DK152232B - Anlaeg til fremstilling af information fra et radiografisk kamera - Google Patents

Description

DK 152232 B

Opfindelsen vedrører et radiografisk kamera såsom et Anger-kamera, som er angivet i beskrivelsen til USA patent nr. 3 011 057 og i beskrivelsen til USA patent nr. 3 914 611, hvilke kendte kameraer ofte bruges til opnåelse af et radiografisk billede af et radioaktivt objekt. Et sådant kamera omfatter en scintillator, som aftastes af et antal scintillatordetektorer eller fotomultiplikatorer, som er indrettet til at frembringe signaler, der kombineres typisk ved hjælp af en modstandsmatrix til frembringelse af Z-aksesignaler, der repræsenterer en radioaktiv hændelse i genstanden. Modstandsmatricen er også indrettet til at kombinere detektorsignaler til frembringelse af koordinatak-sesignaler, idet der frembringes X- og Y-signaler, der tjener som en adresse til lokalisering af den radioaktive hændelse.

I forbindelse med denne teknik er der opstået et problem, som skyldes, at mange fotomultiplikatorrør er genstand for en individuel drift, som påvirker lokationerne og dermed tætheden for de ved koordinataksesignalerne bestemte, tilsyneladende lokatio-ner for radioaktive hændelser. Områder i genstandens billede af forøgede hændelser fremvises som en billedregion med større tæthed. Som følge deraf kan en læge, som betragter det frembragte billede, se områder med varierende tæthed, som kan misdiagnosticeres til at være en svulst eller anden alvorlig sygdom.

Fra USA patentskrift 3 732 420 kendes en scintillationsskanner, der anvendes i forbindelse med et muligt "varmt punkt" i en radiografisk genstand. Ved denne kendte teknik tælles hændelsessignaler, som er frembragt af en probe, i løbet af et vist tidsinterval for at opnå en middelværdi for aktiviteten i løbet af dette tidsrum. Hvis proben er stationær i løbet af tælleintervallet, vil middelværdien svare til aktiviteten for denne lo-kation alene. I tilfælde af at proben bevæges, medens der tælles hændelser, vil middelværdien af aktiviteten repræsentere en middelværdi over det område, som proben har skanderet inden for tælletidsintervallet. I ingen af de nævnte situationer forefindes der midler til frembringelse af et sæt af tællebeløb for hændelser i hver af mange lokationer, og hvor der samtidigt frem- 2

DK 152232B

frembringes adresser for disse lokationer.

Formålet med opfindelsen er at undgå de nævnte ulemper, hvilket opnås ved, at anlægget er udformet som angivet i krav l's kendetegnende del.

Ifølge opfindelsen kompenseres der for variation i kamerasignalernes lokationer, således at en læge ser et korrekt billede af genstanden. Der gøres brug af to objekter, et første objekt i form af en ensartet plade af radioaktivt materiale, som i det følgende vil blive betegnet som referencegenstanden, samt en anden genstand, der er en levende organisme såsom et menneske, der i det følgende vil blive betegnet som den kliniske genstand. Aktiviteten af radioaktive hændelser i referenceobjektet lagres som en funktion af hændelsens lokation og benyttes til frembringelse af skalafaktorer til skalering af de relative energiindhold i Z-aksesignalerne, som angiver hændelser fra den kliniske genstand, således at data fra den kliniske genstand normaliseres i forhold til referencegenstanden. For at lette forklaringen af opfindelsen, vil det tidligere nævnte Z-aksesignal fra Anger-kameraet i det følgende blive betegnet som et Z-signal eller som et hændelsessignal, medens X og Y-koordinatsignalerne stødvist vil blive betegnet som adressesignaler. Skaleringen af energiindholdene for Z-signalerne kompenserer for variationer i tætheden af billedpunkter i en fremvisning af billedet, således at lægen kan opfatte bi11edområderne med deres korrekte intensiteter.

Ved en foretrukken udførelsesform for opfindelsen anvendes et additionskredsløb og et lager til frembringelse af summer af hændelsessignaler fra referenceobjektet, hvor summer fra en specifik lokation lagres i lageret, medens additionskredsen anvendes til at addere yderligere hændelsessignaler til den lagrede sum. Lokationerne i lageret addresseres ved hjælp af kameraets adressesignaler. Skalafaktorerne opnås ved at tælle til et forud bestemt antal af hændelsessignaler til frembringelse af en middelværdi for summerne i hver af lagerets celler, hvilken middelværdi der- 3

DK 152232B

efter divideres med sumværdien i hver af lagerets celler til opnåelse af skalafaktorer, som svarer til hver lokation af objektet, som afbildes af kameraet. Frembringelse af skalafaktorerne fuldstændiggør kalibreringsproceduren ved betjeningen af det radiografiske anlæg. Derefter frembringes et billede af det kliniske objekt ved hjælp af X-, Y- og Z-signalerne fra kameraet,- hvor X- og Y-signalerne tjener til lokation af punkterne på fremviserskærmen, medens Z-signalet skaleres som nedenfor beskrevet og bruges til modulering af fremviseskærmens intensitet på samme måde, som det gøres ved den anførte, kendte teknik.

Ifølge opfindelsen skaleres Z-aksesignalet, inden det benyttes til modulering af Z-aksesignalet til skærmen. Skaleringen foregår i sand tid, d.v.s. med samme hastigheder som de, hvormed Z-signalerne forekommer, således at skaleringen ikke medfører tidsforsinkelse i billeddannelsen. Skaleringen kan omfatte et multiplikatorkredsløb, som er indrettet til at modulere det relative energiindhold af hver impuls i hændelsessignalet, enten ved at variere signalets amplitude, eller ved at variere signalimpulsens varighed, hvorved produktet af signalampiitude og signalvarighed ændres. Alternativt kan skaleringen omfatte en matematisk opera-tion, hvor Z-signalet opløftes til en potens såsom Z ' eller hvor exponenten er proportional med skalafaktoren. Ved den foretrukne udførelsesform, som senere skal blive beskrevet, multipliceres Z-signalet· direkte ved skalafaktoren. Specielt skal det bemærkes, at ved en skærm med et katodestrålerør og en fotografisk filmplade til betragtning af katodestrålerøret er intensiteten af billedpunktet på filmpladen afhængig af produktet af lysimpulsens lysstyrke på katodestrålerøret og impulsens varighed. Produktet af amplitude og varighed er proportional med impulsens energiindhold. Ved at anvende de tidligere nævnte skalafaktorer til modulering af det relative energiindhold i hændelsesimpulserne normaliseres billedet af den kliniske genstand med hensyn til referenceobjektet med det resultat, at intensiteterne af betragtede områder på billedskærmen bliver invariante over for drift i fotomultiplikatorrørene.

DK 152232 B

• 4

Opfindelsen vil blive nærmere forklaret ved den følgende beskrivelse af en udførelsesform, idet der henvises til tegningens eneste figur, som viser et anlæg med et delvist adskilt kamera og med'en skematisk fremstilling af det tilhørende elektroniske kredsløb ifølge opfindelsen.

På tegningen ses et anlæg 20 til opnåelse af radiografiske billeder af en referencegenstand 22 og en klinisk genstand 24 ved hjælp af et radiografisk kamera 26 og en fremviseskærm 28. Kameraet 26 omfatter en collimator 30, en scintillator 32, en optisk transparent afstandsplade 34, et sæt scintillatordetektorer, som hver omfatter en fotoforstærker 36 og et signalbehandlingskredsløb 38 samt signalkombineringsorganer 40, som er båret af et hus 42. Hvert signalbehandlingskredsløb 38 er indrettet til integration og impulsformning, medens kombinationsorganet 40 indeholder en modstandsmatrix til frembringelse af X-, Y- og Z-aksesignaler på samme måde;, som det er beskrevet i USA patentbeskrivelse nr. 3.914.611.

Ifølge opfindelsen omfatter anlægget 20 analog-til-digital-omsættere 44 og 46, en tidsstyrekreds 48, en additionskreds 50, lagre 52 og 54, en digital-til-analog-omsætter 56, en multiplikator 58, en tidsstyrekreds 60, en adressegenerator 62, en tæller 64, en kalkulator 66, en kilde 68, og omskiftere 70 og 72. Additionskredsen 50 og lageret 52 er indrettet til at frembringe summen af hændelsessignalerne for Z-aksesignaler, der er identificeret med bogstavet Z på tegningen, hvor summen lagres i lageret 52 i overensstemmelse med de adresser, som er frembragt ved hjælp af X-og Y-signalerne fra kameraet 26. Tælleren 64 er indrettet til at tælle antallet af hændelser, hvor det totale antal er identificeret ved .bogstavet T på tegningen. Middelværdien for hændelserne pr. celle i lageret 52 angives ved forholdet T/N, hvor N er antallet af celler i lageret 52, og hvor N tillige er antallet af billedopløsningselementer frembragt af kameraet 26 og fremvist på skærmen 28. Skalafaktoren er angivet ved bogstavet K på tegningen, hvor en særskilt værdi af K frembringes for hvert opløsningselement *» .

5 DK 152232 B

ved hjælp af kalkulatoren 66, og værdien for K lagres i lageret 54. Da forholdet T/N er konstant, er K bestemt ved den i kalkulatoren 66 viste formel, hvoraf det fremgår, at K er omvendt proportional med værdien af B, hvor B repræsenterer størrelsen af de summer, som er lagret i cellerne i lageret 52, således at der findes en værdi for K for hver værdi af B. Multiplikatoren 58 er indrettet til at multiplicere de relative energiniveauer i Z-aksesignalerne, som er vist som den nedersté af graferne 74, med faktoren K til frembringelse af enten en variation i størrelsen for Z-aksesignalet, som er vist som den anden linie i grafen 74, eller en variation i varigheden af Z-aksesignalet, som er vist ved den første linie i grafen 74. Resultatet af multiplikationen, som på tegningen er identificeret ved symbolet KZ, overføres til fremviseskærmen 28.

Under kalibrering af anlægget 20 foretages lagringen af summer af hændelsessignaler i lageret 52 som følger. Først anbringes referencegenstanden 22 foran kameraet 26. Referencegenstanden 22 har typisk form som en flad plade, som er ensartet imprægneret med radioaktivt materiale, således at forsiden af collimatoren 30 bestråles ensartet. Omskifteren 72 sættes manuelt til kalibreringsstilling som vist på tegningen. Tælleren 64 slettes manuelt til nul ved hjælp af sletteknappen 76. I den slettede tilstand har tælleren 64 en logisk nultilstand på ledning 78, i hvilken tilstand omskifteren 70 har den på tegningen viste stilling.

Som svar på bestrålingen fra referencegenstanden 22 opstår der glitrende punkter på scintillatoren 32, hvilke punkter konverteres af fotoforstærkerne 36 og signalkombineringsorganerne 40 til impulssignaler, som via ledningerne 80 overføres til signalkombineringsorganet 40, der kombinerer signalerne på ledningerne 80 til frembringelse af X-, Y- og Z-signaler, som deler sig ud til ledningen 82. X- og Y-signalerne på ledning 82 overføres til omsætterne 44 og 46, som konverterer X- og Y-signalerne fra analog form til digital form, hvor de digitale signaler ses at brede sig ud på ledning 84. Zf eller hændelsen, overføres via ledning 82 til tidsstyrekredsen 48, additionskredsen 50 og tælleren 64. Som svar på hver strobning af tidsstyrekredsen 48 ved hjælp af Z-signalet frembringer tidsstyrekredsen 48 taktimpulssignaler på ledning 86 til styring af omsætterne 44 og 46, og tidsstyrekredsen 48 frem

6 DK 152232B

bringer også taktstyreimpulser, der benævnes som Cl, som på tegningen ses at brede sig ud til ledning 84 til styring af lageret 52, som lagrer digitale tal i lokationer, som svarer til den af X-.og Y-signalerne bestemte adresse.

Indholdet i en celle af lageret 52 tælles i afhængighed af taktimpuls signal erne Cl op, når der forekommer successive hændelser ved denne celles adresse. Indholdet af cellen overføres gennem ledning 88 fra lageret 52’s udgangsklemme via omskifteren 70 til en indgangsklemme for additionskredsen 50, hvor signalet adderes til Z-signalet. Den resulterende sum fra additionskredsen 50 overføres via ledning 84 og omskifteren 70 'tilbage.til samme celle i lageret 52, hvor denne celle er adresseret af X- og Y-signalerne fra omsætterne 44 og 46. For hver forekomst af et Z-signal i kombination med en specifik adresse ved X- og Y-sig-nalerne bliver den tidligere lagrede sum ved denne adresse tilgængelig i lageret 52 for additionskredsen 50, som derefter tæller denne.sum op med 1 svarende til en ny hændelse i Z-aksesig-nalet. På denne måde lagrer hver af lageret 52’s celler et tal, som angiver antallet af radioaktive hændelser fra referenceobjektet 22, hvilke hændelser har forekommet ved billedlokationer svarende til den pågældende celles adresse i lageret 52.

Når tælleren 64 kommer til et tal på T hændelser, som er et forud bestemt tal, til hvilket tælleren 64 er forud indstillet, afgiver tælleren 64 et logisk niveau på 1 på ledning 78, der tjener som strobesignal for styring af omskifteren 70 til dennes alternative position, hvorpå ledning 84 afbrydes fra lageret 52. Herefter kommer der ikke ny data ind til lageret 52. Signalet på ledning 78 strober også tidsstyrekredsen 60 til styring' af lageret 52 til en læsetilstand via taktimpulser C2. Endvidere strober tidsstyrekredsen 60 adressegeneratoren 62, som sekventielt addresserer hver celle i lageret 52 ved hjælp af X- og Y-signalerne, der er frembragt af generatoren 62. Signalerne er koblet fra lagerets udgangsklemme via ledning 88 og omskifteren 70 til B indgangsklemmen på kalkulatoren 66. Tidsstyrekredsen 60 frembringer også tidsstyresignaler C3 til styning af kalkulatoren 66, således at denne foretager beregninger i overensstemmelse med den formel, som er vist på tegningen i blokken 66. For hver sum B, som overføres fra en af lageret 525 s celler til kalkulatoren 66 frembringer kalkulator-.u

7 DK 152232B

således elektriske signaler på digital form repræsenterende en værdi fra skalafaktoren K, hvilke elektriske signaler overføres via omskifteren 72 til lageret 54,og repræsenterer et mål for aktiviteten af radioaktive hændelser i en specifik lokation af referenceobjektet. Taktimpulserne C2 og adressesignalerne fra generatoren 62, som breder sig ud på ledningen 90 og kobles via omskifteren 70 til lageret 52, overføres også via omskifteren 72 til lageret 54 for strobning og adressering af lageret 54 i overensstemmelse med strobning og adressering af lageret 52. Derved lagrer lageret 54 et sæt af skalafaktorer K i lokationer, som svarer til de billedopløsningselementer, som er bestemt ved de tilsvarende X- og Y-koordinatlokationer.

Når anlægget 20 arbejder i den anden fase, stilles omskifteren 72 manuelt til måling, og referencegenstanden erstattes med en klinisk genstand 24. Derefter styres kameraet' 26 og fremviseskærmen 28 til frembringelse af et billede på skærmen 28 på en måde, som er sædvanligt anvendt på hospitaler, og som er forklaret i beskrivelsen til USA patent nr. 3.914.611 bortset fra, at hvert Z-akse-signal, som angiver en radioaktiv hændelse, ifølge opfindelsen er modificeret af multiplikatoren 58, før signalet overføres til Z-akseklemmen på skærmen 28.

Med hensyn til multiplikationen i multiplikatoren. 58 skal det bemærkes, at da skalafaktorerne er lagret på digital form i lageret 54, skal de digitale skalafaktorer først konverteres til analoge skalafaktorer af omsætteren 56 og derefter føres til multiplikatoren 58. Multiplikatoren 58 kan være en analog multiplikator, hvor den af omsætteren 56 frembragte spændingsamplitude, modulerer Z-aksesignalernes amplitude til frembringelse af den tidligere nævnte skalering af den amplitude, som er vist i den anden linie af grafen 74 på tegningen. Alternativt kan multiplikatoren 58 indeholde et impulsbreddekredsløb, hvor den af omsætteren 56 frembragte spændingsamplitude anvendes til variering af varigheden for Z-aksesignalet på ledning 92 til frembringelse af et impuls-breddemodulatsignal som vist i første linie af grafen 74. Produkterne af amplituderne for de individuelle Z-aksesignaler og varigheden af de tilsvarende Z-aksesignaler vil derfor være ækvivalent

DK 152232B

med det relative energiindhold i Z-aksesignalimpulserne, hvilke produkter moduleres til kompensation for variationer i Z-akse-signalernes adresser, hvilke variationer kan skyldes drift i forstærkningskarakteristikken for de enkelte fotomultiplikatorer 36. Endvidere bemærkes det, at hvis referenceoboektet 22 angiver en forud bestemt form, som kan frembringes ved afmaskning af dele af referenceobjektet 22 med et kors eller en ring, vil konturerne af de afmaskede områder blive overlejret det billede, som ses på skærmen 28. Hvis det ønskes, kan der også anvendes en ikke vist digital multiplikator i stedet for multiplikatoren 58, i hvilket tilfælde omsætteren 56 kan undværes, og i stedet skal der indsættes en impulsbreddemodulator (ikke vist) mellem den digitale multiplikator og skærmen 28.

Med relation til de beregninger, som udføres af kalkulatoren 66 har det vist sig, at ved en eksperimentiel model, hvor værdien af det totale antal T var holdt konstant. (7 millioner tællinger), og hvor antallet af opløsningselementer N var holdt konstant, var variationerne i størrelsen for summerne B tilstrækkelig få i antal til, at kalkulatoren 66 kunne erstattes af et læselager, hvor lageradresserne blev bestemt ved størrelsen af B, og hvor lagerets udgangssignal var den ønskede skalafaktor K. For hver værdi af B, som overføres til læselageret, opnås der derved en tilsvarende værdi for K fra lageret.

Det vil kunne forstås, at den ovenfor beskrevne udførelsesform for anlægget ifølge opfindelsen kan modificeres inden for de af patentkravene definerede rammer for opfindelsen.

Claims (5)

1. Anlæg til indkobling mellem en fremviseskærm og et radiografisk kamera, der er indrettet til at frembringe adressesignaler, der angiver lokationerne for radioaktive hændelser i en genstand» der afbildes ved hjælp af kameraet, idet kameraet frembringer et hændelsessignal for hver hændelse, kendetegnet ved, at det indeholder a) et første lager (52), der er forbundet til kameraet (26) og omfatter lagerceller, der adresseres af adressesignalerne, idet lageret er indrettet til i hver lagercelle at lagre et sumsignal, der repræsenterer det antal hændelser, der er optrådt ved den kamerabilledlokation, der svarer til lagercellen, b) en beregningsenhed (66), der er indrettet til i afhængighed af sumsignalerne at frembringe tilsvarende aktivitetssignaler, idet hvert aktivitetssignal er udtryk for de radioaktive hændelsers aktivitet ved en tilsvarende kamerabilledlokation, c) et andet lager (54), der er indrettet til lagring af aktivitetssignalerne, idet hvert aktivitetssignal lagres under en adresse, der svarer til den kamerabilledlokation, hvor aktivitetssignalet måles, og d) organer (58), der er indkoblet mellem det andet lager og frem-viseskærmen, o.g som er indrettet til. matematisk behandling af de relative energier i de respektive hændelsessignaler ved at sammenholde de i det andet lager (54) lagrede aktivitetssignaler med det svarende til den samme adresse i det første lager (52) lagrede hændelsessignal, hvorved genstandsafbildningen normaliseres i forhold til hændelsessignalerne.

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at beregningsenheden omfatter en multiplikator (58) til multiplicering af de nævnte relative energiniveauer med tilsvarende af de nævnte aktivitetssignaler. DK 152232 B

3. Anlæg ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det endvidere omfatter fremtællingsorganer (62), som er forbundet mellem kameraet og de nævnte lagerorganer, til fremtælling af en tidligere lagret sum af hændelser.

4. Anlæg ifølge krav 3, kendetegnet ved, at det endvidere omfatter en tæller (64) til tælling af forekomster af hændelsessignaler, og at lagringen af summer af hændelsessignaler afsluttes i afhængighed af et signal fra den nævnte tæller (64), når denne er nået frem til et forud bestemt antal af hændelsessignaler.

5. Anlæg ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det endvidere omfatter organer (66), som er afhængige af værdierne af de lagrede summer af hændelsessignaler til frembringelse af aktivitetssignaler, hvilke lagerorganer omfatter organer til lagring af de nævnte aktivitetssignaler således, at hvert aktivitetssignal er identificeret af en adresse svarende til adressen for de nævnte adressesignaler.