NL8301699A - Werkwijze en inrichting voor het verbeteren van het scheidend vermogen van een gamma-camera. - Google Patents

Description

* * · κ χ Ν.0. 31.827 ✓

Werkwijze en Inrichting voor het verbeteren van het scheidend vermogen van een gamma-camera._

De navolgende octrooischriften die betrekking hebben op gamma-ca-mera's en technieken voor het berekenen van de coördinaten van lichtverschijnselen worden geacht hierin te zijn geïncorporeerd: (1) Amerikaans octrooischrift 3.011.057 ten name van Hal Anger.

5 (2) Amerikaans octrooischrift 4.060.730 ten name van Jacob Zioni,

Yitzhak Klein en Dan Inbar.

(3) Amerikaans octrooischrift 4.095.108.

De uitvinding heeft betrekking op gamma-camera's, meer in het bijzonder op een werkwijze en een inrichting voor het verbeteren van het 10 scheidend vermogen van zulke camera's.

Het is algemeen bekend dat een conventionele gamma-camera een scintillatiekristal bevat dat reageert op stralingsstimuli door het opwekken van lichtverschijnselen in het kristal op plaatsen waar de stimuli inwerken op de roosterstructuur van het kristal. Een reeks foto-15 multiplicatoren die operationeel zijn verbonden met het kristal reageert op de lichtverschijnselen en geeft afzonderlijke uitgangssignalen die worden bewerkt door rekenschakelingen die de coördinaten van elk lichtverschijnsel berekenen.

Bij de voorbereiding voor het weergeven van de intensiteitsverde-20 ling van een stralingsveld afgebeeld op het kristal en dat daarin lichtverschijnselen veroorzaakt, is het gebruikelijk een weergave van de dichtheidsverdeling van de verschijnselen in het kristal te accumuleren door gebruik te maken van een matrix van opslagregisters waarvan de elementen in een êén op éên relatie staan tot de elementaire gebie-25 den van het kristal. Telkens als een lichtverschijnsel in het kristal optreedt worden de coördinaten ervan berekend en de inhoud van het element in de matrix dat zulke coördinaten bevat wordt vergroot. De inhoud van een bepaald element van de matrix is derhalve een getal dat het aantal verschijnselen voorstelt dat heeft plaatsgevonden binnen een van 30 te voren bepaalde periode in een elementair gebied van het kristal dat overeenkomt met de plaatsing van het bepaalde element in de matrix.

Zulk een getal is recht evenredig met de intensiteit van de straling uitgestraald door een elementair gebied van het stralingsveld waarmee het bepaalde element van de matrix is gecorreleerd. Door dit getal te 35 gebruiken voor het vaststellen van de helderheid van een beeldelement van een weergave overeenkomend met de elementen van de matrix, kan derhalve de intensiteitsverdeling van een stralingsveld worden weergegeven 8301699 • · 2 in termen van de helderheidsverdeling van de weergave.

Bij een conventionele gamma-camera van het type beschreven in referentie (1) worden de coördinaten van een lichtverschijnsel berekend door de uitgangssignalen van de fotomultiplicatoren te bewerken. Meer 5 in het bijzonder wordt het zogenaamde "zwaartepunt" van de signalen van de fotomultiplicatoren berekend door een gewicht toe te kennen aan elke fotomultiplicator in overeenstemming met zijn plaats ten opzichte van een coördinaatas in het kristal, het gewicht van een fotomultiplicator te vermenigvuldigen met zijn uitgangssignaal, alle gewogen uitgangssig-10 nalen van de fotomultiplicatoren te sommeren en de som te delen door het aantal fotomultiplicatoren. Door oorzaken die de vakman welbekend zijn, kan een berekende plaats van een lichtverschijnsel verschillen van de werkelijke plaats ervan in het kristal. Tengevolge hiervan is een beeld verkregen van een matrix waarvan de inhoud op de aangegeven 15 manier is ontwikkeld, niet altijd een juiste weergave van het werkelijke stralingsveld. De nauwkeurigheid kan worden verbeterd als de niet-lineairiteiten in het systeem worden gecompenseerd.

Een benadering hiervan is geopenbaard in referentie (2), waar de berekening wordt uitgevoerd in een stapsgewijs proces waarbij eerst 20 ruwweg de algemene plaats van een verschijnsel wordt bepaald en daarna een van te voren bepaalde functie van de uitgangssignalen van fotomultiplicatoren dichtbij de algemene plaats worden gebruikt voor het berekenen van de coördinaten van het verschijnsel. Een andere benadering is beschreven in referentie (3), waar een calibratiekaart of matrix wordt 25 verkregen voor een bepaalde gamma-camera en de berekende coördinaten worden gewijzingd in overeenstemming met de calibratiekaart. In geen enkel geval is echter met deze hulpmiddelen een volledig succes geboekt bij het oplossen van de aan gamma-camera’ s inherente problemen van het nauwkeurig weergeven van een beeld van een stralingsveld.

30 Het is derhalve een doel van de onderhavige uitvinding een nieuwe en verbeterde methode en middelen te verschaffen voor het verbeteren van het scheidend vermogen van een gamma-camera van het bovenbeschreven type.

Elk element in een matrix dat de dichtheidsverdeling voorstelt van 35 lichtverschijnselen in een scintillatiekristal van een gamma-camera, wordt gewogen op een wijze die het scheidend vermogen van de camera verbetert. Het gewicht van een element is in overeenstemming met de waarschijnlijkheid dat een verschijnsel, waarvan is berekend dat het is opgetreden in een bepaald elementair gebied waarmee het element over-40 eenkomt, ook inderdaad daarin heeft plaatsgevonden. Bij een uitvoering 8301699 ^ · « 3 van de uitvinding wordt zulk een waarschijnlijkheid berekend met gebruikmaking van een calibratiebewerking waarbij een calibratiebundel van gamma-stralen op bepaalde plaatsen op het kristal valt en de gammacamera wordt gebruikt voor het berekenen van de plaats van de ver-5 schijnselen. De gemiddelde berekende plaats van verschijnselen tengevolge van het vallen van de calibratiebundel op een vast punt in het kristal wordt afgeleid en de afstand van de gemiddelde berekende plaats tot de bekende plaats van het verschijnsel is omgekeerd evenredig met de waarschijnlijkheid dat een verschijnsel waarvan is berekend dat het 10 in het calibratiepunt is opgetreden daar ook werkelijk is opgetreden.

Deze calibratiewerkwijze verschaft derhalve een maat voor de betrouwbaarheid dat een verschijnsel waarvan is berekend dat het in een bepaald elementair gebied is opgetreden, daarin ook werkelijk is opgetreden.

15 De calibratiewerkwijze kan ook worden uitgevoerd door met de bere kende coördinaten van een verschijnsel te associëren een gemiddelde verdeling van de uitgangssignalen van de fotomultiplicatoren van de camera, die represententief zijn voor de verdeling tengevolge van het optreden van een aantal verschijnselen bij de berekende coördinaten. De 20 waarschijnlijkheid dat een verschijnsel optreedt bij de berekende coördinaten wordt gerelateerd met de kruiscorrelatie tussen de gemiddelde verdeling en de werkelijke verdeling van de uitgangssignalen. Een gewicht dat is gerelateerd met de waarschijnlijkheid dat een verschijnsel waarvan is berekend dat het op een bepaalde plaats is opgetreden ook 25 werkelijk op die plaats is opgetreden, kan derhalve aan elk verschijnsel worden toegekend op een verschijnsel-tot-verschijnselbasis en het resultaat kan voor weergave in een geheugen worden opgeslagen. Bij deze calibratiewerkwijze kan de gemiddelde verdeling op analytische wijze worden verkregen in overeenstenming met de ruimtelijke verdeling van 30 fotomultiplicatoren, of bij voorkeur met een werkelijke calibratiewerkwijze waarbij een aantal verschijnselen wordt opgewekt op elk van een aantal bekende plaatsen in het kristal, en de gemiddelde verdeling van de uitgangssignalen voor elke bekende plaats wordt geregistreerd. De bekende plaatsen kunnen worden beperkt tot een motief of een zich her-35 halend patroon van de opstelling van de fotomultiplicators, of kan zich over het gehele vlak van het kristal uitstrekken. Interpolatie kan worden toegepast voor het bepalen van de gemiddelde verdeling op plaatsen die door de camera zijn berekend tijdens de studie van een onbekend stralingsveld, als zulke plaatsen niet samenvallen met de ealibratie-40 plaatsen.

8301699

V

t » · 4

Uitvoeringen van de uitvinding zijn weergegeven in de bijgevoegde tekeningen, waarin:

Fig. 1 een perspectivisch aanzicht is van de kop van een gamma-ca-mera en de ermede verbonden berekeningsschakeling teneinde, aan te ge-5 ven op welke wijze een calibratiewerkwijze wordt uitgevoerd; fig. 2 een deelaanzicht is van een gedeelte van het scintillatie-kristal van de kop van de gamma-camera, waarin drie elementaire gebieden van het kristal zijn te zien en de gemiddelde berekende plaats van verschijnselen die werkelijk optreden in de drie elementaire gebieden; 10 fig· 3 een weergave is van het functionele verband tussen de cor- rectiefactor voor elementaire gebieden van het kristal en de afstand van de gemiddelde plaats van een verschijnsel tot zijn werkelijke plaats; fig. 4 een blokdiagram is van een verbeterde gamma-camera volgens 15 de onderhavige uitvinding; de fig. 5 en 6 alternatieve stroomdiagrammen zijn die verschillende technieken weergeven voor het calibreren van de gamma-camera; fig. 7 een vereenvoudigd bovenaanzicht is van een opstelling van fotomultiplicators die zijn aangebracht op het scintillatiekristal van 20 een gamma-camera; fig. 8 een kenmerkende gemiddelde verdeling is van de uitgangssignalen van de fotomultiplicators van fig. 7 voor een verschijnsel op een van te voren bepaalde plaats in het kristal; fig. 9 een bovenaanzicht is van een scintillatiekristal dat het 25 motief van het opstellingspatroon weergeeft met de calibratiepunten van een er op aangebracht motief, en fig. 10 een schematisch blokdiagram is dat een techniek weergeeft voor het berekenen van de waarschijnlijkheid dat een verschijnsel waarvan berekend is dat het op een bepaalde plaats is opgetreden, ook wer-30 kelijk op die plaats is opgetreden.

In fig. 1 geeft het referentiegetal 1 een conventionele gamma-camera aan die kan zijn van het type weergegeven in referentie (1). Camera 1 bevat een scintillatiekristal 12 dat reageert op stralingsstimuli uitgezonden door een stralingsveld door het opwekken van lichtver-35 schijnselen in het kristal op plaatsen waar de stimuli inwerken op de roosterstructuur van het kristal. Een opstelling van fotodetectors, zoals fotomultiplicators 14, is operationeel verbonden met het kristal en reageert op lichtverschijnselen door het afgeven van afzonderlijke uitgangssignalen die door de berekeningsschakeling 16 worden bewerkt, 40 zodat de coördinaten van elk lichtverschijnsel worden berekend. Een 8301699 * » % * 5 puntbron van gammastralen 18 geeft een bundel 20 van gammastralen, tezamen met een geschikte (niet in de tekening weergegeven) collimator, waarbij de bundel op de plaats 2 (xl,yl) op het kristal 12 valt en lichtverschijnselen veroorzaakt op de bekende plaats. Op een conventio-5 nele manier verschaft de rekenschakeling een paar coördinaatsignalen xl*,yl‘ die de coördinaten voorstellen van het lichtverschijnsel op de plaats xl,yl. Normalisering van de coördinaatsignalen verkregen door de coördlnaatsignalen te delen door de totale energie van een lichtverschijnsel, wordt uitgevoerd, maar is eenvoudigheidshalve uit het blok-10 diagram weggelaten.

De puntbron wordt op een vaste plaats ten opzichte van het kristal gehouden gedurende een tijd die voldoende lang is voor het optreden van een betrekkelijk groot aantal lichtverschijnselen, zegge 1000, en voor het uitrekenen van de coördinaten van de verschijnselen voor vergelij-15 kingsdoeleinden. Deze situatie is weergegeven in fig. 2, waarin de werkelijke coördinaten van het lichtverschijnsel 22 zijn aangegeven met xl,yl, terwijl de streep-stip-lijn 24 de grens aangeeft waarbinnen alle coördinaatpunten vallen die door de schakeling 16 zijn berekend voor verschijnselen die werkelijk bij xl,yl plaatsvinden. Nadat een betrek-20 kelijk groot aantal coördinaatpunten is berekend worden de gemiddelde coördinaten of in feite de coördinaten van het zwaartepunt van alle coördinaten, namelijk xl*,yl*, berekend met conventionele werkwijzen.

De afstand Dl tussen de bekende plaats van de lichtverschijnselen xl,yl en de gemiddelde berekende plaats van de verschijnselen xl*,yl* is wat 25 hierin verder zal worden genoemd de gecalibreerde afstand geassocieerd met het elementaire gebied van het kristal overeenkomende met de coördinaten xL,yl.

Door gebruik te maken van een kromme, zoals weergegeven in fig. 3, kan de gecalibreerde afstand worden omgezet in een betrouwbaarheidsfac-30 tor die functioneel is gerelateerd met het omgekeerde van de calibra-tieafstand. Als bijvoorbeeld de calibratleafstand nul bedraagt, hetgeen wil zeggen dat de coördinaten van de berekende verschijnselen dezelfde zijn als de werkelijke coördinaten van het verschijnsel, zou de be-trouwbaarheidsfactor 1 zijn of 100 X. Zulk een situatie zou kunnen 35 voorkomen als het lichtverschijnsel plaatsvindt in het geometrische middelpunt van een fotomultiplicator.

Daarentegen gaat een calibratieafstand die betrekkelijk groot is gepaard met een lagere betrouwbaarheidsfactor in de buurt van nul. Deze situatie kan zich voordoen als een lichtverschijnsel optreedt in de 40 buurt van de omtrek van het kristal in een gebied tussen de fotomulti- 8301699

V

6 « * · plicators. In elk geval is de op deze wijze verkregen betrouwbaarheids-factor verbonden met de gemiddelde coördinaten xl',yl' en wordt opgeslagen in een correctiematrix op een adres dat verbonden is met de gemiddelde coördinaten.

5 De werkwijze wordt dan herhaald door de puntbron van gammastralen te verplaatsen totdat de bundel valt op een punt x2,yl van het kristal, en de hierboven beschreven werkwijze wordt herhaald voor het vinden van de calibratieafstand verbonden met de plaats x2',yl'. Zoals hiervoor is beschreven, wordt weer een betrouwbaarheidsfactor berekend gebaseerd op 10 de calibratieafstand D2 en opgeslagen in een correctiematrix op een plaats die overeenkomt met de coördinaten x2T,yl'. Deze werkwijze wordt herhaald totdat het gehele oppervlak van het kristal 12 is bewerkt. Een stroomdiagram dat deze werkwijze toont is weergeven in fig. 5, waarbij is aangenomen dat 1000 lichtverschijnselen nodig zijn voor het bereke-15 nen van elke calibratieafstand. Dit is slechts een illustratie van de uitvinding en andere aantallen kunnen worden toegepast.

Fig. 6 geeft een stroomdiagram weer voor het berekenen van de be-trouwbaarheidsfactoren voor de verschillende elementen in de correctiematrix, meer door het opslaan van de uitgangssignalen van de fotomulti-20 plicatoren dan door gebruikmaking van de rekenschakeling aangegeven in fig. 5. In fig. 6 zal de puntbron van gammastralen een bundel opwekken die op het kristal valt op een bekende plaats en die een uitgangssignaal veroorzaakt bij elk van de fotomultiplicatoren van de opstelling verbonden met het scintillatiekristal. Er kunnen bijvoorbeeld 19 foto-25 multiplicators zijn die zijn verbonden met het kristal en het uitgangssignaal van elk van deze fotomultiplicators zal worden opgeslagen telkens als zich een lichtverschijnsel voordoet. Dit is weergegeven in fig. 6. voor het geval dat het opslaan voortgaat totdat 1000 lichtverschijnselen hebben plaatsgevonden. Als het laatste lichtverschijnsel in 30 de rij heeft plaatsgevonden verkrijgt men het gemiddelde uitgangssignaal van elke fotomultiplicator door de uitgangssignalen van elke fotomultiplicator op te tellen en vervolgens te delen door het aantal verschijnselen. Uit het gemiddelde uitgangssignaal van elke fotomultiplicator worden de gemiddelde coördinaten x',y' berekend onder gebruikma-35 king van de rekenschakeling van de gamma-camera. Met deze informatie kan de calibratieafstand worden berekend en met de kromme van fig. 3 kan de betrouwbaarheidsfactor worden bepaald en opgeslagen in de correctiematrix.

Welke werkwijze voor het verkrijgen van de betrouwbaarheidssfacto-40 ren ook wordt gebruikt, de voltooiing van de calibratiewerkwijze zal 8301699 * * 7 een-ingang verschaffen in elk van de elementen van de correctiematrix 30 weergegeven in fig. 4. Zoals is aangegeven heeft de inhoud van elk element de vorm C(x,y), hetgeen betekent dat de betrouwbaarheidsfactor op de plaats x, y in de matrix C is.

5 Bij het in bedrijf zijn zal de gamma-camera die schematisch is aangegeven bij het referentiegetal 32, op een conventionele manier werken bij het verzamelen van gegeven van een stralingsveld. De rekenschakeling 34 kan werken zoals is aangegeven in referentie (1) of referentie (2) voor het verschaffen van de coördinaten van elk lichtverschijn-10 sel. Deze coördinaten worden geleid naar de opslagmatrlx 36 teneinde dat element van de matrix te vergroten dat is verbonden met de berekende coördinaten. Zoals in de tekening is weergegeven heeft de inhoud van elk element de vorm N(x,y), hetgeen aangeeft dat het aantal verschijnselen opgeslagen op de plaats x,y van de opslagmatrlx N bedraagt. Dat 13 wil zeggen dat N het werkelijk aantal verschijnselen weergeeft dat in het kristal op een berekende plaats x,y is opgetreden.

Het gewogen aantal verschijnselen dat op deze plaats is opgetreden wordt opgeslagen in de weergeefmatrix 38. Een element van deze matrix wordt aangegeven met NT(x,y). Dit symbool geeft aan dat er een gewogen 20 aantal N' verschijnselen optrad op de plaats x,y. Het gewogen aantal verschijnselen op een bepaalde plaats wordt tilt het werkelijk aantal verschijnselen op die plaats verkregen door het werkelijk aantal te vermenigvuldigen met de betrouwbaarheidsfactor voor die plaats. Zoals is aangegeven, Nf(x,y) * [N(x,y)][C(x,y)J.

25 Door gebruik te maken van de weergeefmatrix 38 voor weergeefdoel einden in plaats van de opslagmatrlx 36, ziet men dat de verschijnselen worden herverdeeld in overeenstemming met de betrouwbaarheidsfactor die tijdens de calibratiewerkwijze zijn verkregen. Dat wil zeggen dat het aantal verschijnselen dat optreedt op plaatsen met een betrekkelijk la-30 ge betrouwbaarheidsfactor zal worden verminderd vergeleken met plaatsen waar de betrouwbaarheidsfactor hoger is. Op deze wijze wordt het schei-dingsvermogen van de camera op opmerkelijke wijze verbeterd. Voorts kan deze verbetering worden verkregen met elk bestaand type gamma-camera, hetgeen betekent dat bestaande gamma-camerafs opnieuw kunnen worden 35 uitgerust met de correctie- en weergeefmatrices. Het is alleen noodzakelijk de hierboven beschreven calibratiewerkwijze uit te voeren en de correctiematrix te vervaardigen die wordt gebruikt als een vermenigvuldigingsfactor voor de eerder gebruikte opslagmatrlx.

Zoals hiervoor is uiteengezet is het doel van de onderhavige uit-40 vinding de evaluatie van de waarschijnlijkheid dat de coördinaten van 8301699 * * f 8 een verschijnsel zoals berekend door de coörd inaa tb erekening ss chakeling van een gaznma-camera, na het in acht nemen van alle conventionele correcties voor misplaatsing, etc., dezelfde zijn als de werkelijke coördinaten van het verschijnsel. Dit doel kan worden bereikt door met de 5 berekende coördinaten te verbinden een gemiddelde verdeling van uitgangssignalen van de fotodetectors van de ganma-camera representatief voor de verdeling tengevolge van het optreden van een groot aantal verschijnselen bij zulke coördinaten. De kruisrelatie van de gemiddelde verdeling met de werkelijke verdeling (dat wil zeggen de verdeling 10 waarmee de coördinaten werden berekend) is een maat voor de waarschijnlijkheid dat het verschijnsel dat de werkelijke verdeling veroorzaakte plaatsvond bij de berekende coördinaten.

In fig. 7 geeft het referentiegetal 50 een vereenvoudigde kop van een gamma-camera aan met zeven fotodetectors in de vorm van een aantal 15 fotomultiplicators 51 die zijn aangebracht op het scintillatiekristal 52, waarbij men moet begrijpen dat slechts zeven fotodetectors zijn weergegeven teneinde de tekening en de beschrijving van de uitvinding te vereenvoudigen. De fotodetectors worden aangegeven door de referen-tieletters A-G en elke fotodetector geeft een uitgangssignaal zoals 20 weergegeven in fig. 8 door de krommen 53, als een respons op een verschijnsel dat werkelijk plaatsvindt in het punt xQ, y0. Na integratie en normalisering op een conventionele manier, kunnen de uitgangssignalen worden weergegeven door de serie impulsen 54, waarvan de amr plituden representatief zijn voor de respectievelijke integraties van 25 de uitgangssignalen van de fotomultiplicators. De geïntegreerde signalen worden bewerkt door rekenschakeling teneinde de berekende coördinaten van een verschijnsel vast te stellen. Voor andere verschijnselen op dezelfde plaats zal de verdeling van de uitgangssignalen van de fotodetectors anders zijn tengevolg van de statistische eigenschappen van het 30 desbetreffende proces. Als de verdelingen zijn verzameld voor een groot aantal verschijnselen kan een zogenaamde gemiddelde verdeling van uitgangssignalen worden berekend met behulp van een middelingsprocedure. Het resultaat zal een gemiddelde verdeling van uitgangssignalen zijn verbonden met een werkelijk verschijnsel in het punt x^,yQ. De ge-35 middelde verdeling bij het punt xQ,y0 kan worden verkregen door een radioactieve puntbron te gebruiken die zodanig is geplaatst dat het kristal nauwkeurig in het punt x0,y0 wordt bestraald gedurende een tijd die voldoende lang is ter verkrijging van een groot aantal verschijnselen, zegge 1000, die plaatsvinden in dat punt. In dit geval 40 worden, in tegenstelling tot het hierboven beschreven geval, de coördi- 8301699 9 naten van de verschijnselen niet berekend; slechts de uitgangssignalen zelf worden op een individuele basis geaccumuleerd en gemiddeld.

Andere gemiddelde verdelingen kunnen worden verkregen voor andere discrete punten op het gehele oppervlak van het kristal ter bepaling 5 van een groot aantal calibratlepunten. Een andere mogelijkheid is dat de verdelingen bij vele punten in een centraal gelokaliseerd hexago-naalvormig motief 55 van het patroon van fotodetectors kunnen worden verkregen en het resultaat kan worden geëxtrapoleerd over het gehele patroon. Als het gehele patroon groot is (dat wil zeggen dat het motief 10 vele malen wordt herhaald, bijvoorbeeld als negentien of dertig fotoder-tectors op het kristal zijn aangebracht) kunnen de calibratlepunten in andere motieven dan het motief waar werkelijke metingen zijn uitgevoerd, worden verkregen in een tweestapswerkwijze. Bij zulk een werkwijze wordt rekening gehouden met de positie van een calibratiepunt in 15 een motief, evenals met wat wordt genoemd de "motieffactor" van het motief. Deze laatste, die experimenteel of analytisch kan worden verkregen, hangt af van de plaats van het motief in het grotere patroon. Weer een andere mogelijkheid is het analytisch bepalen van de verdelingen uit de ruimtelijke verdeling van de fotodetectors en hun bekende res-20 ponsiekarakteristleken.

De wijze waarop de uitvinding wordt uitgevoerd onder gebruikmaking van de hierboven beschreven benaderingswijze ziet men in fig. 9, waarbij wordt aangenomen dat een verschijnsel is veroorzaakt door een (niet in de tekening weergegeven) onbekend stralingsveld, en dat de gamma-car-25 mera de coördinaten heeft berekend van het verschijnsel hetgeen resulteerde in de klaarblijkelijke plaats van het verschijnsel bij de plaats 56. Een maat voor de waarschijnlijkheid dat het verschijnsel inderdaad is opgetreden op de plaats 56 kan worden verkregen door de plaats 56 te associëren met een gemiddelde verdeling van uitgangssignalen, bijvoor-30 beeld door interpolatie tussen een aantal calibratlepunten 57, 58, etc·, en vervolgens de gemiddelde verdeling te kruisrelateren met de werkelijke verdeling.

De kruieverdelingsfactor die wordt verkregen met de hierboven be-« schreven werkwijze kan zodanig worden genormaliseerd dat deze de waarde 35 ëên heeft als de correlatie 100 % is en de waarde nul als er geen correlatie aanwezig is. Zulk een factor kan direkt worden gebruikt als een maat voor de waarschijnlijkheid dat een verschijnsel waarvoor een bepaald stel coördinaten is berekend inderdaad bij die coördinaten is opgetreden; de factor kan worden gekwadrateerd teneinde het effect te ac-40 centueren, of de vierkantswortel uit de factor kan worden gebruikt ten- 8301699 10 einde het effect te reduceren. Andere functies van de factor kunnen eveneens worden gebruikt. De op deze wijze verkregen factor kan worden vastgelegd in een geheugen door deze factor als een vergroting toe te voegen aan de inhoud van een cel waarvan het adres in een geheugenma-5 trix wordt bepaald door de berekende coördinaten van het verschijnsel dat de te berekenen factor veroorzaakte. In zulk een geval zal de inhoud van elke geheugencel worden gewogen zodat de inhoud van de geheu-genmatrix de werkelijke verdelingsdichtheid van lichtverschijnselen dichter benadert dan de ongewogen matrix.

10 In plaats van de kruiscorrelatiefactor te gebruiken die is bere kend voor een bepaald adres van een verschijnsel als de toenemingswaar-de die moet worden toegevoegd aan de cel van een geheugenmatrlx op hetzelfde adres, kan een weergave van de factor worden opgeslagen in een ander type geheugen, namelijk het scherm van een CRT, door de intensi-15 teit te moduleren van de straal van de CRT in overeenstemming met de factor. In dit geval kan een weergave van de intensiteitsverdeling van een stralingsveld worden geregistreerd op een lichtgevoelige plaat die operationeel is verbonden met het scherm van de CRT. De onderhavige uitvinding houdt derhalve rekening zowel met een analoge als een digl-20 tale registratie van weergaven van het optreden van verschijnselen in het kristal.

Een uitvoering van een apparaat voor het toepassen van de onderhavige uitvinding is weergegeven in fig. 10, welke figuur nu wordt besproken. Het apparaat 60 omvat een conventionele camerakop 61 en een 25 rekenschakeling 62. De camerakop 61 bevat een (niet in de tekening weergegeven) scintillatiekristal dat reageert op stralingsstimuli van een (niet in de tekening weergegeven) stralingsveld door het opwekken van lichtverschijnselen op plaatsen waar de stimuli inwerken op het kristal, en een samenstel van fotodetectors die reageren op een licht-30 verschijnsel door het afgeven van individuele uitgangssignalen. De schakeling 62 reageert op de verdeling van uitgangssignalen van de fotodetectors door het berekenen van de coördinaten van het verschijnsel dat de uitgangssignalen veroorzaakte. Een beschouwing van de werking van het tot hier beschreven apparaat onthult dat er vele verdelingen 35 zullen bestaan die zullen resulteren in identieke berekende coördinaten en de onderhavige uitvinding omvat middelen voor het evalueren van de waarschijnlijkheid dat de berekende coördinaten van een verschijnsel de werkelijke coördinaten zijn, op de wijze zoals hieronder zal worden beschreven.

40 Het apparaat 60 omvat een opzoektabel 63 die de gemiddelde verde- 8301699 11 lingen bevat van de uitgangssignalen voor de gecalibreerde punten, verkregen op de hierboven beschreven wijze. Met de x,y coördinaten van het verschijnsel, verschaft door de schakeling 62 die de ingang verschaft voor de opzoektabel, kan een gemiddelde verdeling van uitgangssignalen 5 worden geassocieerd met de berekende coördinaten, en wel direkt als voldoende calibratiepunten zijn gekozen, of door interpolatie. Het uitgangssignaal van de opzoektabel wordt geleld naar een ingang van de kruiscorrelator 64, aan de andere ingang waarvan de werkelijke verdeling van uitgangssignalen opgeslagen in het opslagmiddel 65 wordt aan-10 gelegd. De kruiscorrelator 64 is een conventionele inrichting die de vakman welbekend is en waarvan de constructie en de werking geen deel van de onderhavige uitvinding uitmaken. Deze kruiscorrelator voert op een bekende wijze een soort draaiende vermenigvuldiging uit op de twee verdelingen die de ingangssignalen vormen en geeft als uitgangssignaal 15 een weergave van de correlatiegraad tussen de werkelijke verdeling en de gemiddelde verdeling verkregen door een calibratiebewerking. Het uitgangssignaal van de kruiscorrelator 64 wordt geleid naar een geheugen 66 dat wordt geadresseerd door de uitgang van de schakeling 62 voor het in een cel van het geheugen opslaan van een weergave van het optre-20 den van een verschijnsel in een elementair gebied van het kristal overeenkomende met de berekende plaats van het verschijnsel.

Zoals hierboven is verklaard, kan het uitgangssignaal van de kruiscorrelator 64 worden vastgelegd teneinde een maat te verschaffen voor de waarschijnlijkheid dat een verschijnsel bij zijn berekende 25 coördinaten is opgetreden. Een andere mogelijkheid is dat een functie van het uitgangssignaal van de kruiscorrelator, zoals het kwadraat van het uitgangssignaal of de vierkantswortel daaruit, kan worden geregistreerd afhankelijk van de wens het effect van de correlatiewerkwijze te accentueren of af te zwakken.

30 Op deze wijze bevat de weergave van het optreden van een ver schijnsel mede de waarschijnlijkheid dat het verschijnsel werkelijk op de berekende plaats is opgetreden. De weergave 67 kan worden gebruikt voor het op een conventionele manier weergeven van de inhoud van het geheugen 66, waarbij een kaart van een onbekend stralingsveld wordt 35 weergegeven.

Men neemt aan dat de voordelen en de verbeterde resultaten verschaft door de werkwijze en de inrichting volgens de onderhavige uitvinding duidelijk zijn geworden door de voorafgaande beschrijving van een voorkeursuitvoering van de uitvinding. Verschillende veranderingen 40 en wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder buiten de geest en de 8301699 12 omvang te geraken van de uitvinding zoals deze in de hierna volgende conclusies is beschreven.

« 8301699

Claims (28)

1. Gaiana-camera met een eclntillatiekristal dat reageert op stra-lingsstimuli door het opwekken van lichtverschijnselen op plaatsen waar de stimuli inwerken op het kristal, een serie fotomultiplicatoren die 5 reageren op een lichtverschijnsel door individuele uitgangssignalen af te geven, een schakeling die reageert op de genoemde uitgangssignalen door het identificeren van het elementaire gebied van het kristal waarin een verschijnsel optreedt, en een matrix waarvan de elementen in een één-op-ëén. relatie staan met elementaire gebieden van het kristal, 10 waarbij de inhoud van elk element in de matrix wordt vergroot als het wordt geïdentificeerd door de schakeling en het aantal verschijnselen voorstelt dat is opgetreden in een van te voren bepaalde periode in een elementair gebied van het kristal dat overeenkomt met de plaats van het element in de matrix, waarbij de inhoud van de matrix de dichtheidsver-15 deling voorstelt van lichtverschijnselen in het kristal, met het kenmerk, dat de inhoud van de elementen in de matrix zodanig wordt gewogen dat de gewogen inhoud van de matrix de werkelijke dichtheidsverdeling van lichtverschijnselen dichter benadert dan het geval is met de niet gewogen inhoud van de matrix.

2. Gamma-camera volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de in houd van elk element wordt gewogen in overeenstemming met de waarschijnlijkheid dat een verschijnsel dat is geïdentificeerd als te zijn opgetreden in een bepaald elementair gebied waarmee het element correspondeert, werkelijk in dat gebied is opgetreden.

3. Gamma-camera volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat een ca- libratiewerkwljze wordt toegepast waarbij sequentieel een calibratie-bundel van gammastralen op elk elementair gebied van het kristal valt en voor elk elementair gebied de calibratie-afstand wordt berekend tussen de werkelijke plaats van een lichtverschijnsel en de plaats van het 30 verschijnsel gebaseerd op de berekeningsschakellng, en dat voor elk elementair gebied van het kristal een betrouwbaarheidsfactor wordt uitgekozen die functioneel is gerelateerd met het omgekeerde van de call-bratie-afstand.

4. Gamma-camera gekenmerkt door 35 a) een camerakop met een scintillatiekristal dat reageert op stra-lingsstimuli van een stralingsveld door het opwekken van lichtverschijnselen op plaatsen waar de stimuli inwerken op het kristal, en een serie fotodetectors die reageren op een lichtverschijnsel door het afgeven van individuele uitgangssignalen, 40 b) een schakeling voor het bewerken van de afzonderlijke uitgangssig- 8301699 nalen voor het identificeren van het elementaire gebied van het kristal waarin een verschijnsel optreedt, c) een opslagmatrix waarvan de elementen in een één-op-êên relatie staan met de elementaire gebieden van het kristal, waarbij de inhoud 5 van elk element in de matrix een aantal weergeeft van de verschijnselen die zijn geïdentificeerd als hebbende plaatsgevonden in een van te voren bepaalde periode in een elementair gebied van het kristal overeenkomende met de plaats van het element in de matrix, en d) middelen voor het wegen van de inhoud van de elementen in de op- 10 slagmatrix voor het verbeteren van het scheidend vermogen van de camera.

5. Gamma-camera volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de middelen voor het wegen van de inhoud van de elementen van de opslagmatrix een correctiematrix bevatten waarvan de elementen in een êên-op-éên re- 15 latie staan tot de elementen van de opslagmatrix en de inhoud van de elementen van de correctiematrix de gewichten vormen.

6. Gamma-camera volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het gewicht van een element van de correctiematrix in overeenstemming is met de waarschijnlijkheid dat een verschijnsel geïdentificeerd als zijnde 20 opgetreden in een bepaald elementair gebied waarmee het element overeenkomt, werkelijk daarin is opgetreden.

7. Gamma-camera volgens conclusie 5, gekenmerkt door middelen voor het vermenigvuldigen van de inhoud van overeenkomstige elementen van- de opslagmatrix en de correctiematrix.

8. Werkwijze voor het verbeteren van het scheidend vermogen van een gamma-camera met een scintillatiekristal dat reageert op stralings-stimuli van een stralingsveld door het opwekken van lichtverschijnselen op plaatsen waar de stimuli inwerken op het kristal, een serie fotode-tectors die reageren op een lichtverschijnsel door het afgeven van in- 30 dividuele uitgangssignalen, en een schakeling voor het bewerken van de individuele uitgangssignalen voor het berekenen van de plaats van een lichtverschijnsel, gekenmerkt door a) het sequentieel laten vallen van een calibratiebundel van gamma-stralen op elk elementair gebied van het kristal, 35 b) het gebruiken van de schakeling voor het berekenen van de plaats van elk lichtverschijnsel, c) het afleiden van de gemiddelde plaats van verschijnselen die het gevolg zijn van het invallen van de calibratiebundel op een bepaald elementair gebied, 40 d) het berekenen van de afstand tussen de werkelijke plaats van ver- 8301699 * schijnselen en de gemiddelde plaats voor elk elementair gebied, voor het vaststellen van een calibratie-afstand verbonden met het elementaire gebied, en e) het toekennen van een betrouwbaarheidsfactor aan een verschijnsel 5 in een bepaald elementair gebied in overeenstemming met de calibratie-afstand verbonden met het elementaire gebied.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de betrouwbaarheidsfactor functioneel is gerelateerd met het omgekeerde van de calibratie-afstand.

10. Kemafbeeldingsinrichting met een scintillatiekristal dat rea geert op stralingsstimuli met het opwekken van lichtverschijnselen op plaatsen waar de stimuli inwerken op het kristal, een serie fotodetec-tors die reageren op een lichtverschijnsel met het opwekken van een stel individuele uitgangssignalen, een schakeling die reageert op de 15 respectievelijke stellen uitgangssignalen met het berekenen van de coördinaten van verschijnselen, en een matrix waarvan de elementen in een êén-op-êén relatie staan met elementaire gebieden van het kristal voor het registreren van een voorstelling van het optreden van verschijnselen bij hun berekende coördinaten, waarbij de inhoud van de ma-20 trix de dichtheidsverdeling voorstelt van lichtverschijnselen in het kristal, met het kenmerk, dat de inhoud van de elementen in het geheugen zodanig worden gewogen dat de gewogen inhoud van het geheugen de werkelijke dichtheidsverdeling van de lichtverschijnselen dichter benadert dan de niet gewogen inhoud van het geheugen.

11. Kernafbeeldingsinrichting volgens conclusie 10, met het ken merk, dat de inhoud van elk dement wordt gewogen in overeenstemming met een maat voor de waarschijnlijkheid dat verschijnselen waarvan is vastgesteld dat ze in een bepaald elementair gebied waarmee het element overeenkomt zijn opgetreden, ook werkelijk daarin zijn opgetreden.

12. Kernafbeeldingsinrichting volgens conclusie 11, met het ken merk» dat een calibratiewerkwijze wordt toegepast, waarbij men een ca-libratiebundel van gammastralen achtereenvolgens op elementaire gebieden van het kristal laat vallen en voor elk elementair gebied de calibratie-afstand berekend tussen de werkelijke plaats van een lichtver-35 schijnsel en de plaats van het verschijnsel vastgesteld door de rekenschakeling, en voor elk elementair gebied van het kristal een betrouwbaarheidsfactor wordt uitgekozen die functioneel is gerelateerd met het omgekeerde van de calibratie-afstand.

13. Werkwijze voor het gebruiken van een gamma-camera met een 40 scintillatiekristal dat reageert op stralingsstimuli afkomstig van een 8301699 stralingsveld door het opwekken van lichtverschijnselen op plaatsen waar de stimuli inwerken op het kristal, een serie van fotodetectors die reageren op een lichtverschijnsel door het opwekken van een verdeling van individuele uitgangssignalen, en een rekenschakeling die rea-5 geert op de verdeling van uitgangssignalen opgewekt door het optreden van een verschijnsel, met het berekenen van de coördinaten ervan, met het kenmerk, a) dat de coördinaten van een verschijnsel worden berekend uit de werkelijke verdeling van de uitgangssignalen opgewekt door de fotode- 10 tectors als een lichtverschijnsel zich in het kristal voordoet, b) dat met de berekende coördinaten een gemiddelde verdeling van uit- . gangssignalen van de fotodetectors wordt verbonden representatief voor de verdeling tengevolge van het optreden van een aantal verschijnselen bij de berekende coördinaten, en 15 c) dat men een kruiscorrelatie tot stand brengt tussen de gemiddelde verdeling en de werkelijke verdeling.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de gemiddelde verdeling analytisch wordt verkregen in overeenstemming met de ruimtelijke verdeling van de fotodetectors op het kristal.

15. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de gemid delde verdeling wordt verkregen door een calibratiewerkwljze waarbij een aantal verschijnselen wordt opgewekt op elk van een groot aantal plaatsen en de gemiddelde verdeling van de uitgangssignalen voor elke bekende plaats wordt geregistereerd.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de gemid delde verdeling bij de plaats gedefinieerd door berekende coördinaten wordt verkregen door interpolatie onder gebruikmaking van de gemiddelde verdelingen bij bekende plaatsen die liggen naast de plaats bepaald door de berekende coördinaten.

17. Werkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de be paalde plaatsen liggen in een motief van een periodiek patroon van de serie van fotodetectors en dat de gemiddelde verdeling voor de plaatsen in andere motieven van het patroon door overeenkomst worden verkregen.

18. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat in een 35 geheugen op plaatsen bepaald door de berekende coördinaten een weergave wordt vastgelegd van de waarschijnlijkheid dat een verschijnsel optreedt bij de berekende coördinaten.

19. Werkwijze volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de inhoud van het geheugen wordt weergegeven.

20. Gamma-camera, gekenmerkt door 8301699 ♦ - > V a) een scintillatiekristal dat reageert op stralingsstimull afkomstig van een stralingsveld, met het opwekken van lichtverschijnselen op plaatsen waar de stimuli inwerken op het kristal, en een serie fotode-tectors die reageren op een lichtverschijnsel met het opwekken van een 5 verdeling van individuele uitgangssignalen, b) een rekenschakeling die reageert op de verdeling van uitgangssignalen opgewekt door het optreden van een verschijnsel, met het berekenen van de coördinaten ervan, en c) middelen voor het evalueren van de waarschijnlijkheid dat de bere-10 kende coördinatén van een verschijnsel de werkelijke coördinaten ervan zijn.

21. Gamma-cantera volgens conclusie 20, gekenmerkt door een opslag-middel voor het opslaan van een weergave van het optreden van een verschijnsel bij de berekende coördinaten ervan, met inachtneming van de 15 waarschijnlijkheid dat zulk een verschijnsel werkelijk bij de berekende coördinaten optreedt.

22. Gamma-camera volgens conclusie 21, gekenmerkt door middelen voor het weergeven van de inhoud van het opslagraiddel.

23. Gamma-camera volgens conclusie 20, gekenmerkt door middelen 20 voor het opslaan van een weergave van het stralingsveld in termen van de waarschijnlijkheid dat de berekende coördinaten van verschijnselen die door het stralingsveld in het kristal zijn opgewekt Inderdaad optreden bij de berekende coördinaten.

24. Gamma-camera volgens conclusie 23, gekenmerkt door middelen 25 voor het weergeven van de opgeslagen weergave van het stralingsveld.

25. Gamm-camera volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de middelen voor het evalueren correlatiemiddelen omvatten voor het vaststellen van een kruiscorrelatie tussen een verdeling van uitgangssignalen van de fotodetectors veroorzaakt door een verschijnsel en een referen- 30 tieverdeling van uitgangssignalen verbonden met de berekende coördinaten van het verschijnsel.

26. Gamma-camera volgens conclusie 25, met het kenmerk, dat de middelen voor het evalueren een geheugen omvatten voor het op een plaats bepaald door de berekende coördinaten van een verschijnsel, re- 35 gistreren van een toeneming waarvan de waarde functioneel is gerelateerd met het uitgangssignaal van het correlatiemiddel.

27. Gamma-camera volgens conclusie 26, met het kenmerk, dat het geheugen een matrix is en de registratie wordt uitgevoerd door het vergroten van de inhoud van het geheugen op het adres dat is gespeelfi- 40 ceerd door de berekende coördinaten van het verschijnsel met een func- 8301699 f tie van het uitgangssignaal van het correlatiemiddel.

28. Gamma-camera volgens conclusie 27, met het kenmerk, dat de in-houd van het geheugen wordt vergroot op adressen die liggen naast het adres gespecificeerd door de genoemde berekende coördinaten met een 5 functie van het uitgangssignaal van het correlatiemiddel geëvalueerd bij het aangrenzende adres. I 111-141 1 I 1-14- # 8301699