detektor erzeugt bei Erfassung von Szintillationsereignissen ereignis-basierte Trigger-Impulse. Jeder Detektor enthält einen Impulsgenerator, welcher künstliche Trigger-Impulse erzeugt. Wenn in einem Detektor ein künstlicher Trigger-Impuls in Koinzidenz mit einem ereignis-basierten Trigger-Impuls in dem anderen Detektor auftritt, werden Daten registriert, wobei dem künstlichen Trigger-Impuls ein vorgegebener Energiepegel zugeordnet wird. Das Datenverarbeitungssystem überprüft die Daten, um solche Einzel-Ereignisse zu identifizieren, die im Ergebnis eines künstlichen Trigger-Impulses registriert wurden, und vermeidet, daß die Einzel-Ereignisse zu dem Koinzidenzbild beitragen. Statt dessen werden solche Einzel-Ereignisse verwendet, um ein Einzelereignis-Bild für jeden Detektor zu erzeugen. Das Einzelereignis-Bild von jedem Detektor wird dann verwendet, um ein Bild zufälliger Koinzidenzen zu erzeugen, welches wiederum verwendet wird, um die Koinzidenzbilder bezüglich zufälliger Koinzidenzen zu korrigieren.
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Gewinnen eines
Maßes der zufälligen Koinzidenzen bei einem Bildgebungs
system mit einem oder mehreren Strahlungsdetektoren bzw. ein
Gammakamera-Bildgebungssystem bzw. ein Verfahren zum Verwen
den eines Gammakamera-Systems zum Erzeugen eines Objektbil
des, bei dem zufällige Koinzidenzen korrigiert werden. Vor
zugsweise finden die Verfahren bzw. das Bildgebungssystem
bei der nuklearmedizinischen Bildgebung Anwendung.
In der Nuklearmedizin werden Bilder von inneren Struktu
ren oder Funktionen des Körpers beispielsweise durch Verwen
dung einer oder mehrerer Gammakameras zum Erfassen von durch
Radiopharmazeutika emittierter Strahlung gewonnen, wobei die
Radiopharmazeutika in den Körper des Patienten injiziert
werden. Ein Computersystem steuert die Gammakameras, um
Daten zu erfassen und dann die erfaßten Daten zu verarbei
ten, um Bilder zu erzeugen. Nuklearmedizinische Bildgebungs
techniken umfassen die Einzelphotonen-Emissionscomputertomo
graphie (SPECT; single-photon emission computed tomography)
und die Positronenemissionstomographie (PET; positron emis
sion tomography). Die SPECT-Bildgebung basiert auf der
Erfassung einzelner aus dem Körper emittierter Gammastrah
len, während die PET-Bildgebung auf der Erfassung von
Gammastrahlenpaaren basiert, die aufgrund von Elektronen-
Positronen-Annihilierungen gleichzeitig (in Koinzidenz) in
entgegengesetzten Richtungen emittiert werden. Dementspre
chend wird die PET-Bildgebung manchmal auch als "Koinzidenz-
Bildgebung" bezeichnet. Nuklearmedizinische Bildgebungs
systeme, welche manchmal auch als Gammakamera-Systeme
bezeichnet werden, schließen spezielle SPECT-Systeme, spe
zielle PET-Systeme sowie Systeme ein, die eine duale
PET/SPECT-Fähigkeit aufweisen. Gammakamera-Systeme mit der
dualen PET/SPECT-Fähigkeit sind von ADAC Laboratories in
Milpitas, Kalifornien, erhältlich.
Zufällige Koinzidenzen sind ein Faktor, der die Bildqua
lität bei der Koinzidenzbildgebung beeinflußt. Bei Koinzi
denzbildgebungssystemen können Koinzidenzereignisse als zwei
von zwei Detektoren erfaßte Ereignisse definiert werden,
welche innerhalb eines relativ schmalen Zeitfensters auftre
ten. Jedoch sind ein bestimmter Anteil der innerhalb des
Zeitfensters erfaßten Ereignispaare nicht das Ergebnis wah
rer Koinzidenzen (d. h., sie basieren nicht auf einer einzi
gen Positronen-Elektronen-Annihilation, sondern auf separa
ten, nicht zueinander in Beziehung stehenden Annihilations
ereignissen). Derartige erfaßte Ereignispaare werden als
zufällige Koinzidenzen oder "Zufälligkeiten" bezeichnet. Die
Fehlinterpretation von Zufälligkeiten als wahre Koinzidenzen
erzeugt eine Ungenauigkeit bei dem Bildgebungsprozeß und
verschlechtert folglich die Bildqualität.
Eine übliche Lösung zur Korrektur von Zufälligkeiten
besteht darin, eine zweite Koinzidenzzeitgabeschaltung
parallel zu der normalen Koinzidenzzeitgabeschaltung zur
Verfügung zu stellen. Die zweite Zeitgabeschaltung schafft
eine Zeitverzögerung an dem Trigger-Signal aus einem Detek
tor. Die Verzögerung wird groß genug gemacht, so daß keine
wahren Koinzidenzereignisse durch die zweite Zeitgabeschal
tung registriert werden können. Somit können irgendwelche
Ereignisse, welche in der zweiten Zeitgabeschaltung erfaßt
werden, nur von zufälligen Koinzidenzen herrühren. Die
Anzahl und Verteilung von durch die parallele Zeitgabeschal
tung erfaßten Zufälligkeiten sind proportional zu der Anzahl
und Verteilung von Zufälligkeiten bei den gesamten Koinzi
denzdaten. Im Ergebnis können die Zufälligkeitsdaten im
wesentlichen von den Gesamtkoinzidenzdaten subtrahiert wer
den.
Diese Lösung hat eine Reihe von Nachteilen. Beispiels
weise umfaßt sie eine relativ komplexe Hardware-Lösung, die
die Kosten und die Größe des Gammakamerasystems erhöhen. In
dem Maße, wie die Radioaktivitätsdosierungen erhöht werden,
um den Patientendurchsatz zu erhöhen, wird eine zunehmend
höhere Leistung von den Koinzidenzzeitgabeschaltungen gefor
dert. Da zusätzlich diese Lösung auf der direkten Messung
von Zufälligkeiten basiert, verkomplizieren die Einflüsse
der Totzeit die Messung von Zufälligkeiten. Weil darüber
hinaus Koinzidenzen grundsätzlich nur einen geringen Bruch
teil der Gesamtzählrate ausmachen, neigen die gewonnenen
Zufälligkeitsdaten dazu, verrauscht zu sein.
Eine andere Lösung für eine Zufälligkeitenkorrektur
besteht darin, eine Abschätzung der Zufälligkeiten auf der
Grundlage eines mathematischen Modells zu bilden. Da diese
Lösung nur auf einer Abschätzung basiert, ist sie jedoch
Ungenauigkeiten unterworfen. Beispielsweise kann eine solche
Abschätzung nicht die räumlichen Änderungen bei den Zufäl
ligkeiten berücksichtigen.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine Technik
zum Korrigieren von Zufälligkeiten bei einem medizinischen
Bildgebungssystem zur Verfügung zu stellen, welche diese und
andere Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Verfahren mit
den Merkmalen der Patentansprüche 1, 6, 13 und 32 bzw. durch
ein Gammakamera-Bildgebungssystem mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 17 bzw. ein nuklearmedizinisches Bildge
bungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 24 gelöst.
Das Verfahren gewinnt ein Maß der zufälligen Koinziden
zen bei einem Bildgebungssystem mit einem Strahlungsdetek
tor, welches die Verwendung eines Strahlungsdetektors des
Bildgebungssystems zum Gewinnen von einem Objekt zugeordne
ten Koinzidenzdaten umfaßt. Es werden künstliche Trigger-
Signale erzeugt und verwendet, um ein Maß der zufälligen
Koinzidenzen zu gewinnen, die den Koinzidenzdaten zugeordnet
sind. Andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus
den Zeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung
ersichtlich.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Aus
führungsbeispiele in den Zeichnungen beschrieben, in welche
gleiche Bezugszeichen auf ähnliche Elemente hinweisen und in
welchen:
Fig. 1 eine Blockdarstellung eines Zwei-Detektor-
Gammakamerasystems ist.
Fig. 2 ist eine Blockdarstellung des Verarbeitungs
systems des Gammakamerasystems gemäß Fig. 1.
Fig. 3 veranschaulicht die Koinzidenzerfassungsschal
tung (CDC; coincidence detection circuitry) des Gammakamera
systems gemäß Fig. 1.
Fig. 4A veranschaulicht die inneren Komponenten eines
Detektors des Gammakamerasystems gemäß Fig. 1.
Fig. 4B veranschaulicht die Zeitgabeschaltung des
Detektors, einschließlich eines Impulsgenerators zum Erzeu
gen künstlicher Trigger-Impulse.
Fig. 5 veranschaulicht eine Detektorabbildungsober
fläche, die in eine Reihe von Zonen unterteilt ist.
Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Routine zeigt,
die die Korrektur von Zufälligkeiten durchführt, indem unter
Verwendung eines Generators zum Erzeugen künstlicher
Trigger-Impulse Einzelereignis-Daten (singles data) erlangt
werden.
Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Routine veran
schaulicht, die Einzelereignis-Ereignisse identifiziert, die
in Erwiderung künstlicher Trigger-Impulse registriert worden
sind.
Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Routine veran
schaulicht, mit der Einzelereignis-Bilder unter Verwendung
künstlicher Trigger-Impulse erzeugt und Koinzidenzdaten
unter Verwendung der Einzelereignis-Bilder korrigiert wer
den.
Fig. 9 veranschaulicht Zonen der beiden Detektoren
eines Gammakamerasystems und ein zugehöriges Zufälligkeiten-
Sinogramm.
Es wird eine Technik zum Korrigieren von zufälligen
Koinzidenzen in einem Gammakamerasystem beschrieben, die
künstliche Trigger-Impulse verwendet. Kurz gesagt, ist die
Technik die folgende. Ein Gammakamerasystem enthält ein mit
wenigstens zwei Szintillationsdetektoren gekoppeltes Verar
beitungssystem. Jeder der Detektoren erzeugt ereignis
basierte Trigger-Impulse in Abhängigkeit von Szintillations
ereignissen. Jeder der Detektoren enthält darüber hinaus
einen Impulsgenerator, welcher künstliche Trigger-Impulse
erzeugt, d. h. Trigger-Impulse, die nicht durch Szintilla
tionsereignisse verursacht sind. Wenn ein künstlicher
Trigger-Impuls bei einem Detektor in Koinzidenz mit einem
ereignis-basierten Trigger-Impuls des anderen Detektors auf
tritt, werden die zugehörigen Ereignisdaten durch die Detek
toren registriert, und dem künstlichen Trigger-Impuls wird
ein vorgegebener Energiepegel (oder -wert) zugeordnet. Das
Verarbeitungssystem empfängt die Daten und überprüft die
jedem Trigger-Impuls zugeordneten Energiepegel. Auf der
Basis des Energiepegels identifiziert das Verarbeitungs
system jegliche Einzel-Ereignisse (singles events), die Teil
einer in Abhängigkeit von einem künstlichen Trigger-Impuls
registrierten Koinzidenz waren. Dadurch hindert das Verar
beitungssystem derartige Einzel-Ereignisse daran, zu dem
Koinzidenzbild beizutragen, und verwendet statt dessen sol
che Einzel-Ereignisse, um ein Einzelereignis-Bild (singles
image) für jeden Detektor zu erzeugen. Die Einzelereignis-
Bilder aus den Detektoren werden dann verwendet, um ein
Zufälligkeiten-Bild zu erzeugen, welches verwendet wird, um
die Koinzidenzbilder bezüglich der zufälligen Koinzidenz zu
korrigieren. Der Generator zum Erzeugen des künstlichen
Impulses in jedem Detektor ist programmierbar und kann in
Echtzeit (d. h. während der Datengewinnung) eingestellt wer
den, um die Impulsrate und/oder die Impulsbreite auf der
Grundlage der gerade gemessenen Einzelereignis-Rate einzu
stellen.
Die beschriebene Technik ist gut für eine Verwendung bei
einem Gammakamerasystem geeignet, das sowohl Einzelphoto
nen(SPECT)- als auch Koinzidenz(PET)-Bildgebung durchführen
kann. Man beachte jedoch, daß diese Technik auch vorteilhaf
terweise bei einem speziellen Koinzidenz(PET)-Bildgebungs
system verwendet werden kann.
Fig. 1 ist eine Blockdarstellung eines Dual-Detektor-
Gammakamerasystems, das in der Lage ist, sowohl eine Koinzi
denzbildgebung als auch eine Einzelphotonenbildgebung durch
zuführen und bei welchem die Zufälligkeiten-Korrekturtechnik
implementiert sein kann. Man beachte, daß die Zufälligkei
ten-Korrekturtechnik auch bei Systemen implementiert sein
kann, die eine abweichende Anzahl von Detektoren aufweisen.
Das System gemäß Fig. 1 umfaßt ein Verarbeitungssystem 18,
das mit zwei szintillator-basierten Detektoren 10 gekoppelt
ist. Bei einem Ausführungsbeispiel enthält jeder der Detek
toren 10 einen einzelnen kontinuierlichen Szintillationskri
stall, ein Array von Sekundärelektronenvervielfachern (PMT;
photomultiplier tubes), die optisch mit dem Kristall gekop
pelt sind, und eine geeignete Verarbeitungsschaltung, die
die Ausgangssignale der PMTs empfangen und verarbeiten und
die verarbeiteten Ausgangssignale an das Verarbeitungssystem
18 liefern kann. Die Detektoren 10 werden darüber hinaus
durch ein Gerüst gestützt, das die Detektoren 10 entweder
einzeln oder gemeinsam um eine Rotationsachse drehen kann,
die senkrecht zu der x-y-Ebene liegt (parallel zu der z-
Achse). Ein Patient 12 ruht auf einem Tisch 14, der zwischen
den Detektoren 10 positioniert ist. Die Detektoren 10 sind
für eine Koinzidenzbildgebung konfiguriert, d. h. in einer
180-Grad-Orientierung zueinander um eine Rotationsachse
angeordnet, die durch den Patienten 12 hindurch parallel zur
z-Achse verläuft.
Das Verarbeitungssystem 18 steuert die Gesamtoperation
des Gammakamerasystems, einschließlich des Empfangens der
von den Detektoren 10 erfaßten Daten, des Verarbeitens der
Daten und des Rekonstruierens der Bilder auf der Grundlage
der Daten. Das Verarbeitungssystem 18 steuert darüber hinaus
bestimmte Funktionen der Detektoren 10 unter Verwendung ver
schiedener Steuersignale. Das Verarbeitungssystem 18 kann
beispielsweise ein herkömmliches Computersystem, wie bei
spielsweise einen Personalcomputer, einen Server und/oder
eine Workstation, einen Einplatinencomputer oder eine Kombi
nation derartiger Einrichtungen umfassen. Man beachte, daß
bei alternativen Ausführungsbeispielen jedoch beliebige der
o. g. Funktionen des Verarbeitungssystems 18 oder Teilaspekte
innerhalb der Detektoren 10, des Gerüsts oder in verschiede
nen anderen Modulen implementiert sein können. So kann das
Verarbeitungssystem 18 tatsächlich in Form mehrerer ver
schiedener Verarbeitungssysteme implementiert sein.
Fig. 2 veranschaulicht eine Blockdarstellung des Verar
beitungssystems 18 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Man
beachte jedoch, daß die spezielle Architektur des Verarbei
tungssytems 18 nicht zu der vorliegenden Erfindung gehört.
Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel umfaßt das
Verarbeitungssystem 18 eine zentrale Verarbeitungseinheit
(CPU) 20, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 21,
einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 22 und eine Massenspeicher
einrichtung 23, die sämtlich mit einem Bussystem 28 gekop
pelt sind. Das Bussystem 28 steht stellvertretend für eine
Mehrzahl physikalischer Busse, die miteinander durch geeig
nete Brücken, Steuereinrichtungen und/oder Adapter gekoppelt
sind. Darüber hinaus ist mit dem Bussystem 28 eine Anzeige
einrichtung (einschließlich geeigneter Anzeigesteuereinrich
tungen) 24 gekoppelt, welche eine Kathodenstrahlröhre (CRT),
Flüssigkristallanzeige (LCD) oder dergleichen sein kann;
ferner eine Tastatur 25, eine Zeigereinrichtung 26, wie bei
spielsweise eine Maus, ein Trackball, ein Touchpad oder der
gleichen, eine Datenkommunikationseinrichtung 27 und ein
Drucker 29. Die Datenkommunikationseinrichtung 27 kann von
dem Verarbeitungssystem 18 verwendet werden, um mit den
Detektoren 10 und/oder anderen Computersystemen oder Kompo
nenten zu kommunizieren, und kann beispielsweise ein einfa
cher Sendeempfänger, ein Netzwerkadapter, ein Modem oder
irgendeine andere Datenkommunikationseinrichtung sein. Die
Anzeigeeinrichtung 24 und der Drucker 29 können verwendet
werden, um von dem Verarbeitungssystem 18 rekonstruierte
Tomographiebilder anzuzeigen bzw. zu drucken.
Man beachte, daß die Zufälligkeiten-Korrekturtechnik
zumindest zum Teil in Form von Software realisiert sein
kann, d. h. die Technik kann zumindest zum Teil in einem Com
putersystem, wie beispielsweise dem Verarbeitungssystem 18,
in Abhängigkeit davon ausgeführt werden, daß dessen CPU
Sequenzen von in dem Speicher enthaltenen Befehlen ausführt.
Die Befehle können aus dem RAM, ROM, einer Massenspeicher
einrichtung oder einer Kombination dieser Einrichtungen
heraus ausgeführt werden. Bei bestimmten Ausführungsbei
spielen kann statt dessen oder in Kombination damit eine
fest verdrahtete Schaltung verwendet werden.
Fig. 3 veranschaulicht die Koinzidenzerfassungsschal
tung des Gammakamerasystems, welche es dem System ermög
licht, Koinzidenzereignisse zu erfassen. Wie gezeigt ist,
gibt jeder der Detektoren 10 in Erwiderung jedes erfaßten
Szintillationsereignisses Trigger-Impulse über Einzel-
Trigger-Signale ST aus. Die Einzel-Trigger-Signale ST von
jedem Detektor werden an einen Eingang der Koinzidenzerfas
sungsschaltung (CDC) 36 angelegt, welche ein Koinzidenz-
Trigger-Signal CT an jeden der Detektoren 10 ausgibt. Die
CDC 36 kann ein einfaches UND-Gatter 37 sein, wie es in
Fig. 3 gezeigt ist. Wenn sich das System im Koinzidenzmodus
befindet, antwortet jeder der Detektoren 10 auf das Anlegen
des Koinzidenz-Trigger-Signals CT, indem er die Position und
Energie des zugehörigen Szintillationsereignisses regi
striert. Wenn sich das System im Einzelphotonenmodus befin
det, registriert jeder der Detektoren 10 die Positions- und
Energiedaten in Abhängigkeit von dem Anlegen seines Einzel-
Trigger-Signals ST; das Koinzidenz-Trigger-Signal CT wird
nicht verwendet. Die Positionsdaten (d. h. x, y-Koordinaten)
und Energiedaten für registrierte Ereignisse werden von
jedem der Detektoren 10 an das Verarbeitungssystem 18 über
DATA-Signale zur Verfügung gestellt. Das Verarbeitungssystem
18 steuert bestimmte Funktionen der Detektoren 10 unter Ver
wendung verschiedener Steuersignale (CTRL). Die CTRL-Signale
können Taktsignale zum Steuern der Datenübertragungen, Pro
grammiersignale zum Programmieren verschiedener Verzögerun
gen, zum Auswählen des Bildgebungsmodus (PET oder SPECT)
oder von anderen Funktionen und andere Signale umfassen,
deren Einzelheiten nicht Gegenstand der vorliegenden Erfin
dung sind.
Fig. 4A veranschaulicht die inneren Komponenten eines
der Detektoren 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die
Detektoren 10 können für die Zwecke der vorliegenden Erfin
dung als identisch angesehen werden. Der Detektor 10 enthält
einen Szintillationskristall 40, wie beispielsweise einen
NaJ(Tl)-Kristall, welcher optisch mit einer Anzahl von PMTs
42 gekoppelt ist. Die Ausgangssignale der PMTs 42 werden an
die Signalaufbereitungsschaltung 43 angelegt. Die Signalauf
bereitungsschaltung 43 stellt eine Verstärkung und Normie
rung der PMT-Ausgangssignale und ggf. andere Arten der
Signalaufbereitung zur Verfügung. Die Signalaufbereitungs
schaltung 23 gibt für jedes PMT-Ausgangssignal ein separates
verstärktes Signal an sowohl ein Summiernetzwerk 44 als auch
eine Analog-zu-Digital(A/B)-Schaltung 45 aus. Die A/D-Schal
tung 45 konvertiert die verstärkten PMT-Ausgangssignale in
die Digitalwerte, welche als Kanalsignale CHi an die Inte
grierschaltung 47 geliefert werden (i = 1, 2, . . ., N, wobei
N die Anzahl der PMTs in den Detektoren ist).
Grundsätzlich integriert die Integrierschaltung 47
Ereignisimpulse in Kanalsignale CH1, um integrierte Energie
werte (E) zu erzeugen, welche der Positionierschaltung 46
zur Verfügung gestellt werden. Die Integrierschaltung 47
erzeugt darüber hinaus ein Digital-Trigger-GVort(DTW)-Signal,
welches ebenfalls der Positionierschaltung 46 zur Verfügung
gestellt wird. Darüber hinaus korrigiert die Integrierschal
tung 47 ein Vor-Impuls-Auftürmen (pre-pulse pile-up) und
führt eine Impulsanhangsextrapolation (pulse tail extrapola
tion) durch. Die Integrierschaltung 46 kann zumindest zum
Teil durch Integrationssteuersignale CTRLIC aus dem Verar
beitungssystem 18, welche eine Untermenge der o. g. CTRL-
Signale sind, gesteuert werden.
Die Positionierschaltung 46 berechnet die Posi
tions(x, y)-Koordinaten, die den Szintillationsereignissen
zugeordnet sind. In Erwiderung des Anlegens des Koinzidenz-
Triggers (CT) aus der CDC 36 registriert die Positionier
schaltung 46 die Positions- und Energie(E)-Daten für ein
zugehöriges Szintillationsereignis und stellt die Daten dem
Verarbeitungssystem 18 über die DATA-Signale zur Verfügung.
Die Positionierschaltung 46 kann zumindest zum Teil durch
Positionssteuersignal CTRLP aus dem Verarbeitungssystem 18,
welche eine Untermenge der CTRL-Signale sind, gesteuert wer
den.
Die Abbildungsoberfläche jedes der Detektoren 10 ist in
eine Anzahl von Zeitgabezonen unterteilt. Jede Zeitgabezone
(timing zone) umfaßt eine Untermenge des Arrays von PMTs 42.
Fig. 5 veranschaulicht die Abbildungsoberfläche eines
Detektors 10 sowie ein Beispiel, wie die Abbildungsober
fläche in Zeitgabezonen unterteilt sein kann. Eine Zeitgabe
zone 56 ist aus Gründen der Veranschaulichung schattiert.
Man beachte, daß viele Variationen der Anzahl und der Form
der Zeitgabezonen für die Zwecke der vorliegenden Erfindung
möglich sind. D. h. die vorliegende Erfindung ist nicht auf
spezielle Anzahlen, Formen und Anordnungen von Zonen einge
schränkt.
Gemäß Fig. 4A empfängt somit das Summiernetzwerk 44 die
verstärkten Ausgangssignale der einzelnen PMTs aus der
Signalaufbereitungsschaltung 43 und summiert die verstärkten
Ausgangssignale, um jeweils ein Ausgangssignal ZONEj für
jede Zeitgabezone (j = 1, 2, . . ., M, wobei M die Anzahl der
Zeitgabezonen des Detektors ist) zu erzeugen. Das Summier
netzwerk 44 stellt dann jedes Zonenausgangssignal ZONEj der
Zeitgabeschaltung 50 zur Verfügung. Die Zeitgabeschaltung 50
legt eine Signalpegelschwellenwertfunktion an die Zonenaus
gangssignale ZONEj an und erzeugt für diejenigen Zonenaus
gangssignale ZONEj, die den Schwellenwertpegel überschrei
ten, Impulse des Einzelereignis-Trigger-Signals ST. Die
Zeitgabeschaltung 50 erzeugt darüber hinaus ein Zonen-
Trigger-Funktion(ZTF)-Signal in Erwiderung jedes Szintilla
tionsereignisses, welches den Schwellenwertpegel überschrei
tet, welches der Integrierschaltung 47 zur Verfügung
gestellt wird. Das ZTF-Signal ist ein digitaler Mehr-Bit-
Wert mit jeweils einem Bit für jeden PMT in dem Detektor.
Der Zustand jedes ZTF-Bits zeigt zu jedem gegebenen Zeit
punkt an, ob der zugehörige PMT von dem jüngst erfaßten
Szintillationsereignis betroffen ist. Man beachte, daß die
Zeitgabeschaltung 50 zumindest zum Teil durch Zeitgabe
steuersignale CTRLT aus dem Verarbeitungssystem 18, welche
eine Untermenge der CTRL-Signale darstellen, gesteuert wer
den kann.
Fig. 4B veranschaulicht die Zeitgabeschaltung 50
detaillierter. Die Zeitgabeschaltung 50 enthält eine Reihe
von Konstantbruchteil-Diskriminatoren (CFDs; constant
fraction discriminators) 48 mit jeweils einem CFD 48 für
jede Zeitgabezone. Jedes der Zonenausgangssignale ZONEi ist
als Eingangssignal an einen zugehörigen CFD 48 gekoppelt.
Die CFDs 48 liefern jeweils eine amplitudenunabhängige
Triggerung, um die engen Zeitgabetoleranzen aufrechtzuer
halten. Die Details der CFDs sind für die vorliegende Erfin
dung nicht wesentlich. Jeder CFD 48 stellt ein Ausgangs
signal an ein ODER-Gatter 52 zur Verfügung. Das Ausgangs
signal des ODER-Gatters 52 ist das Trigger-Signal ST aus dem
Detektor 10, welches an die CDC 36 (Fig. 3) angelegt wird.
Jeder CFD 48 gibt darüber hinaus ein Signal 51 an ein ZTW-
Register 49 aus; jedes derartige Signal 51 bestimmt den
Zustand des zugehörigen Bits des ZTW-Registers 49. So ent
hält das ZTGV-Register 53 jeweils ein Bit für jede Zeitgabe
zone und ein zusätzliches Bit, welches im folgenden erläu
tert wird. Der Zustand des ZTW-Werts identifiziert die
jeweiligen Zonen, die während jedes Zeitgabezyklus auf ein
Szintillationsereignis antworteten. Der ausgegebene ZTW-Wert
des ZTW-Registers 53 wird an den ZTW-Decodierer 54 angelegt.
Der ZTW-Decodierer 54 bildet den ZTW-Wert auf einzelne PMTs
ab; d. h., der ZTW-Decodierer 54 bestimmt, welche PMT-Kanäle
durch jeden ZTW-Wert repräsentiert sind. Die Abbildungsfunk
tion basiert auf der Kenntnis darüber, welche PMTs in jeder
Zeitgabezone enthalten sind, und der gut bekannten Lichtaus
breitungsfunktion (LSF; light spread function). Das Aus
gangssignal des ZTW-Decodierers 54 ist das Signal ZTF, wel
ches jeweils ein Bit für jeden PMT-Kanal und ein dem pro
grammierbaren Impulsgenerator 55 zugeordnetes Bit enthält.
Das Signal ZTF wird der Integrierschaltung 47 (Fig. 4A) wie
oben angegeben zur Verfügung gestellt.
Wie oben gesagt, umfaßt die Zufälligkeiten-Korrektur
technik das Korrigieren von Zufälligkeiten durch Erzeugen
eines Einzelereignis-Bildes für jeden Detektor. Die CDC 36
erzeugt das Koinzidenz-Trigger-Signal CT nur in Abhängigkeit
vom gleichzeitigen Anlegen der Einzelereignis-Trigger-
Signale ST von beiden Detektoren. Jedoch ermöglicht der Ein
schluß des programmierbaren künstlichen Trigger-Impuls-Gene
rators 55 in die Zeitgabeschaltung 50 jedes Detektors es
jedem Detektor, Einzel-Ereignisse während der Koinzidenz-
Bildgebung zu registrieren, um ein Einzelereignis-Bild für
jeden Detektor erzeugen zu können. Das Ausgangssignal des
Impulsgenerators 55 wird an einen Eingang des ODER-Gatters
52 angelegt. Darüber hinaus wird das Ausgangssignal des
Impulsgenerators 55 verwendet, um den Zustand des Bits
ZTW[M + 1] des ZTW-Registers 53 zu bestimmen.
Bestimmte künstliche Trigger-Impulse, die von dem
Impulsgenerator 55 erzeugt werden, werden mit ereignis
basierten Trigger-Impulsen des anderen Detektors zusammen
fallen (koinzidieren). Diese künstlichen Trigger-Impulse
ermöglichen es der CDC 36, einen Koinzidenz-Trigger CT in
Erwiderung der ereignis-basierten Trigger-Impulse zu erzeu
gen, welche anderenfalls ignoriert würden, wenn sich das
Bildgebungssystem in dem Koinzidenzmodus befindet.
Der Zustand des Bits ZTW[M + 1] wird verwendet, um Zeitga
bezyklen anzuzeigen, in welchen ein künstlicher Trigger-
Impuls durch den Impulsgenerator 55 erzeugt wurde. Dieses
Bit wird von dem ZTW-Dekodierer 54 dekodiert, und die Infor
mationen werden in dem ZTF-Signal zu der Integrierschaltung
47 weitergeleitet. Die Integrierschaltung 47 interpretiert
das ZTF-Signal und weist, wie oben angemerkt, einen vorgege
benen Energiewert den den künstlichen Trigger-Impulsen zuge
ordneten Daten zu.
Es wird weiterhin auf Fig. 4B Bezug genommen. Der
Impulsgenerator 55 empfängt ein Eingangssignal CTRLT-PG aus
dem Verarbeitungssystem 18, um die Rate (Frequenz) und/oder
die Impulsbreite der künstlichen Trigger-Impulse zu program
mieren. Das Signal CTRLT-PG kann eine Untermenge der CTRLT-
Signale sein. Der Impulsgenerator 55 kann ein einfacher lad
barer Binärzähler sein. Die Impulsrate oder -breite kann
ausgewählt werden, um die Operation angesichts der aktuell
gemessenen Einzelereignisrate zu einem gegebenen Zeitpunkt
während der Datenerfassung zu optimieren. Wenn es beispiels
weise gewünscht wird, eine konstante Anzahl von Zählungen in
dem Zufälligkeiten-Bild aufrechtzuerhalten, könnte eine
höhere gemessene Einzelereignisrate eine geringere Rate der
künstlichen Impulse rechtfertigen. Die tatsächlich program
mierten Raten und/oder Impulsbreiten können auf der Grund
lage empirischer Daten bestimmt werden. Jeder Detektor 10
enthält einen (nicht gezeigten) Ratenmesser zum Messen der
Einzelereignisrate in Abhängigkeit von den künstlichen
Trigger-Impulsen. Man beachte, daß die Einzelereignisrate,
die als Ergebnis der künstlichen Trigger-Impulse gemessen
wird, proportional der wahren Einzelereignisrate ist.
Es ist somit klar, daß ein Vorteil der oben beschriebe
nen Zufälligkeiten-Korrekturtechnik darin besteht, daß Ein
zelereignisdaten für Zufälligkeiten-Korrekturen gleichzeitig
mit der Gewinnung von Koinzidenzdaten gewonnen werden kön
nen. Folglich gibt es bei einem Dual-Modus-PET/SPECT-System
keine Notwendigkeit, zwischen dem Koinzidenzmodus und dem
Einzelphotonenmodus umzuschalten, was zeitraubend sein kann.
Außerdem gibt es keine Notwendigkeit, eine wachsende
Hochleistungs-Hardware zur Verfügung zu stellen, um die
höheren Zählraten aufzunehmen. Darüber hinaus repräsentieren
die gewonnenen Einzelereignisdaten die räumliche Abhängig
keit der Zufälligkeiten.
Fig. 6 veranschaulicht eine Routine zum Erzeugen von
Zufälligkeitendaten (Daten zufälliger Koinzidenzen) auf der
Grundlage künstlicher Trigger-Impulse und zum Korrigieren
der Koinzidenzdaten auf der Grundlage der Zufälligkeiten
daten. Der Impulsgenerator 55 in jedem Detektor wird anfäng
lich mit einer periodischen Rate und/oder Impulsbreite pro
grammiert, welche anfänglich Standardwerte sein können, oder
welche auf der gemessenen Einzelereignisrate basieren kön
nen, wie es oben erwähnt wurde. Die Bildgabesitzung beginnt
durch Initiieren der Erzeugung künstlicher Trigger-Impulse
bei 601. Als nächstes werden die Koinzidenzdaten bei 602A in
Abhängigkeit von ereignis-basierten Trigger-Impulsen gleich
zeitig mit der Gewinnung von Einzelereignisdaten bei 602B in
Abhängigkeit von künstlichen Trigger-Impulsen gewonnen.
Nachdem ein vollständiger Satz von Daten gewonnen worden
ist, werden die Zufälligkeitendaten auf der Grundlage der
Einzelereignisdaten bei 603 erzeugt. Die Zufälligkeitendaten
können in Form eines Bildes oder eines Sinogramms vorliegen.
Bei 604 werden die Zufälligkeitendaten dann verwendet, um
die zugehörigen Koinzidenzdaten bezüglich der zufälligen
Koinzidenzen zu korrigieren, und bei 605 werden die Koinzi
denzbilder auf der Grundlage der korrigierten Koinzidenz
daten erzeugt.
Fig. 7 veranschaulicht eine Routine, die bei dem Verar
beitungssystem 18 implementiert werden kann, um zwischen den
künstlichen Trigger-Impulsen entsprechenden Daten und tat
sächlichen Ereignisdaten (d. h. Daten, die aus wirklichen
Koinzidenzpaaren resultieren) zu unterscheiden. Bei 701 emp
fängt das Verarbeitungssystem 18 Positions(x-y)- und Ener
giedaten aus einem gegebenen Detektor, die aus einer Koinzi
denz resultieren. Die Koinzidenz kann auf einem Paar tat
sächlicher Szintillationsereignisse oder auf nur einem Szin
tillationsereignis, das mit einem künstlichen Trigger-Impuls
gepaart ist, basieren. Somit wird bei 702 bestimmt, ob der
in den empfangenen Daten kodierte Energiepegel der oben
erwähnte vorgegebene Energiepegel ist. Wenn dies der Fall
ist, entsprechen die Daten einem künstlichen Trigger-Impuls.
Dementsprechend werden bei 703 derartige Daten verworfen und
die zugehörigen Daten aus dem entgegengesetzten Detektor
werden in ein Einzelereignis-Bild für diesen Detektor aufge
zeichnet. Wenn der Energiepegel in den empfangenen Daten
nicht der vorgegebene Energiepegel bei 702 ist, dann werden
bei 705 die Daten normal als Koinzidenzdaten verarbeitet.
Nach 703 wiederholt sich die Routine beginnend mit 701, wenn
es zusätzliche zu verarbeitende Daten aus den Detektoren
gibt (704); andernfalls endet die Routine.
Wenn die von dem Verarbeitungssystem 18 aus den Detekto
ren empfangenen Daten weder einem Spektrum zugeordnet
(rebinned) werden, so werden einige Teile dieser Daten auf
künstlichen Trigger-Impulsen basieren. Die räumliche Dichte
dieser Ereignisse ist direkt von der Einzelereignisrate für
jeden Detektor abhängig. Insbesondere kann die Koinzidenz
rate, die als Ergebnis der künstlichen Trigger-Impulse
gemessen wurde, als Funktion der realen Einzelereignisrate
und der Einzelereignisrate, die als Ergebnis der künstlichen
Trigger-Impulse gemessen wurde, gemäß der Gleichung darge
stellt werden:
Cart(Detektor x, y) = Sreal (Detektor, x, y) . Sart . 2τ,
wobei Cart die gemessene Koinzidenzrate ist, Sreal die
tatsächliche Einzelereignisrate ist, Sart die Rate der künst
lichen Trigger-Impulse ist und 2τ die Dauer des Koinzidenz
zeitfensters ist, welches dem Doppelten der Dauer eines
durch ein gegebenes Ereignis verursachten Trigger-Impulses
entspricht. Da Cart gemessen wird, und da Sart und 2τ bekannt
sind, kann die obige Gleichung nach Sreal aufgelöst werden.
Die räumliche Verteilung der Einzel-Ereignisse über jedem
Detektor kann berechnet und derart kombiniert werden, daß
sie ein Zufälligkeiten-Sinogramm bildet, wie jetzt unter
Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschrieben wird.
Bei 801 wird ein Einzelereignis-Bild für jeden Detektor
erzeugt. Bei 802 löst das Verarbeitungssystem 18 für jede
Zeitgabezone jedes Detektors auf der Grundlage der Werte
Cart, Sart und 2τ nach dem Wert Sreal auf, wie es in der obigen
Gleichung angegeben ist. Als nächstes werden bei 803 die
Sreal-Werte für sämtliche Zonen in ein Zufälligkeiten-Sino
gramm auf eine Weise eingeordnet (rebinned), welche unten
beschrieben wird. Bei 804 wird das Zufälligkeiten-Sinogramm
von dem Koinzidenz-Sinogramm subtrahiert, und bei 805 wird,
sofern dies gewünscht wird, das Koinzidenz-Sinogramm hin
sichtlich der Totzeit korrigiert. Es kann eine herkömmliche
Totzeit-Korrekturtechnik verwendet werden. Bei 806 wird das
korrigierte Koinzidenz-Sinogramm verwendet, um Koinzidenz-
Bilder zu rekonstruieren.
Im folgenden wird ein Prozeß zum Erzeugen eines Zufäl
ligkeiten-Bildes aus den gewonnenen Einzelereignisdaten
beschrieben. Grundsätzlich können die zufälligen Koinziden
zen R gemäß der Gleichung R = S1.S2.2τ berechnet werden,
wobei S1 die (tatsächliche) Einzelereignisrate aus einem
Detektor darstellt, S2 die (tatsächliche) Einzelereignisrate
aus dem anderen Detektor darstellt und 2τ die Dauer des
Koinzidenzzeitfensters repräsentiert. Wie oben angemerkt,
ist jeder Detektor 10 in mehrere Zeitgabezonen unterteilt,
von denen jede mehrere PMTs und/oder Teile davon enthalten
kann. Jeder Zone ist eine Einzelereignisrate zugeordnet, die
eine Untermenge der gesamten Einzelereignisrate (S1 oder S2)
für den Detektor ist. Beispielsweise kann gemäß Fig. 9 die
Gesamteinzelereignisrate S1 für einen der Detektoren 10A
ausgedrückt werden als S1 = S11 + S12 + S13 + . . . + S1M. In ähnlicher
Weise kann die Gesamteinzelereignisrate S2 für den anderen
Detektor 10B ausgedrückt werden als S2 = S21 + S22 + S23 + . . . + S2M.
Folglich können die gesamten zufälligen Koinzidenzen R aus
gedrückt werden als:
R = (S11 + S12 + . . . + S1M).(S21 + S22 + . . . + S2M).2τ
= (S11.S21 + S11.S22 + . . . + S1M-S2M).2τ
= R1 + R2 + . . . + R(M.M)
= (S11.S21 + S11.S22 + . . . + S1M-S2M).2τ
= R1 + R2 + . . . + R(M.M)
wobei Rk(K = 1, 2, . . .,(M.M)) die Zufälligkeiten (zufälligen
Koinzidenzen) sind, die durch irgendein Paar von Zonen
erfaßt worden sind, das aus einer Zone eines Detektors und
einer Zone des anderen Detektors besteht. So repräsentiert
die obige Gleichung das Konzept, das die globalen Zufällig
keiten einfach die Summe sämtlicher Zufälligkeiten sind, die
von jedem Paar von Zonen der beiden Detektoren beigetragen
werden.
Durch Anwendung des obigen Konzepts kann ein Zufällig
keiten-Abbild gewonnen werden, welches verwendet werden
kann, um die Zufälligkeiten aus dem Koinzidenzabbild zu sub
trahieren. Fig. 9 veranschaulicht, wie die Einzelereignis
ratendaten in ein Einzelereignis-Sinogramm eingeordnet
(rebinned) werden. Wie oben angemerkt, wird jeder der Detek
toren in n Zonen unterteilt, insbesondere wird der Detektor
10A in die Zonen S11, S12, . . .S1M, und der Detektor 10B in
die Zonen S21, S22, . . . S2M unterteilt. Die von jedem Detektor
erfaßten Zählungen werden in ein Zufälligkeiten-Sinogramm 60
umgerechnet (rebinned). Für jeden Detektorwinkel um die z-
Achse herum erscheinen die eingeordneten (rebinned) Daten
als Rhombus in dem Zufälligkeiten-Sinogramm. Das endgültige
Zufälligkeiten-Sinogramm ist eine Summe sämtlicher Einzel
sinogramme für jede axiale Position und wird verwendet, um
das Zufälligkeiten-Abbild zu erzeugen. Die Einzel-Scheiben-
Rebinning-Technik kann in der axialen Richtung verwendet
werden. Das Zufälligkeitenabbild wird dann von dem Koinzi
denzbild subtrahiert.
Claims (33)
1. Verfahren zum Gewinnen eines Maßes der zufälligen
Koinzidenzen bei einem Bildgebungssystem mit einem Strah
lungsdetektor, wobei:
der Strahlungsdetektor verwendet wird, um Koinzidenz daten zu gewinnen, die einem Objekt zugeordnet sind;
eine Mehrzahl künstlicher Trigger-Signale erzeugt wird; und
die Mehrzahl künstlicher Trigger-Signale verwendet wird, um ein den Koinzidenzdaten zugeordnetes Maß der zufälligen Koinzidenzen zu gewinnen.
der Strahlungsdetektor verwendet wird, um Koinzidenz daten zu gewinnen, die einem Objekt zugeordnet sind;
eine Mehrzahl künstlicher Trigger-Signale erzeugt wird; und
die Mehrzahl künstlicher Trigger-Signale verwendet wird, um ein den Koinzidenzdaten zugeordnetes Maß der zufälligen Koinzidenzen zu gewinnen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mehrzahl künstlicher Trigger-Impulse in einen Strom
tatsächlicher Trigger-Impulse eingebracht wird, wobei nur
die tatsächlichen Trigger-Impulse auf strahlungsinduzierten
Ereignissen basieren.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die künstlichen Trigger-Impulse bei einer ausgewählten
Rate erzeugt werden, wobei die ausgewählte Rate auf der
Grundlage einer dem Detektor zugeordneten aktuellen Einzel
ereignisrate eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Impulsbreite für die künstlichen Trigger-
Impulse auf der Grundlage einer dem Detektor zugeordneten
aktuellen Einzelereignisrate eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mehrzahl künstlicher Trigger-Impulse
verwendet wird, um ein Einzelereignis-Bild zu gewinnen, und
daß das Einzelereignis-Bild verwendet wird, um das Maß der
zufälligen Koinzidenzen zu bestimmen.
6. Verfahren zum Verwenden eines Gammakamerasystems zum
Erzeugen eines Bildes eines Objekts, bei dem die zufälligen
Koinzidenzen korrigiert werden, wobei:
eine Mehrzahl ereignis-basierter Trigger-Impulse in Abhähgigkeit von dem Objekt zugeordneten Szintillations ereignissen erzeugt wird;
eine Mehrzahl künstlicher Trigger-Impulse erzeugt wird;
auf den ereignis-basierten Trigger-Impulsen basierende Koinzidenzdaten des Objekts gewonnen werden;
auf den künstlichen Trigger-Impulsen basierende, zufäl lige Koinzidenzen repräsentierende Zufälligkeiten-Daten gewonnen werden;
die Zufälligkeiten-Daten verwendet werden, um die Koin zidenzdaten zu korrigieren; und
ein Bild des Objekts auf der Grundlage der korrigierten Koinzidenzdaten erzeugt wird.
eine Mehrzahl ereignis-basierter Trigger-Impulse in Abhähgigkeit von dem Objekt zugeordneten Szintillations ereignissen erzeugt wird;
eine Mehrzahl künstlicher Trigger-Impulse erzeugt wird;
auf den ereignis-basierten Trigger-Impulsen basierende Koinzidenzdaten des Objekts gewonnen werden;
auf den künstlichen Trigger-Impulsen basierende, zufäl lige Koinzidenzen repräsentierende Zufälligkeiten-Daten gewonnen werden;
die Zufälligkeiten-Daten verwendet werden, um die Koin zidenzdaten zu korrigieren; und
ein Bild des Objekts auf der Grundlage der korrigierten Koinzidenzdaten erzeugt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die künstlichen Trigger-Impulse bei einer ausgewählten
Rate erzeugt werden, die auf einer aktuellen gemessenen Ein
zelereignisrate basiert.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Impulsbreite der künstlichen Trigger-
Impulse auf der Grundlage einer aktuellen gemessenen Ein
zelereignisrate ausgewählt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der künstlichen Trigger-
Impulse verwendet wird, um ein dem Objekt zugeordnetes Ein
zelereignis-Bild zu gewinnen, und daß das Einzelereignis-
Bild verwendet wird, um die Koinzidenzdaten zu korrigieren.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gammakamerasystem ein Paar
Gammastrahlungsdetektoren aufweist, und wobei jeweils eine
Mehrzahl von ereignis-basierten Trigger-Impulsen unabhängig
für jeden der Detektoren erzeugt wird, und wobei jeweils
eine Mehrzahl von künstlichen Trigger-Impulsen unabhängig
für jeden der Detektoren erzeugt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die künstlichen Trigger-Impulse mit den ereignisbasier
ten Trigger-Impulsen kombiniert werden, um einen einzigen
Impulsstrom für jeden der Detektoren zu erzeugen, und daß
ein Koinzidenz-Trigger in Erwiderung jedes der Mehrzahl von
koinzidenten Paaren von Trigger-Impulsen erzeugt wird, wobei
jedes koinzidente Paar von Trigger-Impulsen jeweils einen
Trigger-Impuls aus den beiden Impulsströmen des Paars von
Detektoren umfaßt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein vorgegebener Energiepegel jedem koinziden
ten Paar, das auf einem künstlichen Trigger-Signal basiert,
zugeordnet wird.
13. Verfahren zum Korrigieren zufälliger Koinzidenzen
bei einem medizinischen Bildgebungssystem, wobei das medizi
nische Bildgebungssystem ein Paar von Detektoren aufweist,
wobei jeder der Detektoren dem Erfassen von einem abzubil
denden Objekt zugeordneten Szintillationsereignissen dient,
wobei:
jeder der Detektoren verwendet wird, um einen Trigger- Impuls in Erwiderung jedes von dem Detektor erfaßten Szin tillationsereignisses zu erzeugen, um eine Mehrzahl von ereignis basierten Trigger-Impulsen zu erzeugen;
jeder der Detektoren verwendet wird, um eine Mehrzahl von künstlichen Trigger-Impulsen bei einer ausgewählten Rate zu erzeugen; und
die künstlichen Trigger-Impulse mit den ereignis-basier ten Trigger-Impulsen kombiniert werden, um einen Impulsstrom für jeden der Detektoren zu erzeugen;
ein Koinzidenz-Trigger in Erwiderung jedes einer Mehr zahl von koinzidenten Paaren von Trigger-Impulsen erzeugt wird, wobei jedes koinzidente Paar von Trigger-Impulsen jeweils einen Trigger-Impuls aus dem Impulsstrom jedes der Detektoren umfaßt, wobei das koinzidente Paar von Trigger- Impulsen wahre Koinzidenzen, ereignis-basierte zufällige Koinzidenzen und künstliche zufällige Koinzidenzen repräsen tieren kann, wobei jede künstliche zufällige Koinzidenz ein Einzel-Ereignis repräsentiert, das einem der künstlichen Trigger-Impulse zugeordnet ist;
jeder der Detektoren veranlaßt wird, ein Ereignis in Erwiderung jedes Koinzidenz-Triggers zu registrieren;
diejenigen der Koinzidenz-Trigger identifiziert werden, welche künstlichen zufälligen Koinzidenzen entsprechen;
für jeden identifizierten Koinzidenz-Trigger, welcher einer künstlichen zufälligen Koinzidenz entspricht, ein Ein zelereignis-Bild für einen der Detektoren auf der Grundlage eines registrierten Einzel-Ereignisses, das der indentifi zierten künstlichen zufälligen Koinzidenz zugeordnet ist, aktualisiert wird, um ein Einzelereignis-Bild für jeden der Detektoren zu erzeugen;
ein Zufälligkeiten-Bild auf der Grundlage der Einzel ereignis-Bilder für die Detektoren erzeugt wird;
ein Koinzidenz-Bild des Objekts gebildet wird; und
das Zufälligkeiten-Bild verwendet wird, um das Koinzi denz-Bild bezüglich zufälliger Koinzidenzen zu korrigieren.
jeder der Detektoren verwendet wird, um einen Trigger- Impuls in Erwiderung jedes von dem Detektor erfaßten Szin tillationsereignisses zu erzeugen, um eine Mehrzahl von ereignis basierten Trigger-Impulsen zu erzeugen;
jeder der Detektoren verwendet wird, um eine Mehrzahl von künstlichen Trigger-Impulsen bei einer ausgewählten Rate zu erzeugen; und
die künstlichen Trigger-Impulse mit den ereignis-basier ten Trigger-Impulsen kombiniert werden, um einen Impulsstrom für jeden der Detektoren zu erzeugen;
ein Koinzidenz-Trigger in Erwiderung jedes einer Mehr zahl von koinzidenten Paaren von Trigger-Impulsen erzeugt wird, wobei jedes koinzidente Paar von Trigger-Impulsen jeweils einen Trigger-Impuls aus dem Impulsstrom jedes der Detektoren umfaßt, wobei das koinzidente Paar von Trigger- Impulsen wahre Koinzidenzen, ereignis-basierte zufällige Koinzidenzen und künstliche zufällige Koinzidenzen repräsen tieren kann, wobei jede künstliche zufällige Koinzidenz ein Einzel-Ereignis repräsentiert, das einem der künstlichen Trigger-Impulse zugeordnet ist;
jeder der Detektoren veranlaßt wird, ein Ereignis in Erwiderung jedes Koinzidenz-Triggers zu registrieren;
diejenigen der Koinzidenz-Trigger identifiziert werden, welche künstlichen zufälligen Koinzidenzen entsprechen;
für jeden identifizierten Koinzidenz-Trigger, welcher einer künstlichen zufälligen Koinzidenz entspricht, ein Ein zelereignis-Bild für einen der Detektoren auf der Grundlage eines registrierten Einzel-Ereignisses, das der indentifi zierten künstlichen zufälligen Koinzidenz zugeordnet ist, aktualisiert wird, um ein Einzelereignis-Bild für jeden der Detektoren zu erzeugen;
ein Zufälligkeiten-Bild auf der Grundlage der Einzel ereignis-Bilder für die Detektoren erzeugt wird;
ein Koinzidenz-Bild des Objekts gebildet wird; und
das Zufälligkeiten-Bild verwendet wird, um das Koinzi denz-Bild bezüglich zufälliger Koinzidenzen zu korrigieren.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rate, bei welcher die künstlichen Trigger-Impulse
für einen der Detektoren erzeugt werden, auf der Grundlage
einer aktuellen Einzelereignisrate des einen der Detektoren
eingestellt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Impulsbreite für die künstlichen Trigger-
Impulse auf der Grundlage einer aktuellen Einzelereignis-
Rate eines der Detektoren ausgewählt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß beim Identifizieren des Koinzi
denz-Triggers, der künstlichen zufälligen Koinzidenzen ent
spricht,
für jeden Koinzidenz-Trigger; der einer künstlichen zufälligen Koinzidenz entspricht, ein vorgegebener Energie pegel einem Einzel-Ereignis, das dem Koinzidenz-Trigger ent spricht, zugeordnet wird; und
Einzel-Ereignisse, die künstlichen Koinzidenzen zugeord net sind, von Einzel-Ereignissen, die wahren Koinzidenzen oder ereignis-basierten zufälligen Koinzidenzen zugeordnet sind, auf der Grundlage der den Einzel-Ereignissen zugeord neten Energiepegel unterschieden werden.
für jeden Koinzidenz-Trigger; der einer künstlichen zufälligen Koinzidenz entspricht, ein vorgegebener Energie pegel einem Einzel-Ereignis, das dem Koinzidenz-Trigger ent spricht, zugeordnet wird; und
Einzel-Ereignisse, die künstlichen Koinzidenzen zugeord net sind, von Einzel-Ereignissen, die wahren Koinzidenzen oder ereignis-basierten zufälligen Koinzidenzen zugeordnet sind, auf der Grundlage der den Einzel-Ereignissen zugeord neten Energiepegel unterschieden werden.
17. Gammakamera-Bildgebungssystem, aufweisend:
Einrichtungen zum Erzeugen einer Mehrzahl von ereignis basierten Trigger-Signalen in Erwiderung von Szintillations ereignissen, die einem Objekt zugeordnet sind;
Einrichtungen zum Erzeugen einer Mehrzahl von künst lichen Trigger-Signalen;
Einrichtungen zum Erfassen von Koinzidenzdaten des Objekts auf der Grundlage der ereignis-basierten Trigger- Signale;
Einrichtungen zum Erfassen von Zufälligkeits-Daten, die zufällige Koinzidenzen repräsentieren, auf der Grundlage der künstlichen Trigger-Signale;
Einrichtungen zum Verwenden der Zufälligkeits-Daten zum Korrigieren der Koinzidenzdaten; und
Einrichtungen zum Erzeugen des Bildes des Objekts auf der Grundlage der korrigierten Koinzidenzdaten.
Einrichtungen zum Erzeugen einer Mehrzahl von ereignis basierten Trigger-Signalen in Erwiderung von Szintillations ereignissen, die einem Objekt zugeordnet sind;
Einrichtungen zum Erzeugen einer Mehrzahl von künst lichen Trigger-Signalen;
Einrichtungen zum Erfassen von Koinzidenzdaten des Objekts auf der Grundlage der ereignis-basierten Trigger- Signale;
Einrichtungen zum Erfassen von Zufälligkeits-Daten, die zufällige Koinzidenzen repräsentieren, auf der Grundlage der künstlichen Trigger-Signale;
Einrichtungen zum Verwenden der Zufälligkeits-Daten zum Korrigieren der Koinzidenzdaten; und
Einrichtungen zum Erzeugen des Bildes des Objekts auf der Grundlage der korrigierten Koinzidenzdaten.
18. Gammakamera-System nach Anspruch 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einrichtungen zum Erzeugen der künstlichen
Trigger-Impulse die künstlichen Trigger-Impulse bei einer
ausgewählten Rate erzeugen, wobei das Gammakamera-System
ferner Einrichtungen zum Auswählen der Rate auf der Grund
lage einer gerade gemessenen Einzelereignisrate aufweist.
19. Gammakamera-System nach Anspruch 17 oder 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Erzeugen der
künstlichen Trigger-Impulse die künstlichen Trigger-Impulse
mit einer ausgewählten Impulsbreite erzeugen, wobei das Gam
makamera-System ferner Einrichtungen zum Auswählen der
Impulsbreite auf der Grundlage einer gerade gemessenen Ein
zelereignisrate aufweist.
20. Gammakamera-System nach einem der Ansprüche 17 bis
19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Erfas
sen von Zufälligkeits-Daten auf der Grundlage der künst
lichen Trigger-Impulse aufweisen:
Einrichtungen zum Verwenden der Mehrzahl von künstlichen Trigger-Impulsen zum Erfassen eines Einzelereignis-Bildes, das dem Objekt zugeordnet ist; und
Einrichtungen zum Verwenden des Einzelereignis-Bildes zum Erfassen eines Maßes der zufälligen Koinzidenzen.
Einrichtungen zum Verwenden der Mehrzahl von künstlichen Trigger-Impulsen zum Erfassen eines Einzelereignis-Bildes, das dem Objekt zugeordnet ist; und
Einrichtungen zum Verwenden des Einzelereignis-Bildes zum Erfassen eines Maßes der zufälligen Koinzidenzen.
21. Gammakamera-System nach einem der Ansprüche 17 bis
20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von Gammastrah
lungsdetektoren vorgesehen ist, wobei die Einrichtungen zum
Erzeugen der ereignis-basierten Trigger-Impulse die ereig
nis-basierten Trigger-Impulse unabhängig für jeden der
Detektoren erzeugen, und wobei die Einrichtungen zum Erzeu
gen der künstlichen Trigger-Impulse die künstlichen Trigger-
Impulse unabhängig für jeden der Detektoren erzeugen.
22. Gammakamera-System nach Anspruch 21, dadurch gekenn
zeichnet, daß ferner Mittel zum Kombinieren der künstlichen
Trigger-Impulse mit den ereignis-basierten Trigger-Impulsen
zum Erzeugen jeweils eines einzigen Impulsstroms für jeden
der Detektoren und Mittel zum Erzeugen eines Koinzidenz-
Triggers in Erwiderung jedes der Mehrzahl von koinzidenten
Paaren von Trigger-Impulsen vorgesehen sind, wobei jedes
koinzidente Paar von Trigger-Impulsen jeweils einen Trigger-
Impuls aus dem Impulsstrom jedes des Paars von Detektoren
umfaßt.
23. Gammakamera-System nach Anspruch 21 oder 22, gekenn
zeichnet durch Einrichtungen zum Identifizieren von Einzel-
Ereignissen, die in Erwiderung der künstlichen Trigger-
Impulse registriert wurden, durch Zuordnen eines vorgegebe
nen Energiepegels zu jedem der Einzel-Ereignisse.
24. Nuklearmedizinisches Bildgebungssystem, aufweisend:
eine Mehrzahl von Szintillationsdetektoren (10), wobei jeder der Szintillationsdetektoren so konfiguriert ist, daß er eine Mehrzahl von ereignis-basierten Trigger-Impulsen in Abhängigkeit von Szintillationsereignissen und eine Mehrzahl von künstlichen Trigger-Impulsen erzeugen und die ereignis- basierten Trigger-Impulse und die künstlichen Trigger- Impulse in einem kombinierten Trigger-Signal kombinieren kann;
eine Koinzidenzerfassungsschaltung, die das kombinierte Trigger-Signal von jedem der Detektoren empfangen und jeden der Detektoren veranlassen kann, in Abhängigkeit von Koinzi denzen zwischen den kombinierten Trigger-Signalen der Detek toren ein Ereignis zu registrieren; und
ein mit den Detektoren gekoppeltes Verarbeitungssystem zum Erfassen von Zufälligkeits-Daten, die zufällige Koinzi denzen darstellen, auf der Grundlage der künstlichen Trigger-Impulse, zum Erfassen von Koinzidenzdaten des Objekts, zum Korrigieren der Koinzidenzdaten auf der Grund lage der Zufälligkeits-Daten und zum Bilden von Abbildern des Objekts auf der Grundlage der korrigierten Koinzidenz daten.
eine Mehrzahl von Szintillationsdetektoren (10), wobei jeder der Szintillationsdetektoren so konfiguriert ist, daß er eine Mehrzahl von ereignis-basierten Trigger-Impulsen in Abhängigkeit von Szintillationsereignissen und eine Mehrzahl von künstlichen Trigger-Impulsen erzeugen und die ereignis- basierten Trigger-Impulse und die künstlichen Trigger- Impulse in einem kombinierten Trigger-Signal kombinieren kann;
eine Koinzidenzerfassungsschaltung, die das kombinierte Trigger-Signal von jedem der Detektoren empfangen und jeden der Detektoren veranlassen kann, in Abhängigkeit von Koinzi denzen zwischen den kombinierten Trigger-Signalen der Detek toren ein Ereignis zu registrieren; und
ein mit den Detektoren gekoppeltes Verarbeitungssystem zum Erfassen von Zufälligkeits-Daten, die zufällige Koinzi denzen darstellen, auf der Grundlage der künstlichen Trigger-Impulse, zum Erfassen von Koinzidenzdaten des Objekts, zum Korrigieren der Koinzidenzdaten auf der Grund lage der Zufälligkeits-Daten und zum Bilden von Abbildern des Objekts auf der Grundlage der korrigierten Koinzidenz daten.
25. Nuklearmedizinisches Bildgebungssystem nach Anspruch
24, wobei jeder der Detektoren aufweist:
eine Triggerschaltung zum Erzeugen der Mehrzahl von ereignis basierten Trigger-Impulsen; und
einen programmierbaren Impulsgenerator zum Erzeugen der Mehrzahl von künstlichen Trigger-Impulsen bei einer program mierten Rate, wobei die programmierte Rate auf einer gegen wärtig gemessenen Einzelereignisrate basiert.
eine Triggerschaltung zum Erzeugen der Mehrzahl von ereignis basierten Trigger-Impulsen; und
einen programmierbaren Impulsgenerator zum Erzeugen der Mehrzahl von künstlichen Trigger-Impulsen bei einer program mierten Rate, wobei die programmierte Rate auf einer gegen wärtig gemessenen Einzelereignisrate basiert.
26. Nuklearmedizinisches Bildgebungssystem nach Anspruch
24 oder 25, wobei jeder der Detektoren aufweist:
eine Triggerschaltung zum Erzeugen der Mehrzahl von ereignis basierten Trigger-Impulsen; und
einen programmierbaren Impulsgenerator zum Erzeugen der Mehrzahl von künstlichen Trigger-Impulsen unter Verwendung einer programmierbaren Impulsbreite, wobei die programmier bare Impulsbreite auf einer aktuellen gemessenen Einzel ereignisrate basiert.
eine Triggerschaltung zum Erzeugen der Mehrzahl von ereignis basierten Trigger-Impulsen; und
einen programmierbaren Impulsgenerator zum Erzeugen der Mehrzahl von künstlichen Trigger-Impulsen unter Verwendung einer programmierbaren Impulsbreite, wobei die programmier bare Impulsbreite auf einer aktuellen gemessenen Einzel ereignisrate basiert.
27. Nuklearmedizinisches Bildgebungssystem nach einem
der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Logikschaltung zum Kombinieren der ereignis-basierten
Trigger-Impulse und der künstlichen Trigger-Impulse zu dem
kombinierten Trigger-Signal vorgesehen ist.
28. Nuklearmedizinisches Bildgebungssystem nach einem
der Ansprüche 24 bis 27, gekennzeichnet durch eine Koinzi
denzerfassungsschaltung, die einen Koinzidenz-Trigger in
Erwiderung jeder Koinzidenz zwischen den kombinierten
Trigger-Signalen der Detektoren erzeugen kann; wobei jeder
der Detektoren ferner ein Ereignis in Abhängigkeit jedes
Koinzidenz-Triggers registrieren kann, und wobei jeder
Detektor ferner einen vorgegebenen Energiepegel jedem der
Ereignisse zuordnen kann, das aus einem der künstlichen
Trigger-Signale herrührt.
29. Nuklearmedizinisches Bildgebungssystem nach einem
der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verarbeitungssystem ferner die Zufälligkeits-Daten auf der
Grundlage der künstlichen Trigger-Impulse erfassen kann,
indem auf der Grundlage der künstlichen Trigger-Impulse
erfaßte Koinzidenzen verwendet werden, um ein Einzelereig
nis-Bild für jeden der Detektoren zu gewinnen, und indem
ferner das Einzelereignis-Bild aus jedem Detektor verwendet
wird, um die Zufälligkeits-Daten zu erzeugen.
30. Gammakamera-basiertes medizinisches Bildgebungs
system, aufweisend:
ein Paar von Szintillationsdetektoren (10), wobei jeder der Detektoren aufweist:
eine Trigger-Schaltung, die ereignis-basierte Trigger- Impulse in Erwiderung von Szintillationsereignissen erzeugen kann; und
einen Impulsgenerator, der künstliche Trigger-Impul se erzeugen kann;
eine Koinzidenz-Erfassungsschaltung, die von jedem der Detektoren einen kombinierten Impulsstrom empfängt, der ereignis-basierte Trigger-Impulse und künstliche Trigger- Impulse enthält, wobei die Koinzidenz-Erfassungsschaltung ein Koinzidenz-Trigger-Signal in Erwiderung von Koinzidenzen zwischen den kombinierten Impulsströmen von den beiden Detektoren ausgibt;
wobei jeder der Detektoren so konfiguriert ist, daß er:
ein Ereignis in Erwiderung des Empfangens des Koin zidenz-Trigger-Signals registriert; und
jedes registrierte Ereignis, das auf einem der künstlichen Trigger-Impulse basiert, kennzeichnet, um eine Mehrzahl von gekennzeichneten Ereignissen zu erzeugen; und
ein Verarbeitungssystem (18), das Daten empfangen kann, die Ereignisse repräsentieren, die von jedem der Detektoren erfaßt worden sind, wobei das Verarbeitungssystem so konfi guriert ist, daß es:
die gekennzeichneten Ereignisse von den Ereignissen, die nicht gekennzeichnet worden sind, unterscheiden kann;
ein Einzelereignis-Bild für jeden der Detektoren auf der Grundlage der Daten, die gekennzeichnete Ereignisse repräsentieren, erzeugt;
ein Zufälligkeiten-Bild auf der Grundlage des Ein zelereignis-Bilds aus jedem der Detektoren erzeugt;
ein Koinzidenz-Bild auf der Grundlage der Daten erzeugt, die Ereignisse darstellen, die nicht gekennzeichnet worden sind; und
das Koinzidenz-Bild auf der Grundlage des Zufällig keiten-Bilds korrigiert.
ein Paar von Szintillationsdetektoren (10), wobei jeder der Detektoren aufweist:
eine Trigger-Schaltung, die ereignis-basierte Trigger- Impulse in Erwiderung von Szintillationsereignissen erzeugen kann; und
einen Impulsgenerator, der künstliche Trigger-Impul se erzeugen kann;
eine Koinzidenz-Erfassungsschaltung, die von jedem der Detektoren einen kombinierten Impulsstrom empfängt, der ereignis-basierte Trigger-Impulse und künstliche Trigger- Impulse enthält, wobei die Koinzidenz-Erfassungsschaltung ein Koinzidenz-Trigger-Signal in Erwiderung von Koinzidenzen zwischen den kombinierten Impulsströmen von den beiden Detektoren ausgibt;
wobei jeder der Detektoren so konfiguriert ist, daß er:
ein Ereignis in Erwiderung des Empfangens des Koin zidenz-Trigger-Signals registriert; und
jedes registrierte Ereignis, das auf einem der künstlichen Trigger-Impulse basiert, kennzeichnet, um eine Mehrzahl von gekennzeichneten Ereignissen zu erzeugen; und
ein Verarbeitungssystem (18), das Daten empfangen kann, die Ereignisse repräsentieren, die von jedem der Detektoren erfaßt worden sind, wobei das Verarbeitungssystem so konfi guriert ist, daß es:
die gekennzeichneten Ereignisse von den Ereignissen, die nicht gekennzeichnet worden sind, unterscheiden kann;
ein Einzelereignis-Bild für jeden der Detektoren auf der Grundlage der Daten, die gekennzeichnete Ereignisse repräsentieren, erzeugt;
ein Zufälligkeiten-Bild auf der Grundlage des Ein zelereignis-Bilds aus jedem der Detektoren erzeugt;
ein Koinzidenz-Bild auf der Grundlage der Daten erzeugt, die Ereignisse darstellen, die nicht gekennzeichnet worden sind; und
das Koinzidenz-Bild auf der Grundlage des Zufällig keiten-Bilds korrigiert.
31. Gammakamera-basiertes medizinisches Bildgebungs
system nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß jeder
der Detektoren ferner derart konfiguriert ist, daß er jedes
registrierte Ereignis kennzeichnet, das auf einem der künst
lichen Trigger-Impulse basiert, indem er einen vorgegebenen
Energiepegel jedem der Ereignisse zuordnet.
32. Verfahren zum Gewinnen eines Maßes der zufälligen
Koinzidenzen in einem Bildgebungssystem, das eine Mehrzahl
von Strahlungsdetektoren enthält, wobei
die Strahlungsdetektoren verwendet werden, um gleichzei tig mit der Verwendung der Strahlungsdetektoren zum Gewinnen von dem Objekt zugeordneten Koinzidenzdaten dem Objekt zuge ordnete Einzelereignis-Daten gewonnen werden, indem eine Mehrzahl von künstlichen Trigger-Signalen zum Gewinnen der Einzelereignis-Daten erzeugt werden; und
die Einzelereignis-Daten verwendet werden, um ein Maß der zufälligen Koinzidenzen, die den Koinzidenzdaten zuge ordnet sind, zu gewinnen.
die Strahlungsdetektoren verwendet werden, um gleichzei tig mit der Verwendung der Strahlungsdetektoren zum Gewinnen von dem Objekt zugeordneten Koinzidenzdaten dem Objekt zuge ordnete Einzelereignis-Daten gewonnen werden, indem eine Mehrzahl von künstlichen Trigger-Signalen zum Gewinnen der Einzelereignis-Daten erzeugt werden; und
die Einzelereignis-Daten verwendet werden, um ein Maß der zufälligen Koinzidenzen, die den Koinzidenzdaten zuge ordnet sind, zu gewinnen.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mehrzahl von künstlichen Trigger-Impulsen mit einer
Mehrzahl von ereignis-basierten Trigger-Impulsen kombiniert
werden.
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Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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8141 | Disposal/no request for examination |