DE3002686A1

DE3002686A1 - Vorrichtung zur sichtbarmachung eines koerpers

Info

Publication number: DE3002686A1
Application number: DE19803002686
Authority: DE
Inventors: Jacques Vacher
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1979-01-26
Filing date: 1980-01-25
Publication date: 1980-08-07
Also published as: FR2447558A1; US4337397A; FR2447558B1

Description

COMMISSARIAT A L¹ENERGIE ATOMIQUE Paris, Prankreich

Vorrichtung zur Sichtbarmachung eines Körpers

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung eines Körpers durch Erfassung der Strahlung eines in dem Körper enthaltenen Tracers (Radioindikator, Leitelement), der durch Positronensender gebildet ist. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere für die Tomographie und daher zur Sichtbarmachung eines Organschnittes in einer gegebenen Schnittebene.

Das Wirkungsprinzip dieser Vorrichtung beruht auf der Messung der von einem in den zu untersuchenden Körper oder das zu untersuchende Organ injizierten Tracer abgegebenen Strahlungen.

Ein gammagraphisches Bild eines einen Tracer enthaltenden Körpers kann mit Hilfe einer auf Gamma-Strahlung empfindlichen Kamera erhalten werden. Diese Kamera enthält eine Optik, die durch einen Kollimator gebildet ist, der lediglich die Gammastrahlungen oder-Strahlen auswählt, deren Flugbahnen senkrecht zur Beobachtungsebene sind. Die anderen Strahlen gehen verloren, weshalb der Ausnutzungsgrad bzw. Wirkungsgrad einer

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solchen Kamera sehr verringert ist. Darüber hinaus beruht die Sichtbarmachung des Körpers auf einer Überlagerung von Schnitten in Ebenen senkrecht zur Richtung der Kollimation-

Eine andere Kamera arbeitet ausgehend von der Erfassung von Positronen und wird als Positronen-Gammakamera bezeich-

ν it

net, die die Koordinaten wieder-herstellt . In diesem Fall wird ein durch Positronensender gebildeter Tracer in den sichtbar_zu,machenden Körper injiziert. Die Positronen zerfallen nahezu augenblicklich in zwei Gamma-Strahlen, die in zwei entgegengesetzte Richtungen abgegeben werden. Der geometrische Ort des Strahlungspunktes dieser beiden Strahlen ist daher eine Gerade, die durch die beiden Detektoren bestimmt ist. Die Nummer oder Bezeichnung dieser beiden Detektoren wird aufgezeichnet. Eine Rechnerverarbeitung dieser Informationen ermöglicht die Wiedergewinnung der Koordinaten des Emissionspunktes. Diese Bauart einer Kamera vermeidet vorteilhaft die Notwendigkeit einer Kollimationseinrichtung, wodurch die Anzahl der Informationen deutlich erhöht werden kann, die gegenüber der zuvor erwähnten Kamera zur Verfügung stehen., Bei diesen Positronen-Gammakameras ist die Anzahl der während einer vorgegebenen Zeit von einem Punkt kommend aufgezeichneten Zerfälle eine Funktion der Dichte des Tracers an diesem Punkt, wodurch es möglich ist, ein Bild der Verteilung des Tracers zu bilden.

Jedoch sind bei diesen Positronen-Gammakameras zur Koordinatenwiederherstellung die verwendeten Detektoren im Allgemeinen auf Thallium dotierte Jodnatrdim-Detektoren. Diese Detektoren sind sehr wirkungsvoll, ermöglichen jedoch keine für die Messung von Flugzeiten geeignete Auflösung bezüglich der Zeit.

Es gibt weiter eine Positronen-Gammakamera, die einzig Flugzeitmessungen verwendet, d.h., eine Kamera, bei der der Emissionspunkt der Gamma-Strahlung auf der die beiden Detektoren verbindenden Gerade durch die Messung der Differenz zwischen den

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Laufzeiten der beiden Strahlungen lokalisiert wird. Bei dieser Kamera kann eine bessere Auflösung bezüglich der Zeit erreicht werden aufgrund der Verwendung von Plastik-Szintillatoren. Jedoch ist eine auf diese Weise einzig durch Messung der Flugzeiten erreichte Lokalisierung noch nicht ausreichend genau, wenn nicht auf Kosten des Wirkungsgrades des Systems zuviel aufgegeben wird. Um ein Bild gleicher Qualität, wie das üblicher Positronenkameras zu erhalten, muß die Messung innerhalb von Grenzen erhöht werden, die für Gammaabbildungen des menschlichen Körpers unzulässig sind. Je kürzer die Meßzeit ist, um so kürzer ist die Behandlungszeit des Patienten, wodurch es möglich wird, Tracer mit sehr kurzen Perioden zu verwenden, die bezüglich der Gesundheit des Patienten vorzuziehen sind, bei dem die Tomographie durchgeführt werden soll oder ein Organ oder ein Teil des Körpers sichtbar gemacht werden soll.

Es ist Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der Nachteile der erläuterten Kameras, und um insbesondere eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung eines Körpers durch Erfassung der Strahlung eines in dem Körper enthaltenen Tracers zu verwirklichen, eine Vorrichtung anzugeben, deren Wirkungsgrad gegenüber Gammakameras mit Koordinatenwiederherstellung oder mit Flugzeitmessung erhöht ist und bei der die Behandlungszeit des Patienten verkürzbar ist und daher Tracer verwendbar sind, die eine sehr kurze Periode besitzen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung eines Körpers durch Erfassung der Strahlung eines in dem Körper enthaltenen Tracers, der durch einen Positronensender gebildet ist, die aufweist

Detektor- oder Erfassungszellen beiderseits des Körpers, die die Erfassung der von jedem Positronensender in zwei entgegengesetzten Richtungen abgegebenen Gamma-Strahlen ermöglichen,

eine Lokalisierungseinrichtung von sich paarweise beiderseits des Körpers gegenüberliegenden Zellen, wobei jedes Paar der

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sich gegenüberliegenden Zellen auf einer Geraden angeordnet ist, die durch einen Positronensender hindurchgeht,

einen Codierer zum Codieren der Lage oder des Ortes der Paare der sich gegenüberliegenden Zellen,

einen Speicher zum Speichern der codierten Lokali si erungasignale,

eine Verarbeitungseinrichtung der gespeicherten Signale, eine Anzeige- oder Darstellungseinrichtung, die durch die Verarbeitungseinrichtung gesteuert ist zum Sichtbarmachen des Bildes des Körpers ausgehend von den verschiedenen codierten und gespeicherten Signalen.

Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie weiter enthält:

mit den Erfassungszellen verbundene Einrichtungen zur Messung der Flugzeitdifferenzen der von jedem Sender in Richtung der entsprechenden Paare der sich gegenüberliegenden Zellen abgegebenen Gamma-Teilchen bzw. -Strahlen, und einen Codierer zum Codieren der Werte dieser Flugzeitdifferenzen, wobei der Codierer mit dem Speicher verbunden ist, um darüber hinaus die codierten, die Werte der Flugzeitdifferenzen wiedergebenden Signale zu speichern, wobei die Verarbeitungseinrichtung zur Sichtbarmachung des Bildes des Körpers die zusätzlichen codierten und gespeicherten Werte erhält, die die Werte der Flugzeitdifferenzen wiedergeben=

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält die Einrichtung zur Messung der Flugzeitdifferenz einen Zeit/Amplituden-Umsetzer .

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält die Einrichtung zur Messung der Flugzeitdifferenzen weiter einen Amplitudenschwellenwertdetektor, der mit dem Zeit/Amplituden-Umsetzer verbunden ist, um Messungen zu beseitigen, deren Amplitude einen vorgegebenen AmplitudenSchwellenwert überschreitet.

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Gemäß einem -weiteren Merkmal entspricht der vorgegebene Schwellenwert der maximal möglichen Flugzeitdifferenz, wobei dieser maximale Differenzwert von den Abmessungen des sichtbarwzu^machenden Körpers abhängt.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung eines Körpers durch Erfassung der Strahlung eines in dem Körper enthaltenen Tracers, der durch einen Positronensender gebildet ist, mit

Detektor- oder Erfassungszellen, die beiderseits des Körpers angeordnet sind und die Erfassung von Gamma-Teilchen bzw. -Strahlung ermöglichen, die von jedem Positronensender in zwei entgegengesetzte Richtungen abgegeben werden, einer Lokalisierungseinrichtung zum Lokalisieren bzw. Ortsbestimmen der sich paarweise beiderseits des Körpers gegenüberliegenden Zellen, wobei jedes Paar der sich gegenüberliegenden Zellen auf einer Geraden angeordnet ist, die durch einen Positronensender hindurchgeht, einem Codierer zum Codieren der Lage bzw. des Ortes der Paare der sich gegenüberliegenden Zellen, einem Speicher zum Speichern der codierten Lokalisierungssignale,

einer Verarbeitungseinrichtung der codierten und gespeicherten Signale,

einer Darstellungs- oder Anzeigevorrichtung, die durch die Verarbeitungseinrichtung gesteuert ist, um das Bild des Körpers ausgehend von den verschiedenen codierten und gespeicherten Signalen sichtbar zu machen,

wobei sich die Vorrichtung dadurch auszeichnet, daß jede Erfassungszelle einen Cäsiumfluorid-Szintillator enthält.

Die Erfindung wird anhand des in derZeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung gemäß der Erfindung .

Die Figur zeigt eine Vorrichtung zur Tomographie eines Organs

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oder eines Körpers 1 durch Erfassung der Strahlung eines in dem Körper 1 enthaltenen Tracers. Gemäß der Erfindung ist der Tracer durch Positronensender gebildet, wobei einer dieser Positronensender in der Figur mit /S bezeichnet ist. Wie weiter oben ausgeführt, teilt sich jeder Positronensender nahezu sofort in zwei Gamma-Strahlen entgegengesetzter Richtungen auf. Diese Strahlen sind die in der Figur dargestellten Strahlen ^₁ undj* . Diese Gamma-Strahlen-Emission ist mit einer Freisetzung einer Energie von 5HkeV begleitet. Die Vorrichtung enthält zwei Zellengruppen 2,3 zur Erfassung der Gamma-Strahlen, die beiderseits des zu untersuchenden oder zu analysierenden Körpers 1 angeordnet sind. Diese Zellen erlauben die Erfassung der von jedem Positronensender in zwei entgegengesetzte Richtungen abgegebenen Gamma-Teilchen bzw. -Strahlen. Jede dieser Detektor- oder Erfassungszellen ist durch einen Plastik-Szintillator 5 gebildet, dem ein Fotovervielfacher k zugeordnet ist. Die Vorrichtung weist auch Einrichtungen 6,7 zur Lokalisierung auf, die die Ortung in den sich gegenüberliegenden Zellengruppen 2,3 von den Zellenpaaren ermöglichen, die eine Gamma-Strahlung erfassen, die von dem Zerfall des gleichen Positrons stammt und die daher jeweils auf Geraden angeordnet sind, die jeweils durch die Positronensender /& hindurchgehen. Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel sind Zellen 8,9 mittels der Lokalisierungseinrichtungen 6,7 für den betrachteten Sender A geortet. Diese beiden Zellen 8,9 sind nämlich auf einer Geraden angeordnet, die durch den Positronensender ß> hindurchgeht. Die Lokalisierungseinrichtungenö, 7 sind in an sich bekannter Weise ausgebildet und weisen insbesondere Kanäle zur Auswahl der Amplitude der Erfassungssignale auf, die von sich gegenüberliegenden Zellen jedes lokalisierten Paars stammen. Die Amplitudenwählkanäle ermöglichen es, nur zwei Zellen zu orten, die jeweils aus einer verschiedenen Gruppe von sich gegenüberliegenden Zellen stammen, deren Erfassungssignale eine Amplitude aufweisen, die in einem vorgegebenen Bereich enthalten ist. Die Lokalisierungseinrichtungen 6,7 der sich gegenüberliegenden Zellen sind mit Codierern 10,11 verbunden, die codierte Ortungssignale der sich gegenüber-

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liegenden Zellenpaare abgeben, die zwei Gamma-Strahlen entgegengesetzter Richtung erfaßt haben. Die jeweiligen Ausgänge 12,13 dieser Codierer 10,11 sind mit Schreibeingängen 14,15 eines Speichers l6 verbunden, der beispielsweise durch einenSchreib/LeseSpeicher (memoire vive) gebildet ist. Eine Verarbeitungseinrichtung 17, die durch einen Rechner gebildet ist, ist mit dem Speicher 16 verbunden und ermöglicht die Verarbeitung der im Speicher l6 codierten und gespeicherten Signale und Werte. Die in der Figur dargestellte Vorrichtung enthält weiter eine Einrichtung 18, die die Messung der Flugzeitdifferenzen der Gamma-Teilchen (bzw. Laufzeitdifferenzen der Gamma-Strahlen), wie der Strahlen ^* und >* ermöglicht, die von jedem Sender Ä in Richtung der entsprechenden sich gegenüberliegenden Zellenpaare abgegeben werden, wie den Zellen 8 und 9· Diese Flugzeitinformation verringert den Raumbereich, in dem bezüglich des Vorhandenseins jedes Positronensenders gesucht werden muß. Mittels der Meßeinrichtung 18 ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung das Verringern des "Ausbreitungs"-Abstandes, d.h., der Abstand, über den jeder Positronensender auf der entsprechenden Geraden zu untersuchen ist, die durch die beiden sich gegenüberliegenden Zellen hindurchgeht, die die Strahlen dieses Senders erfaßt haben. Bei den herkömmlichen Vorrichtungen entspricht dieser Ausbreitungsabstand der größten Abmessung des sichtbar^zu^machenden Körpers. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist er zumindest fünf mal kleiner, woraus sich ergibt, daß die Suche bezüglich jedes Senders vereinfacht ist, daß die Suchzeit kürzer ist, wodurch es möglich ist, Tracer mit kurzer Periode zu verwenden und die Behandlungszeit der Patienten bei tomographischen Analysen zu verringern.

Die Flugzeitdifferenzmeßeinrichtung l8 empfängt Erfassungsimpulse der Gamma-Strahlen, die von jedem Paar der sich gegenüberliegenden Zellen aufgenommen bzw. eingefangen sind. Die Meßeinrichtung 18 enthält einen Zeit/Amplituden-Umsetzer 26, der in ansich bekannter Weise durch einen Spannungsrampen-

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generator gebildet ist. Dieser Umsetzer 26 ist einem Amplitudenschwellenwertdetektor zugeordnet, der ebenfalls in ansieh bekannter Weise durch einen Spannungsvergleicher gebildet ist. Der erste Impuls,der von dem Zeit/Amplituden-Umsetzer 26 stammt, löst das Auftreten einer Spannungsrampe am Ausgang 28 des Umsetzers 26 aus. Bei der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung kann das Auslösen dieser Spannungsrampe beispielsweise von dem von der Erfassungszelle 8 stammenden Impuls ausgelöst sein. Der zweite Impuls, der von der gegenüberliegenden Zelle 9 stammt, ruft das Anhalten bzw= das Beenden dieser Spannungsrampe aus.

Der Wert,der von der Rampe zu dem Moment erreicht ist, zu dem der zweite Impuls eintrifft, entspricht der Flugzeitdifferenz der Teilchen ^Jf* ^un(^^*2 ^zum Erreichen der jeweiligen Zellen 8 bzw. 9· Der Wert dieser Spannung wird in einer Erfassungseinrichtung 27 mit einem SpannungsSchwellenwert V Verglichen, der die Maximalzeit wiedergibt, die ein -J?*"-Teilchen für das Durchlaufen der Maximalabmessung des sichtbar^zujnachenden Organs oder Körpers 1 einnimmt. Diese Flugzeitdifferenzmeßeinrichtung 18 ermöglicht die Beseitigung aller Differenzmessungen, die nicht in Betracht gezogen werden können. Dies ist der Fall beispielsweise, wenn parasitäre Impulse, die nicht durch die.-Amplitudenwahl unterdrückt sind und von sich gegenüberliegenden Erfassungszellen stammen, vom Umsetzer 26 eintreffen. Jedesmal, wenn der Spannungsschwellenwert V nicht überschritten wird, gibt der Detektor 2? durch ein Gültigkeitssignal,das an einem Ausgang 29 auftritt, die Codierung des der Flugzeitdifferenz entsprechenden Signals frei. Dieses Signal wird in einem (dritten) Codierer 19 codiert, der über seinen Eingang 30 mit dem Ausgang 28 des Zeit/Amplituden-Umsetzers 26 verbunden ist. Dieser Codierer I9 ist mit dem Speicher l6 verbunden, der wie erwähnt, u.a. die Speicherung der codierten Signale zur Ortung der Paare sich gegenüberliegender Zellen ermöglicht, die auf Geraden angeordnet sind, die durch Positronensender /S hindurchgehen. Dieser Speicher 16 ermöglicht daher die Speicherung der codierten Signale,

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die Nummern oder Bezeichnungen der Zellen wiedergeben, die den beiden sich gegenüberliegenden Zellengruppen zugehören, sowie der Werte der Flugzeitdifferenzen der Gamma-Teilchen für das Erreichen der sich gegenüberliegenden lokalisierten Zellen.

Daraus ergibt sich, daß die Verarbeitungseinrichtung 17 codierte Signale bezüglich geradliniger Flugbahnen der Gamma-Teilchen erhält, die von dem Positronensender abgegeben sind, sowie codierte Signale bezüglich der Zeitdifferenzen, die von den von dem gleichen Positronensender abgegebenen Teilchen zum Durchlaufen deren Flugbahnen und um zu den sich gegenüberliegenden Zellen zu kommen, eingenommen sind. Eine Einrichtung zur Sichtbarmachung bzw. eine Sichtanzeige 20, die durch die Verarbeitungseinrichtung 17 gesteuert ist, ermöglicht nun die Sichtbarmachung des Bildes des Organs oder Körpers 1 ausgehend von der Verarbeitung der verschiedenen codierten Signale und Werte, die in dem Speicher 16 gespeichert sind. Das Bild des Organs oder Körpers 1 durch die Sichtanzeige 20, beispielsweise eine Speicherkathodeneinrichtung, zeigt mehr oder weniger kontrastierende Abschnitte entsprechend der Anzahl der von den Zellen erfaßten Zerfälle bzw. Teilungen. Der Kontrast ist selbstverständlich eine Funktion der Dichte des Tracers in jedem Teil des Organs oder Körpers 1.

Der bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung verwendete Szintillator kann unterschiedlicher Art sein.

Das häufig bei üblichen Gammakameras verwendete auf Thallium dotierte Jodnatrium besitzt den Nachteil schlechter Auflösung bezüglich der Zeit, jedoch den Vorteil hervorragenden Wirkungsgrades. Ganz allgemein ermöglicht bei einer Positronen-Gammakamera mit Koordinatenwiederherstellung, die mit einem derartigen Szintillator versehen ist, die Verwendung der Flugzeitinformation gemäß der Erfindung bei gleicher Anzahl der Ionisierungsereignisse eine deutliche Verbesserung der Qualität des Bildes.

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Die Plastik-Szintillatoren, die weit bessere Auflösung bezüglich der Zeit besitzen, jedoch einen weit schlechteren Wirkungsgrad, führen zu etwas besseren Vorrichtungen.

Der ideale Szintillator zur Durchführung der Erfindung ist selbstverständlich derjenige, der einen guten Wirkungsgrad bei gutem Verhalten bezüglich der Zeit besitzt. In dieser Hinsicht scheint Cäsiumfluorid tatsächlich das am Besten geeignete zu sein: Es ist nämlich zumindest genauso wirksam (leistungsfähig), wie NaI (Tl) und besitzt ein Zeitverhalten, das nahezu dem von Plastik-Szintillatoren gleich ist=

Wie weiter oben bereits ausgeführt, betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Erfassung eines Körpers durch Erfassung der Strahlung eines in dem Körper enthaltenen Tracers, die aufweist:

Detektor- oder Erfassungszellen, die beiderseits des Körpers angeordnet sind und die Erfassung von Gamma-Teilchen bzw. -Strahlen ermöglichen, die von jedem Positronensender in zwei entgegengesetzte Richtungen abgegeben werden, Einrichtungen zur Lokalisierung paarweise einander gegenüberliegender Zellen beiderseits des Körpers, wobei jedes Paar einander gegenüberliegender Zellen (gegenüberliegendes Zellenpaar) auf einer Geraden angeordnet ist, die durch einen Positronensender hindurchgeht,

einen Codierer der Lage bzw. des Ortes der einander gegenüberliegenden Zellenpaare,

einen Speicher.der codierten Lokalisierungssignale, eine Verarbextungseinrichtung der codierten und gespeicherten Signale,

eine Darstellungs- bzw. Anzeigeeinrichtung (Sichtanzeige), die durch die Verarbextungseinrichtung gesteuert ist,zum Sichtbarmachen des Bildes des Köper»s, ausgehend von den verschiedenen codierten und gespeicherten Signalen.

Bei dieser Anordnung, die nicht gesondert dargestellt ist, und die derjenigen einer Positronen-Gammakamera entspricht,

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beruht die Erfindung darauf, daß jede Erfassungszelle einen Cäsiumfluorid-Szintillator enthält. Im Allgemeinen ist bei den Detektoren von Positronen-Gammakaraeras der Szintillator durch Jodnatrium gebildet, das auf Thallium dotiert ist.

Trotz zahlreicher Arbeiten und Veröffentlichungen hat der Durchschnittsfachmann bisher nicht daran gedacht,CsF als Detektor bei Vorrichtungen zur Sichtbarmachung mittels Positronen zu verwenden, ein Gebiet, bei dem die geringe Licht- bzw. Strahlungsausbeute nicht nachteilig ist: einerseits ist die räumliche Auflösung durch die Nebeneinanderanordnung von einheitlichen Kristallen gegeben, andererseits ist die Auflösung bezüglich der Energie ein Parameter, der viel weniger wesentlich ist, wie bei herkömmlichen Gamma-Kameras.

Bei dieser Art der Vorrichtung bilden zwei wesentliche Eigenheiten ein Kriterium für die Wahl als Szintillator: Ein guter Wirkungsgrad, der einen minimalen Verlust nutzbarer Ereignisse sicherstellt, und eine gute Auflösung bezüglich der Zeit, die es erlaubt, die Dauer der Koinzidenz zu verringern und so die meisten zufälligen möglichen Koinzidenzen zu beseitigen -

Nun besitzt das CsF (Cäsiumfluorid) einen Wirkungsgrad, der etwas höher ist, als derjenige von NaI (Tl). Bezüglich der Auflösung bezüglich der Zeit ist es bekannt, daß sie umso besser ist, je mehr es möglich ist, von der Fotokathode des Fotovervielfachers, der dem Szintillator zugeordnet ist, eine größere Menge an Fotoelektronen wiederzugewinnen (Anzahl der Photonen pro Zeiteinheit).

Das CsF besitzt, obwohl eine Lichtausbeute bzw. einen Leuchtwirkungsgrad besitzt, der um das 25fache kleiner ist, als der von NaI (Tl) (auf Thallium dotiertes Jodnatrium), eine Szintillationsdauer, die um das 50fache kürzer ist (5ns anstatt 250ns), woraus sich folglich ergibt, daß die Dichte bezüglich der Zeit der erzeugten Hiotonen doppelt so groß ist.

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Andererseits besitzt das CsF einen Brechungsindex(n- 1, Ί8), der ähnlich dem des Glases zur Einkap seiung des Szintillators oder der Fotokathode des Fotovervielfachers ist, während das NaI einen Brechungsindex von η = 1,75 besitzt. Daher ist die Anzahl der Reflexionen und der Diffusionen von parasitärem Licht viel geringer für das CsF, wodurch die Dichte bezüglich der Zeit der Erzeugung der Fotoelektronen für das CsF verbessert ist.

Diese Eigenheiten des CsF, die ihm. einen Vorteil als Detektor in herkömmlichen Tomographen oder Vorrichtungen zum Sichtbarmachen mittels Positronen geben, machen es praktisch unersetzbar bei einer Vorrichtung zum Sichtbarmachen mittels Flugzeit- bzw. Laufzeitmessung, wo die Auflösung bezüglich der Zeit vorrangig ist.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Erfassungszellen gemäß zweier Gruppen 2 und 3 identischer Zellen angeordnet, die jeweils auf zwei Segmenten paralleler Geraden beiderseits des Körpers 1 angeordnet sind. Bei der Tomographie ist es,um eine Sichtbarmachung eines Schnittes des Organs über 36Ο zu erreichen, notwendig, bei diesem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung die Zeliengruppen 2,3 um den Körper 1 in Drehung zu versetzen , um die gesamte Schnittfläche abzutasten. In der Figur ist mittels der Bezugszeichen 21 und 22 eine der Zwischenstellungen dargestellt, die die Zellengruppen 2,3 im Verlaufe dieser Drehung einnehmen. Diese beiden Zellengruppen 2,3 sind selbstverständlich mit einer (nicht dargestellten) Einrichtung versehen, durch die sie um den Körper 1 drehbar sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung erlauben Ortungseinrichtungen (nicht dargestellt) in jedem Moment Kenntnis von dem Wert des Drehwinkels &ζ der beiden Zellengruppen 2,3 bezüglich einer Bezugslage 23 (beispielsweise) zu erhalten. Diese Ortungseinrichtungen des Drehwinkels ©f sind mit einem Eingang 2k eines (vierten) Codierers 25 verbunden, der die Codierung der Ortungssignale des Drehwinkels Oi der Zellengruppen 2,3

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der Erfassungszellen ermöglicht. Diese codierten Signale werden in dem Speicher 16 gespeichert.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung, das nicht dargestellt ist, können die Erfassungszellen an den Seiten eines regelmäßigen Vielecks (Polygons) angeordnet sein, das eine geradzahlige Anzahl von Seiten besitzt. Dieses Polygon kann beispielsweise ein Achteck sein. Dieses andere Ausführungsbeispiel ermöglicht, auch wenn es eine größere Anzahl von Erfassungszellen erfordert, die Vermeidung der Verwendung von Einrichtungen zum Drehen, sowie die Verwendung von Einrichtungen zur Ortung des Drehwinkels der Zellengruppen in Bezug auf eine Bezugslage. Daraus ergibt sich eine wesentliche Verringerung der Anzahl der codierten Signale, die in dem Speicher 16 gespeichert sind und eine Vereinfachung der Verarbeitung der codierten Signale. Dieses andere Ausführungsbeispiel ermöglicht, wie das Vorhergehende, bei der Durchführung einer Tomographie eine Sichtbarmachung eines Schnittes eines Körpers in einer bestimmten Schnittebene.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die ebenfalls nicht dargestellt ist, können die Erfassungszellen auf einem Kreis angeordnet sein, wobei das zu analysierende bzw. zu untersuchende Organ im Inneren des Kreises angeordnet ist. Dieses andere Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ermöglicht wie die vorhergehenden Ausführungsbeispiele bei der Durchführung einer Tomographie die Sichtbarmachung eines Organschnittes in einer vorgegebenen Schnittebene.

Gemäß einem weiteren ebenfalls nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können die Erfassungszellen gemäß zweier identischer Matri_zen angeordnet sein, die jeweils zwei ebene parallele Flächen beiderseits des Körpers bedecken. Diese Flächen sind in der Figur mit S,. bzw. S„ angedeutet und sind senkrecht zur Ebene der Figur. Die Vorrichtung ermöglicht es nun, eine räum-

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liehe Sichtbarmachung des Körpers 1 zu erreichen. Selbstverständlich kann, wie in dem Fall, in dem die Zellen auf zwei parallelen Segmenten gruppiert sind, die Vorrichtung bei diesem anderen Ausführungsbeispiel ebenfalls eine Einrichtung zum Drehen der Zellenmatri zen aufweisen, sowie eine Einrichtung zur Ortung des Drehwinkels *C der Matri zen bezüglich einer Bezugslage, sowie einen Codierer und einen Speicher· der Werte dieses Drehwinkels °f , die mit der Verarbeitungseinrichtung 17 verbunden sind.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung sind die Erfassungszellen in Zellenmatri_zen angeordnet, die jeweils die Flächen eines regelmäßigen Polygonzylinders bedecken, der eine geradzahlige Anzahl von Flächen besitzt, wie beispielsweise ein Zylinder mit achteckiger Basis, dessen Achse senkrecht zur Ebene der Figur ist. Diese Zellenmatri.zen sind den gleichen Einrichtungen, wie sie in der Figur dcirgestellt sind, zugeordnet. In diesem Fall ergibt sich, daß es nicht notwendig ist, einen Drehantrieb für die Zellen vorzusehen. Die Vorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ermöglicht es, wie bei dem vorherstehenden Ausführungsbeispiel, eine räumliche Sichtbarmachung des Organs oder Körpers 1 zu erhalten.

Schließlich können gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung die Erfassungszellen matrixartig auf der Fläche eines Zylinders angeordnet sein, dessen Achse senkrecht zur Ebene der Figur ist. Wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel sind die Zellenmatri.zen den gleichen Einrichtungen zugeordnet, wie die, die in der Figur dargestellt sind. In diesem Fall gibt es ebenfalls keinen Drehantrieb und ermöglicht die Vorrichtung eine räumliche Sichtbarmachung des Organs oder Körpers 1.

Schließlich kann bei allen Ausführungsbeispielen,die erläutert worden sind, die Vorrichtung weiter eine Einrichtung aufweisen, um die Zellen in Translationsbewegung zu versetzen,

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parallel zu einer vorgegebenen Richtung. Diese Einrichtung · ist in der Figur nicht dargestellt. Sie ermöglicht die Verschiebung der Zellen, beispielsweise parallel zu einer Richtung senkrecht zur Ebene der Figur. Die Werte dieser Verschiebung oder Translationsbewegung können codiert werden, beispielsweise mittels des Codierers 25, der an einem weiteren Eingang 31 Signale erhält, die mit diesen Verschiebungen bezüglich einer Bezugslage in Beziehung stehen.

Es zeigt sich, daß eine derartige Translationsbewegung nützlich ist, wenn die Erfassungszellen auf zwei parallelen Segmenten auf den Seiten eines regelmäßigen Polygons oder auf einem Kreis angeordnet sind. Aufgrund dieser Verschiebung kann nämlich das Organ oder der Körper 1 gemäß aufeinanderfolgender Schnittebenen sichtbar gemacht bzw. dargestellt werden. Diese Verschiebung kann auch nützlich sein, wenn trotz einer matrixförmigen Anordnung eine der Abmessungen der Zellenmatri_zen kleiner ist, als die größte Abmessung des Organs oder Körpers 1.

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Claims

Ansprüche:

Vorrichtung zur Sichtbarmachung eines Körpers durch Erfassung der Strahlung eines Tracers, der in dem Körper enthalten ist und durch Positronenstrahler gebildet ist, mit Erfassungszellen, die beiderseits des Körpers angeordnet sind und die Erfassung von ^-Teilchen ermöglichen, die von jedem Pösitronensender in zwei entgegengesetzte Richtungen abgegeben sind,

Einrichtungen zur Lokalisierung der sich paarweise beiderseits des Körpers gegenüberliegenden Zeilen, wobei jedes sich gegenüberliegende Zellenpaar auf einer Geraden angeordnet ist, die durch einen Positronensender hindurchgeht ,

Codierein zum Codieren des Ortes der sich gegenüberliegenden Zellenpaare,

einerSpeichereinrichtung zum Speichern der codierten Lokalisierungssignale,

einer Verarbeitungseinrichtung der codierten und gespeicherten Signale,

einerSichtanzeige, die durch die Verarbeitungseinrichtung gesteuert ist, zur Darstellung des Bildes des Körpers ausgehend von den verschiedenen codierten und gespeicherten Signalen,
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410-(B65O6.3)-MeKl

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eine Meßeinrichtung (l8), die mit den Erfassungszellen (8,9) verbunden ist, zur Messung der Flugzeitdifferenzen der von jedem Sender in Richtung der sich gegenüberliegenden entsprechenden Wellenpaaren abgegebenen ^--Teilchen und

einen Codierer (19) zum Codieren der Werte der Flugzeitdifferenzen, wobei der Codierer (19) mit der Speichereinrichtung (16) verbunden ist zum darüberhinaus Speichern der codierten Signale, die die Werte der Flugzeitdifferenzen wiedergebe^und damit die Verarbeitungseinrichtung

(17) zur Sichtbarmachung des Bildes des Körpers die codierten und gespeicherten zusätzlichen Werte, die den Flugzeitdifferenzen entsprechen, empfängt.
2. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Flugzeitdifferenzmeßeinrichtung (18) einen Zeit/Amplituden-Umsetzer (26) enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Erfassungszelle (8,9) einen auf Thallium dotierten Jodnatrium-Szintillator enthält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Erfassungszelle (8,9) einen Plastik-Szintillator enthält.
5· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Erfassungszelle (8,9) einen Cäsiumfluorid-Szintillator enthält.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugzeitdifferenzmeßeinrichtung

(18) einen Amplitudenschwellenwertdetektor (27) enthält, der mit dem Zeit/Amplituden-Umsetzer (26) verbunden ist, zur Beseitigung von Messungen,deren Amplitude einen vorgegebenen Amplitudenschwellenwert, überschreitet, und daß der vorgegebene Schwellenwert (V) den maximal möglichen

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Flugzeitdifferenzen entspricht, wobei diese maximalen Differenzen von den Abmessungen des sichtbar.. zu_machenden Körpers (1) abhängen.
7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungszellen (8,9) in zwei Matri_zen identischer Zellen angeordnet sind, die jeweils zwei ebene parallele Flächen (S.,S₃) beiderseits des Körpers (1) einnehmen, wobei die beiden Matri_zen Einrichtungen zugeordnet sind, um sie um den Körper (1) zu drehen, sowie einer Ortungseinrichtung des Drehwinkels ( o< .) der Matrize bezüglich einer Bezugslage und einem Codierer und einem Speicher zum Codieren und Speichern der Werte dieses Drehwinkels ( *C ) , die mit der Verarbeitungseinrichtung (17) verbunden sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungszellen (8,9) in Gruppen (2,3) identischer Zellen angeordnet sind, die linear jeweils über zwei Segmente paralleler Geraden beiderseits des Körpers (1) angeordnet sind, wobei die beiden Zellengruppen (2,3) einer Einrichtung zugeordnet sind, um sie um den Körper (1) zu drehen, sowie.einer Ortungseinrichtung des Drehwinkels (Οζ ), der Zellengruppen (2,3) bezüglich einer Bezugslage und einem Codierer (25) und einem Speicher (16) der Werte des Drehwinkels (^C)₇ die mit der Verarbeitungseinrichtung (17) verbunden sind.
9- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungszellen (8,9) in Matri-zen identischer Zellen angeordnet sind, die jeweils die Flächen eines regelmäßigen Poly.gonzylinders bedecken, der eine ganzzahlige Anzahl von Flächen besitzt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungszellen (8,9) auf den Seiten eines regelmäßigen Vielecks angeordnet sind, das eine ganz-

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η Λ l"\ ΑΓΜΛ in 1 1

zahlige Anzahl von Seiten aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungszellen (8,9) triatrixartig auf der Fläche eines Zylinders angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungszellen (8,9) auf einem Kreis angeordnet sind.

13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6,8,10 und 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um die Zellen in Translationsbewegung zu versetzen parallel zu einer vorgegebenen Richtung, sowie einen Codierer und einen Speicher des Werts der Translationsbewegung, die mit der Verarbeitungseinrichtung (17) verbunden sind.

1^i. Vorrichtung zur Sichtbarmachung eines Körpers durch Erfassung der Strahlung eines Tracers , der in dem Körper enthalten ist und einen Positronensender bildet, mit beiderseits des Körpers angeordneten Erfassungszellen, die die Erfassung der von jedem Positronensender in zwei entgegengesetzte Richtungen abgegebenen *&* -Teilchen ermöglicheni Lokalisierungseinrichtungen zum Lokalisieren der sich paarweise gegenüberliegenden Zellen beiderseits des Körpers, wobei jedes Paar sich gegenüberliegender Zellen auf einer Geraden liegen , die durch einen Positronensender hindurchgeht ,

einem Codierer des Ortes bzw. der Lage, der sich gegenüberliegenden Zellenpaare,

einem Speicher, der codierten Signale bezüglich der Lokalisierung,

einer Verarbeitungseinrichtung der codierten gespeicherten Signale,

einer Einrichtung zur Sichtbarmachung bzw. Darstellung, die durch die Verarbeitungseinrichtung gesteuert ist, um das Bild ausgehend von den verschiedenen codierten und ge-

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speicherten Signalen sichtbar zu machen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Erfassungszelle einen Cäsiumfluorid-Szintillator enthält.

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