DE3710745C2

DE3710745C2 -

Info

Publication number: DE3710745C2
Application number: DE3710745A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Yamakawa; Hirofumi Tochigi Jp Iwao
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1991-10-24
Also published as: DE3710745A1; US4812656A

Description

Die Erfindung betrifft eine für medizinische Diagnose- oder Untersuchungszwecke einsetzbare Szintillationska meraanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspru ches 1.

Eine Szintillationskameraanordnung für medizinische Diagnosezwecke verwendet eine Szintillationskamera (z. B. Gammastrahlungs-Kamera) und eine Datenverarbei tungsvorrichtung. Die Kamera erfaßt die Verteilung eines Radioisotops (RI), das einem Untersuchungsobjekt injiziert worden ist und das sich in einem bestimmten Organ des Untersuchungsobjekts konzentriert. Die Daten verarbeitungsvorrichtung verarbeitet die von der Kamera gelieferten Daten zwecks Abbildung der RI-Verteilung in einem interessierenden Bereich oder Untersuchungsbe reich des Untersuchungsobjekts. Die genannte Kamera ist mit einem Kollimator, einem Szintillationskristall so wie Photoelektronen-Vervielfachern ausgestattet; sie wird als zweidimensionaler Detektor zum Erfassen der vom Inneren des Untersuchungsobjekts ausgestrahlten Gammastrahlen (γ-Strahlen) verwendet.

Bei dieser Szintillationskameraanordnung werden die aus dem Inneren des Untersuchungsobjekts ausgestrahl ten Gammastrahlen als Szintillationsereignisse mittels des Szintillationskristalls und der Photoelektronen-Vervielfacher erfaßt. Gammastrahlen-Detektions- oder -Meßsignale werden einer Lagenrecheneinheit sowie einer Energiesignal-Erzeugungs einheit eingegeben. Die Lagenrecheneinheit erzeugt Lagensignale X und Y, welche die Lage der Gammastrahlenerzeugung darstellen. Die Energiesignal-Erzeugungseinheit erzeugt ein Energiesignal Z, das die Intensität der erfaßten Gammastrahlen angibt. Die Lagensignale X und Y sowie das Energiesignal Z werden zur Abbildung der RI-Verteilung im Untersuchungsobjekt herangezogen. Die Szintillationskamera liefert, genauer gesagt, auch ein Energiediskriminiersignal Z_PHA, und wenn dessen Größe innerhalb eines interessierenden Fensters bzw. Bereichs liegt, wird ein Helltastsignal (im folgenden als UNB-Signal bezeichnet) erzeugt. Die Lagen signale X und Y, das Energiesignal Z und das UNB-Signal ermöglichen gemeinsam die Erzeugung einer RI- Verteilungsabbildung. Die Digitalisierung der Signale X, Y und Z wird durch das UNB-Signal er möglicht. Wenn das UNB-Signal erzeugt wird, wird die durch die Signale X und Y definierte Lage als Quelle der Gammastrahlen abgebildet. Sooft ein Vorgang oder Ereignis der Gammastrahlenszintillation erfaßt wird, wird eine +1-Zählung an dem Speicherplatz eines Bild speichers, der durch die Lagensignale X und Y adressiert wird, aufgespeichert. Die RI-Verteilung kann mithin auf einer Anzeigeeinheit auf der Grundlage der im Bildspeicher gespeicherten, die Erzeugungsposition repräsentierenden Ereignisinformation und der Intensität der Gammastrahlen abgebildet oder wiedergegeben werden.

Bei einer Szintillationskameraanordnung wird eine Puls höhenanalyse oder -auswertung (PHA) angewandt, um zu bestimmen, ob ein Z_PHA-Signal innerhalb eines spezifizierten interessierenden Fensters liegt oder nicht. Diese Analyse erfolgt innerhalb einer vorbestimmten Abtastperiode.

Auf dem Szintillationskristall können unabhängig von der Szintillationsposition zwei oder mehr Szintillations ereignisse nahezu gleichzeitig stattfinden. In einem solchen Fall weist die Wellenform des Signals Z_PHA zwei oder mehr Peaks oder Scheitelpunkte während der Abtast periode auf. Diese Art von Z_PHA-Signalwellenform wird als "Pile-Up-Wellenform" bezeichnet. Bei Anwendung einer herkömmlichen Pulshöhenanalyse- oder PHA-Technik wird ein UNB-Signal in Abhängigkeit von nur dem ersten Peak der Pile-Up-Wellenform des Signals Z_PHA erzeugt. Mit anderen Worten: ein anderer Peak, der praktisch zum selben Zeitpunkt wie der erste Peak auftritt, kann nicht erfaßt oder identifiziert werden. Infolgedessen können die Szintillationspositionen der Gammastrahlen möglicherweise falsch berechnet werden.

Dieser Rechenfehler ist im Mittelbereich des zweidimen sionalen Detektors noch auffälliger als in seinen Umfangs- oder Randbereichen. Je höher die Zählrate ist oder je häufiger die Szintillationsereignisse auftreten, um so größer ist die Beeinträchtigung des Gleichförmigkeits profils des Detektors. Insbesondere ist dann das Gleich förmigkeitsprofil nicht flach, sondern im Zentrum höher als in den Umfangsbereichen.

Aus der US 39 84 689 ist eine Szintillationskamera der eingangs genannten Art bekannt. Diese Kamera hat einen Pile-up-Detektor mit dessen Hilfe die Ausgangsamplitude einer Integrierschaltung mit einem annehmbaren Amplitu denpegel in bezug auf eine vorhersehbare Impulsabfall rate verglichen wird.

Weiterhin beschreibt die EP 01 21 703 A1 eine ähnliche Schaltungsanordnung zum Verarbeiten von Impulsen einer Impulsfolge. Bei dieser Schaltungsanordnung wird ein Pile-up-Detektor verwendet, wobei aber keine Einzelhei ten angegeben sind, wie mit diesem Detektor eine Erfas sung vorzunehmen ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Szin tillationskameraanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche auf einfache Weise auch bei mit hoher Zählrate auftretenden Szintillationsereignissen Gamma strahlenlage-Erfassungs-Rechenfehler aufgrund gleich zeitigen Zählens von Szintillationsereignissen zu ver hindern vermag.

Diese Aufgabe wird bei einer Szintillationskameraan ordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 er findungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 und 3.

Es ist also eine Detektoreinrichtung vorgesehen, um festzustellen, ob ein mittels einer Szintillationskamera gewonnenes Z_PHA-Signal eine Pile-Up-Wellenform, d. h. eine solche mit zwei oder mehr Peaks, aufweist oder nicht. Wenn eine Pile-Up-Wellen form erfaßt wird, sind Lagensignale X und Y sowie ein Energiesignal Z nicht für die Abbildung der RI-Verteilung der Gammastrahlen geeignet, auch wenn die Peaks des Z_PHA-Signals innerhalb eines interessierenden Fensters liegen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfin dung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer bisherigen Szintillationskameranordnung,

Fig. 1A eine Darstellung zur Erläuterung der Beziehung von in einem Pulshöhenanalysator gemäß Fig. 1 vorgegebenen Fenstern und einem Energiediskrimi niersignal,

Fig. 2 ein Schaltbild einer Fehlerzählung-Beseitigungs schaltung gemäß einer Ausführungsform der Er findung,

Fig. 3A bis 3G Zeitsteuerdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 2,

Fig. 4A bis 4H ebenfalls Zeitsteuerdiagramme zur Verdeutlichung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 2 und

Fig. 5 ein Schaltbild einer Abwandlung der Schaltung nach Fig. 2.

Zur Erleichterung des Verständnisses einer erfindungs gemäßen Szinitillationskameraanordnung ist im folgenden anhand von Fig. 1 zunächst eine bisherige Szintillations kameraanordnung erläutert.

Eine Szintillationskamera 1 umfaßt einen Kollimator, einen Szintillationskristall, Photoelektronen-Vervielfacher, an letztere angeschlossene Vorverstärker und eine Be wertungsschaltung zum Bewerten von Ausgangs signalen von den Vorverstärkern. Die Bewertungsschaltung erzeugt impulsartige Koordinatensignale X⁺, X^-, Y⁺ und Y^- in Übereinstimmung mit der erfaßten Lage von Gammastrahlen sowie auch ein sog. Zdiv-Signal (vgl. unten) und ein Z_PHA-Signal, die beide die Energie der Gammastrahlen oder betreffen. Die Signale X⁺, X^-, Y⁺, Y^- und Zdiv werden einer Lagenrecheneinheit 2 ein gegeben, welche diese Eingangssignale verarbeitet und Lagensignale X und Y erzeugt, welche die erfaßte Lage der Gammastrahlen repräsentieren und welche Rechteckimpulse darstellen, deren Höhen die erfaßte Lage der Gammastrahlen angeben. Das Zdiv-Signal besitzt eine der Energie der Gammastrahlen proportionale Höhe und wird als Korrekturdateneinheit (Normierdaten einheit) beim Berechnen der erfaßten Lage der Gammastrahlen anhand der Koordinatensignale X⁺, X^-, Y⁺, Y^- benutzt. Die Signale X und Y bestimmen sich zu:

X=(X⁺-X^-)/Zdiv,
Y=(Y⁺-Y^-)/Zdiv.

Das Z_PHA-Signal ist ein Impuls mit einer der Energie der Gammastrahlen proportionalen Höhe. Dieses Signal wird einer Energiesignal-Erzeugungseinheit 3 zur Erzeugung eines Energiesignals Z eingespeist.

Das Z_PHA-Signal wird auch einem Impulshöhen- oder Fenster analysator 4 eingegeben, der feststellt, ob die Impulshöhe des Z_PHA-Signals innerhalb eines spezifischen inter essierenden Fensters liegt oder nicht, und ein binäres PHA-Signal liefert. Letzteres wird hoch, wenn das Z_PHA- Signal innerhalb des Fensters liegt. Im Fensteranalysator 4 sind folgende Fensterpegel vorgegeben: Ein unterer Pegel WL1 und ein oberer Pegel WU1, die ein erstes Fenster W1 definieren; ein unterer Pegel WL2 und ein oberer Pegel WU2, die ein zweites Fenster W2 festlegen; sowie ein unterer Pegel WL3 und ein oberer Pegel WU3 zur Fest legung eines dritten Fenstern W3. Es ist zu beachten, daß im Analysator 4 mehrere Fenster vorgegeben sind. Dies ist deshalb der Fall, weil die erfaßte Strahlung je nach der Art des verwendeten Radio isotops, z. B. 67Ga, zwei oder mehr Peaks bzw. Scheitel punkte aufweisen kann. Hätte der Analysator 4 nur ein einziges Fenster, könnte er keine genaue Pulshöhenanalyse für eine etwaige Strahlung mit zwei oder mehr Peaks gewähr leisten, und die erfaßte Lage der Gamma strahlen könnte nicht richtig berechnet werden. Falls die erfaßte Strahlung nur einen einzigen Peak aufweist, reicht es selbstverständlich aus, nur ein einziges Fenster vorzugeben. Das Binärsignal PHA wird hoch, wenn der Peak des Z_PHA-Signals innerhalb eines der Fenster liegt. Fig. 1A veranschaulicht die das erste Fenster W1, das zweite Fenster W2 und das dritte Fenster W3 definierenden Fenster pegel sowie das Z_PHA-Signal, dessen Höhe innerhalb des ersten Fensters W1 liegt. Wenn die erfaßte Strahlung nur einen einzigen Peak aufweist, können die Breiten oder Weiten der Fenster W2 und W3 auf Null gesetzt werden.

Das Ausgangssignal Z_PHA des Fensteranalysators 4 wird einer Pufferverarbeitungsschaltung 5 eingegeben, welche das PHA-Signal für ein nachfolgendes Szintillationsereignis zwischenspeichert, bis die Datenverarbeitung für das vor hergehende Szintillationsereignis abgeschlossen ist. Die Pufferverarbeitungsschaltung 5 ist besonders dann von Wichtigkeit, wenn die Szintillation in Abständen oder Intervallen auftritt, die kürzer sind als eine Totzeit der verwendeten Schaltungsanordnung, wobei diese Schaltung daher die Zählrate der Szintillationsereignisse verbessert. Die Schaltung 5 erzeugt Pufferverarbeitungs-Zeittaktsignale BT1 und BT2 und liefert dies zur Lagenrecheneinheit 2 und zur Energiesignal-Erzeugungseinheit 3 zwecks Durchführung der oben erwähnten Pufferverarbeitungen an den Lagen signalen X und Y sowie am Energiesignal Z. Die Lagen recheneinheit 2 kann daher richtige bzw. einwandfreie Lagen signale X und Y liefern, und die Energiesignal-Erzeugungseinheit 3 vermag ein einwandfreies Energiesignal Z zu erzeugen, auch wenn die Szintillationsereignisse in kurzen Inter vallen auftreten. Die Pufferschaltung 5 führt dieselbe Pufferverarbeitung für das Binärsignal PHA durch und erzeugt ein UNB-Signal (Abbildung-Steuersignal). Die Eingangssignale zur Lagenrecheneinheit 2 und zur Energie signal-Erzeugungseinheit 3 werden jeweils durch eine Verzögerungs leitung (Laufzeitkette) verzögert. Infolgedessen werden die Signale X, Y und Z synchron mit dem von der Pufferschaltung 5 ausgegebenen UNB-Signal erzeugt. Das UNB-Signal wird einem Triggergenerator 6 eingespeist, der Triggersignale TG1 und TG2 liefert.

Die Lagensignale X und Y werden jeweils Abtast/Halte schaltungen 7a bzw. 7b eingespeist, während das Energie signal Z einer Abtast/Halteschaltung (S/H) 7c eingespeist wird. Die Abtast/Halteschaltungen 7a bis 7c werden durch das vom Triggergenerator 6 ausgegebene Triggersignal TG1 aktiviert oder freigegeben, um darauf die Signale X, Y und Z abzutasten und zu halten. Die abgetasteten Signale X, Y und Z werden Analog/Digital- bzw. A/D-Wandlern 8a, 8b bzw. 8c eingespeist, die durch das Triggersignal TG2 vom Triggergenerator 6 aktiviert oder freigegeben werden, um die Signale X, Y und Z in Digitalsignale umzusetzen.

Die von den A/D-Wandlern 8a und 8b erhaltenen Digital signale X und Y werden als Adreßsignale zu einem Bild speicher 9 übertragen. Das vom A/D-Wandler 8c gelieferte Digitalsignal Z wird einem Fensteranalysator 10 eingegeben, welcher bestimmt, ob ein im Signal Z re sultierendes Ereignis aufgespeichert werden soll oder nicht. Im positiven Fall wird ein durch die Signale X und Y adressierter Platz im Bildspeicher 9 um "1" inkrementiert. Der Bildspeicher 9 ist mit einer Videowandlerschaltung 11 verbunden, welche die im Bildspeicher 9 gespeicherten Zählstände der Ereignisse in ein Fernseh- oder Videosignal umsetzt. Letzteres wird einer Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinheit (CRT) 12 ein gespeist, welche die Radioisotopverteilung im Unter suchungsobjekt in sichtbarer Form wiedergibt.

Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß die durch die Einheiten 2 und 3 gelieferten Signale X, Y und Z für die Abbildung der Radioisotopverteilung im Unter suchungsobjekt im Fall der Lieferung des UNB-Signals benutzt werden. Wenn nämlich das UNB-Signal von der Pufferschaltung 5 nicht geliefert wird, werden die Abtast/Halteschaltungen (S/H) 7a, 7b und 7c sowie die A/D-Wandler 8a, 8b und 8c nicht freigegeben, so daß keine Daten in den Bildspeicher 9 eingegeben werden können. Bei der bisherigen Szintillationskameraanordnung gemäß Fig. 1 ist der Fenster analysator 4 nicht für die korrekte oder einwandfreie Analyse des Z_PHA-Signals mit einer Pile- Up-Wellenform, von zwei nahezu zum gleichen Zeitpunkt auftretenden Szintillationsereignissen herrührend, aus gelegt, so daß die Lagenberechnung für Szintillationsereignisse mit Fehlern behaftet sein kann.

Im folgenden ist eine erste Ausführungsform der Erfindung anhand von Fig. 2 beschrieben, in welcher den Teilen usw. von Fig. 1 entsprechende Teile usw. mit denselben Bezugs ziffern bzw. Symbolen wie vorher bezeichnet sind.

Bei dieser Ausführungsform umfaßt der Fensteranalysator 4 drei Fensteranalysatoreinheiten 4a, 4b und 4c, die für die Analyse von Strahlungen mit mehreren Peaks angepaßt sind. Ein unterer Pegel WL1 und ein oberer Pegel WU1, die ein erstes Fenster W1 definieren, sind in der Fensteranalysatoreinheit 4a gesetzt; ein unterer Pegel WL2 und ein oberer WU2 zur Festlegung eines zweiten Fensters W2 sind in der Fensteranalysatoreinheit 4b vorgegeben, während ein unterer Pegel WL3 und ein oberer Pegel WU3 zur Festlegung eines dritten Fensters W3 in der Fenster analysatoreinheit 4c gesetzt sind. Die Ausgangs signale dieser Analysatoreinheiten 4a bis 4c werden durch ein ODER-Glied 4d einer ODER-Verknüpfung zur Lieferung eines PHA-Signals unterworfen. Letzteres wird der Puffer verarbeitungsschaltung 5 eingegeben.

Bei einer Szintillationskameraanordnung gemäß der Erfindung wird ein Z_PHA-Signal Integrationsschaltungen 23a und 23b über eine Verzögerungsleitung 21 und einen Zwischenspeicher bzw. Puffer 22 zugeführt. Die Ver zögerungsleitung 21 gewährleistet dieselbe Lauf- oder Verzögerungszeit (0,8 µs), wie sie durch die Verzögerungs leitungen zum Verzögern der Eingangssignale der Lagen recheneinheit 2 und des Energiesignal-Erzeugungseinheit 3 (Fig. 1) gewährleistet wird.

Die Ausgangssignale der Integrationsschaltungen 23a und 23b werden an die nicht-invertierenden Eingänge von Komparatoren 24a bzw. 24b angelegt. Das den oberen Pegel WU1 des in der Fensteranalysatoreinheit 4a gesetzten niedrigsten Fensters W1 repräsentierende Signal wird über einen verstärkungsgesteuerten Puffer 25 an die invertierenden Eingänge der Komparatoren 24a und 24b angekoppelt. Der Puffer 25 kann eine Verstärkung aufweisen, die geringfügig größer ist als 1.

Die Ausgangssignale der Komparatoren 24a und 24b werden jeweils an die Takteingänge CK von D-Typ-Flipflops 26a bzw. 26b angekoppelt. Die Ausgänge Q der Flipflops 26a und 26b sind mit einem NOR-Glied 27 verbunden. Das Aus gangssignal der Pufferschaltung 5 und das Ausgangssignal des NOR-Glieds 27 werden durch ein UND-Glied 28, das ein binäres UNB-Signal liefert, einer UND-Verknüpfung unter worfen.

Die Pufferschaltung 5 liefert zwei Integrationsfreigabe signale IE1 und IE2 sowie zwei Löschsignale CL1 und CL2. Die Signale IE1 und IE2 werden synchron mit Puffer-Zeittaktsignalen BT1 und BT2 erzeugt, die der Lagenrecheneinheit 2 bzw. dem Energiesignal-Erzeugungseinheit 3 aufgeprägt werden.

Das Integrationsfreigabesignal IE1 wird der Integrations schaltung 23a eingegeben und auch an den Dateneingang D des Flipflops 26a angelegt. Das Löschsignal CL1 wird an die Löschklemme CL des Flipflops 26a angelegt, so daß das Flipflop 26a nach Abschluß der Inte gration in der Integrationsschaltung 23a gelöscht wird. Die Integrationsschaltung 23a wird für die Dauer des Signals IE1 zum Integrieren des Z_PHA-Signals freigegeben. Der Komparator 24a vergleicht das Ausgangssignal von der Integrationsschaltung 23a mit einem Schwellenwert pegel, der geringfügig höher ist als der obere Pegel WU1. Wenn das Ausgangssignal der Integrationsschaltung 23a den Schwellenwertpegel übersteigt, steigt das Ausgangs signal des Komparators 24a auf einen hohen Pegel an. Das hochpegelige Ausgangssignal des Komparators 24a taktet das Flipflop 26a, so daß dessen Ausgang Q auf einen hohen Pegel übergeht.

Das Integrationsfreigabesignal IE2 wird an die Inte grationsschaltung 23b und auch an den Dateneingang D des Flipflops 26b angelegt. Das Löschsignal CL1 wird der Lösch klemme CL des Flipflops 26b aufgeprägt. Die Anordnung aus der Integrationsschaltung 23b, dem Komparator 24b und dem Flipflop 26b arbeitet auf dieselbe Weise wie die Anordnung aus Integrationsschaltung 23a, Komparator 24a und Flipflop 26a.

Bei der beschriebenen Abbildungssignalverarbeitungs schaltung befindet sich das Ausgangssignal des NOR-Glieds 27 gewöhnlich auf dem hohen Pegel. Infolgedessen ist normalerweise das UND-Glied 28 freigegeben, so daß ein Ausgangssignal der Pufferschaltung 5 als UNB-Signal benutzt wird. Wenn das Ausgangssignal einer der Integrations schaltungen 23a oder 23b über den Schwellenwertpegel an steigt, wird das betreffende Flipflop getaktet. Sodann geht der Ausgang des NOR-Glieds 27 auf einen niedrigen Pegel über, wodurch das UND-Glied 28 abgeschaltet bzw. gesperrt wird. Infolgedessen wird ein Ausgangssignal der Pufferschaltung 5 blockiert. Dies bedeutet, daß kein UNB- Signal geliefert wird.

Im folgenden ist anhand der Fig. 3A bis 3B erläutert, auf welche Weise die erste Ausführungsform (Fig. 2) der Erfindung eine fehlerhafte Berechnung der Lage der Gammastrahlen verhindert, die von einem Zählen gleichzeitiger Szintillationsereignisse herrühren kann. Es sei angenommen, daß nur das erste Fenster W1 in der ersten Fensteranalysatoreinheit 4a (Fig. 2) vorgegeben ist. Außerdem sei angenommen, daß nur ein Satz aus Integrationsschaltung 23a, Komparator 24a und Flipflop 26a vorgesehen ist.

Fig. 3A veranschaulicht eine Pile-Up-Wellenform eines Z_PHA-Signals, die von zwei gleichzeitigen Szintillations ereignissen herrührt und zwei Peaks oder Scheitelpunkte aufweist, die beide innerhalb des ersten, in der Fensterana lysatoreinheit 4a vorgegebenen Fensters W1 liegen. Die Pile-Up- Wellenform wird über die Verzögerungsleitung 21 und den Puffer 22 der Integrationsschaltung 23a eingegeben. Ein durch die erste Fensteranalysatoreinheit 4a erzeugtes binäres PHA-Signal wird an die Pufferschaltung 5 angelegt. In Abhängigkeit von diesem PHA-Signal erzeugt die Puffer schaltung 5 ein Integrationsfreigabesignal (Abtastsignal) IE1 (Fig. 3B). Außerdem liefert sie in Abhängigkeit von der Hinterflanke des Signals IE1 ein Löschsignal CL1 (Fig. 3C). Die Integrationsschaltung 22a integriert das Z_PHA-Signal während der durch das Signal IE1 bestimmten Abtastperiode. Es reicht dabei aus, daß das Integrationsfreigabesignal IE1 eine Dauer (d. h. die Abtastperiode) entsprechend etwa dem Doppelten derjenigen des üblicherweise erhaltenen Z_PHA- Signals mit einem einzigen Peak aufweist.

Fig. 3D veranschaulicht die Wellenform eines Ausgangs signals von der Integrationsschaltung 23a. Wenn das Z_PHA- Signal keine Pile-Up-Wellenform zeigt, ist der endgültige Pegel des integrierten Ausgangssignals niedriger als der durch den verstärkungsgesteuerten Puffer 25 im Komparator 24a gesetzte Schwellenwertpegel. Das Ausgangssignal des Komparators 24a bleibt daher niedrig, so daß das Flipflop 26a ungetaktet bleibt. Wenn dagegen das Z_PHA-Signal eine in Fig. 3A gezeigte Pile-Up-Wellenform aufweist, übersteigt der endgültige Pegel des integrierten Ausgangssignals von der Integrations schaltung 23a den im Komparator 24a vorgegebenen Schwellen wertpegel. In diesem Fall geht das Ausgangssignal des Komparators 24a auf einen hohen Pegel über, wodurch das Flipflop 26a getaktet wird. Infolgedessen liegt am Ausgang Q des Flipflops 26a gemäß Fig. 3E ein hohes Signal an. Das Ausgangssignal des NOR-Glieds 27, d. h. das UNB-Signal, geht unter Sperrung des UND-Glieds 28 auf einen niedrigen Pegel über. Aus diesem Grund wird das UNB-Signal, das die Pufferschaltung 5 in Abhängigkeit vom ersten Peak des Z_PHA-Signals erzeugt hat, gemäß Fig. 3G nicht vom UND-Glied 28 ausgegeben.

Bei der bisherigen Szintillationskameraanordnung gemäß Fig. 1 wird der erste Peak des Energiediskriminiersignals Z_PHA mit einer Pile-Up-Wellenform zur Lieferung der Signale X, Y, Z und UNB analysiert, während der nächste Peak des Z_PHA-Signals nicht erfaßt werden kann. Dies bedeutet, daß unabhängig davon, ob ein Szintillationsereignis aufgetreten ist, die Lagensignale für das Szintillationsereignis nicht zur Abbildung oder Wiedergabe der RI-Verteilung herangezogen werden können. Die bisherige Anordnung vermag somit nicht die Position, in welcher jede Szintillation aufgetreten ist, genau zu berechnen.

Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung kann eine derartige ungenaue Berechnung der Lage der Szintillation dadurch vermieden werden, daß eine Integrationsgröße des Z_PHA-Signals abhängig davon unter schiedlich ist, ob dieses Signal eine Pile-Up-Wellenform aufweist oder nicht. Falls nämlich das Energiediskriminier signal eine Pile-Up-Wellenform aufweist, wird das UNB- Signal nicht vom UND-Glied 28 ausgegeben, so daß die von der Lagenrecheneinheit 2 gelieferten Lagensignale X und Y sowie das Energiesignal Z nicht zur Abbildung der RI-Verteilung herangezogen werden können. Diese Zurückhaltung der Signale X, Y und Z beeinträchtigt nicht die Abbildung der RI-Verteilung, weil die gleich zeitigen Szintillationsereignisse gleichmäßig auf der Oberfläche des zweidimensionalen Detektors auftreten. Mit anderen Worten: die fehlerhafte Lagenberechnung auf grund der Pile-Up-Wellenform des Z_PHA-Signals wird aus geschlossen, und die RI-Verteilung kann unter Heranziehung von Z_PHA-Signalen ohne Pile-Up-Wellenform genau abgebildet bzw. wiedergegeben werden.

Anhand der Fig. 4A bis 4H ist im folgenden erläutert, auf welche Weise die Zählratencharakteristik durch Ver wendung zweier Sätze aus jeweils einer Integrationsschal tung, einem Komparator und einem Flipflop verbessert werden kann.

Fig. 4A veranschaulicht eine Impulsreihe des von einer Szintillationskamera zur Fensteranalysatoreinheit 4a gelieferten Energiediskriminiersignals Z_PHA. Von diesen Impulsen besitzen 3 Impulse Z_PHA1, Z_PHA2 und Z_PHA3 jeweils Höhen, die innerhalb des ersten, in der Analysatoreinheit 4a vorgegebenen Fensters W1 liegen. Fig. 4B veranschaulicht das vom Puffer 22 über die Verzögerungsleitung 21 erhaltene Z_PHA-Signal. Es sei angenommen, daß das Intervall bzw. der Zeitabstand zwischen den Impulsen Z_PHA2 und Z_PHA3 kürzer ist als eine Totzeit der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung.

In Abhängigkeit vom PHA-Signal, das die Analysatoreinheit 4a bei Eingang des Z_PHA-Signals erzeugt hat, liefert die Pufferschaltung 5 gemäß Fig. 4C Integrationsfreigabeimpulse IE1 entsprechend den Impulsen Z_PHA1 und Z_PHA2 (vgl. Fig. 4B). Die Pufferschaltung 5 liefert auch Löschimpulse CL1 (Fig. 4E) in Abhängigkeit von den Hinterflanken der Inte grationsfreigabeimpulse IE1. Weiterhin erzeugt die Puffer schaltung 5 einen in Fig. 4D dargestellten Integrations freigabeimpuls IE2 entsprechend dem dritten Impuls Z_PHA3 des Energiediskriminiersignals. Die Pufferschaltung 5 liefert ferner ein in Fig. 4F gezeigtes Löschsignal CL2 in Abhängigkeit von der Hinterflanke des Integrations freigabesignals IE2.

Die Integrationsschaltung 23a integriert die Impulse Z_PHA1 und Z_PHA2 nach Maßgabe des Integrationsfreigabesignals IE1, um damit Ausgangssignale gemäß Fig. 4G zu liefern. Die Integrationsschaltung 23b integriert den Impuls Z_PHA3 nach Maßgabe des Integrationsfreigabesignals IE2, um damit das Ausgangssignal gemäß Fig. 4H zu liefern. Mittels dieser Operation können Z_PHA-Signale, die in kürzeren Abständen als die Totzeit der Schaltungsanordnung auftreten, genau gezählt werden. Hierdurch wird die Zählratencharakteristik verbessert. Die Pufferschaltung 5 erzeugt Zeittaktsignale BT1 und BT2 synchron mit den Integrationsfreigabesignalen IE1 bzw. IE2. Bevorzugt ist die Dauer (d. h. die Abtastperiode) der Signale IE1 und IE2 etwa doppelt so groß wie diejenige eines Energiediskriminiersignals Z_PHA.

Fig. 5 veranschaulicht eine andere Verarbeitungsschaltung für Gammastrahlen mit mehreren Peaks. Gemäß Fig. 5 sind weiterhin zwei Sätze von Komparatoren 24c, 24d; 24e, 24f vorgesehen, die dem Satz aus den Kom paratoren 24a, 24b entsprechen. Der obere Pegel WU2 wird über den verstärkungsgesteuerten Puffer 25b als Schwellen wertpegel den Komparatoren 24c und 24d eingegeben. Der obere Pegel WU3 wird über den verstärkungsgesteuerten Puffer 25c als Schwellenwertpegel den Komparatoren 24e und 24f eingegeben.

Die Ausgänge der Komparatoren 24c bis 24f sind an die Taktklemmen CK von Flipflops 26c, 26d, 26e bzw. 26f ange schlossen. Die Q-Ausgänge der Flipflops 26a und 26b sind mit dem NOR-Glied 27a verbunden. Die Q-Ausgänge der Flip flops 26c sind an ein NOR-Glied 27b angeschlossen. Die Q-Ausgänge der Flipflops 26e und 26f liegen an einem NOR-Glied 27c. Die Ausgänge der NOR-Glieder 27a, 27b und 27c sind zusammen mit dem Ausgang der Pufferschaltung 5 an ein UND-Glied 28a angekoppelt.

Mit der Anordnung gemäß Fig. 5 können die Szintillations ereignisse ebenfalls einwandfrei gezählt werden, auch wenn das Z_PHA-Signal eine Anzahl von Peaks enthält, deren Höhen innerhalb eines im Fensteranalysator 4 vorgegebenen Fensters liegen.

Claims

1. Szintillationskameraanordnung, mit:

- einer Szintillationskamera (1) zum Erfassen der von einem Untersuchungsobjekt injizierten Radioiso top ausgestrahlten Gammastrahlen zwecks Lieferung von Lagenkoordinateninformationen entspre chend einer erfaßten Lage der Gammastrah len sowie eines Energiediskriminiersignals (Z_PHA) ei ner der Energie der erfaßten Gammastrahlen proportio nalen Pulshöhe,
- einer Lagenrecheneinheit (2), die geschaltet ist zum Abnehmen der Lagenkoordinateninformationen von der Szintillationskamera (1) zwecks Lieferung von Lagen signalen (X, Y), welche die Position oder Lage, an welcher die Gammastrahlen erfaßt werden, repräsentie ren,
- einer Energiesignal-Erzeugungseinheit (3), die geschal tet ist zum Abnehmen des Energiediskriminiersignals von der Szintillationskamera (1) zwecks Lieferung ei nes Energiesignals (Z), dessen Pulshöhe die Energie der erfaßten Gammastrahlen repräsentiert,
- einer Pulshöhenanalysiereinrichtung (4, 5), die geschal tet ist zum Abnehmen des Energiediskriminiersignals von der Szintillationskamera (1) zwecks Lieferung ei nes Abbildungssteuersignals (UNB), wenn das Energie diskriminiersignal (Z_PHA) eine Pulshöhe aufweist, die innerhalb eines durch obere und untere Pegel definier ten interessierenden Fensters liegt,
- einer auf die Lagensignale (X, Y), das Energiesignal (Z) und das Abbildungssteuersignal (UNB) ansprechende Datenverarbeitungseinrichtung (7-12) zum Abbilden oder Wiedergeben einer Radioisotopverteilung im Untersuchungsobjekt, und
- einer Pile-Up-Detektoreinrichtung (23, 24) zur Verhinderung der Lieferung des Abbildungssteuer signals (UNB), der Lagensignale (X, Y) und des Energiesignals (Z) zur Datenverarbeitungseinrich tung (7-12), wenn das Energiediskriminiersignal eine von einer gleichzeitigen Zählung der Gammastrahlen resultierende Pile-Up-Wellenform auf weist,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Pile-Up-Detektoreinrichtung (23, 24) das Ener giediskriminiersignal für eine vorbestimmte Ab tastperiode integriert und das integrierte Signal mit einem Schwellenwertpegel vergleicht, der ab hängig von dem oberen Pegel des interessierenden Fensters gewählt ist, wobei die Detektoreinrich tung (23, 24) ein Pile-up erfaßt, wenn der Pegel des integrierten Signals gleich dem Schwellenwert pegel oder größer ist, und
- eine Torschalteinrichtung (28) die Lieferung des Abbildungssteuersignals (UNB), der Lagensignale (X, Y) und des Energiesignals (Z) zur Datenverar beitungseinrichtung (7-12) sperrt, wenn ein Pile- up durch die Detektoreinrichtung (23, 24) erfaßt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwertpegel höher ist als der obere Pegel des interessierenden Fensters.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulshöhenanalysiereinrichtung (4, 5) eine Anzahl von zusammengeschalteten Pulshöhenanalysier schaltungen (4a, 4, 4c) zum Abnehmen des Energie diskriminiersignals aufweist, in denen verschiedene interessierende Fenster vorgegeben sind.